Аэратор и ферментер с аэрирующим и перемешивающим устройствомПатент на изобретение №: 2081578 Автор: Лосев Г.Е., Лалов В.В., Васильев И.М. Патентообладатель: Товарищество с ограниченной ответственностью "Экотек" Дата публикации: 20 Июня, 1997 Адрес для переписки: подача заявки25.01.1995 публикация патента20.06.1997 Изображения Использование: в микробиологической, пищевой, медицинской промышленности для аэробного культивирования микроорганизмов, а также в очистных сооружениях и для обеспечения водоемов кислородом. Сущность изобретения: аэратор содержит заглубленный в жидкостную среду насос с выходным эжектором, вход которого сообщен с воздушной средой, насос установлен в стакане, расположенном перпендикулярно поверхности жидкостной среды, а выход эжектора расположен наклонно к вертикали. Целесообразно стакан снабдить направляющими газораспределительными средствами. Ферментер содержит аэрирующее и перемешивающее устройство, представляющее собой погруженный в жидкостную фазу ферментера насос с эжектором, вход которого сообщен с воздушной средой. Целесообразно вход эжектора сообщить с газовой средой ферментера, выход его расположить наклонно к вертикали, а сам насос установить в стакане. Возможно также оснастить эжектор заборником воздушной среды с перфорированным раструбом, а насос установить во внешнем контуре циркуляции жидкостной среды. Использование аэратора и ферментера обеспечивает снижение материальных и энергетических затрат, повышение эффективности аэрации водных сред за счет неразрывности струи потока циркулирующей жидкой фазы. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУНастоящее изобретение относится к области биологической обработки жидкостных сред, точнее к биологической очистке водоемов и сточных вод, а также к аэробному выращиванию микроорганизмов, и может быть использовано в очистных сооружениях сельскохозяйственного производства, предприятий пищевой промышленности и коммунального хозяйства, для обеспечения кислородом водоемов и в производстве биомассы в ферментерах. Известны устройства для аэрации водоемов и сооружений для биологической очистки сточных вод. Эти устройства можно условно разделить на следующие три группы: пневматические аэраторы и перемешиватели, механические перемешиватели с принудительной подачей аэрирующего воздуха в зону действия аэрирующего устройства и устройства с поверхностной аэрацией и глубинным перемешиванием. Следует отметить, что установки для биологической очистки разрабатываются с учетом применяемых аэрирующих устройств. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому аэратору является аэратор по патенту ФРГ N 949696, кл. A 01 K 63/00, опубликованному в 1956 году, представляющий собой заглубленный в водную среду и ориентированный параллельно поверхности воды насос с входным фильтром, приводимый в действие электродвигателем и имеющий на выходе эжекционные насадки, на вход которых через воздуховод подается атмосферный воздух. Указанный аэратор используется для аэрации воды в рыбоводных прудах и в связи с горизонтальным расположением обеспечивает локальную аэрацию малого объема водной среды, достаточную только для создания ограниченной зоны, насыщенной кислородом, в большом водном объеме. Технической задачей настоящего изобретения является обеспечение эффективной аэрационной очистки жидкостных сред в больших объемах при минимальных материалах и энергетических затратах. Поставленная задача решается тем, что в аэраторе, содержащем заглубленный в жидкостную среду насос с выходным эжектором, вход которого сообщен с воздушной средой, согласно изобретению насос установлен в стакане, размещенном перпендикулярно поверхности жидкостной среды, а выход эжектора расположен наклонно к вертикали для обеспечения спирального тангенциального движения газожидкостной струи, выходящей из эжектора. Такое размещение насоса обеспечивает всасывание придонных масс воды с большой площади и их аэрации при небольших энергетических затратах и минимальных габаритах аэратора и обеспечивает очистку больших водоемов за короткое время с восстановлением в них требуемых экологических характеристик. Одним из вариантов изобретения является такой, в котором стакан снабжен направляющими и газораспределительными средствами, улучшающими эффективность аэрации. Предлагаемая конструкция аэратора может быть использована в качестве аэрирующего и перемешивающего устройства ферментера для аэробного выращивания микроорганизмов. Известны конструкции ферментеров, в которых аэрирование осуществляется за счет ввода механической энергии в объем ферментера (в отличие от ферментеров барботажного и эрлифтного типов, в которых перемешивание и аэрирование осуществляют пневматической энергией компремированного воздуха, и барботажных ферментеров с механическим перемешиванием, в которых аэрирование осуществляют пневматической энергией, а перемешивание механической энергией перемешивающего устройства). К ферментерам этого типа относятся турбоэжекционные ферментеры, наиболее близким из которых к предлагаемому является ферментер по а.с. СССР N 958492, C 12 M 1/06, 1981, в котором аэрирование осуществляется за счет всасывания воздуха при работе перемешивающего устройства. К недостаткам этого типа устройств относятся невысокая эффективность использования энергии перемешивающих устройств, сложность изготовления перемешивающих устройств и, как следствие, относительно невысокая эксплуатационная надежность. Основным недостатком указанной конструкции являются высокие затраты энергии на создание необходимого напора жидкой фазы для обеспечения необходимой эжекции газовой фазы. Технической задачей настоящего изобретения является создание ферментера с компактным и высокопроизводительным устройством, обеспечивающим перемешивание жидкой фазы ферментера с одновременным эффективным ее газоснабжением. Поставленная задача решается тем, что аэрирующее и перемешивающее устройство ферментера согласно изобретению представляет собой размещенный в жидкостной фазе ферментера насос с эжектором, вход которого сообщен с воздушной средой. Предлагаемая конструкция с использованием погружного насоса, напорный выход которого снабжен эжектором, также погруженным в объем жидкой фазы ферментера, позволяет снизить энергозатраты на аэрирование и перемешивание из-за того, что при этом не происходит разрыва струи, циркулирующей в объеме жидкостной фазы ферментера. Средствами, улучшающими эффективность газоснабжения жидкостной фазы ферментера, являются сообщение входа эжектора с газовой фазой ферментера; размещение выхода эжектора наклонно к вертикали; размещение насоса в стакане; снабжение заборника воздушной среды эжектора перфорированным раструбом; установка насоса во внешнем контуре циркуляции жидкостной фазы ферментера. В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных, но не ограничивающих настоящее изобретение, примеров выполнения предлагаемых устройств. На фиг. 1 представлены аэрирующее устройство применительно для систем биологической очистки сточных вод и ферментер с его использованием. На фиг. 1 изображен аэратор, состоящий из центробежного насоса 1 в кожухе с электродвигателем эжектора 2, сопла 3, магистрали 4 воздушной среды, циркуляционного стакана 5. Выход эжектора 2 расположен наклонно к вертикали, а стакан 5 установлен перпендикулярно поверхности жидкостной среды. Целесообразно стакан 5 снабдить направляющими и газораспределительными средствами (не показаны). К нижней части центробежного насоса 1 присоединен раструб 6, обеспечивающий всасывание жидкости с широкого пространства. Стакан 5 представляет собой отрезок трубы с диаметром, превышающим диаметр насоса в 5 10 раз, и предназначен для направленной циркуляции жидкостной среды за счет эрлифта во внешней для центробежного насоса части пространства, занимаемого этой средой. Аэратор работает следующим образом. Центробежный насос 1 устанавливают ниже уровня воды на глубину от дна 0,1 0,5 от общей глубины водоема или установки для очистки воды. Вода или вода совместно с активным илом поднимается по раструбу 6 через входной патрубок в центробежный насос 1 и выходит через выходной патрубок в эжектор 2. За счет эжекции вода, проходящая через эжектор 2, захватывает воздух, поступающий по магистрали 4, который при движении жидкости диспергируется и вместе с жидкостью выбрасывается в объем монолита водоема или установки. Движение воздуха в магистрали 4 обеспечивается напором, создаваемым центробежным насосом 1. Диспергированный в монолите жидкости воздух поднимается к ее поверхности и обеспечивает дополнительное перемешивание за счет эрлифта. Для обеспечения направленной циркуляции за счет эрлифта. Для обеспечения направленной циркуляции за счет эрлифта устройство дополнительно снабжено циркуляционным стаканом 5. Технический результат применения предлагаемого аэратора виден при сравнении с импеллерным аэратором типа МВ 22-0,9, имеющим массу 4,8 т и обеспечивающим производительность по кислороду 43 кг/ч при потребляемой мощности 22 кВт. Кроме того, для предотвращения осаждения активного ила эти аэраторы обычно работают совместно с механическими перемешивающими устройствами типа МПУ-37-3.3, имеющими массу 6,3 т при потребляемой мощности 37 кВт. Для обеспечения той же производительности по кислороду предлагаемая конструкция аэратора имеет значительно меньшую массу при низкой потребляемой мощности и обеспечивает стабильную работу при погружении центробежного насоса в водную среду от глубины 0,1 м и от поверхности воды до глубины по меньшей мере 6 м. При этом снижаются материальные и энергетические затраты на подачу воздуха в аэратор, обеспечивается стабильность его энергетического режима работы, а также обеспечиваются перемешивание глубинных слоев воды и предотвращение осаждения активного ила. В представленном на фиг. 1 варианте конструкции ферментера с использованием описанного аэрирующего и перемешивающего устройства указанное устройство размещено в корпусе 7, снабженном необходимыми штуцерами для подвода источников питания и отвода газовой и жидкой фаз, для обеспечения регулирования технологического процесса, а также теплообменниками (не показаны). Забор газовой фазы для работы эжектора 2 осуществляют из газовой среды ферментера, а ввод свежей газовой фазы производят непосредственно в газовую среду ферментера, в магистраль 4 или в нижнюю часть ферментера через барботеры. Вывод отработанной газовой фазы производят из газовой среды ферментера. Это позволяет обеспечить рециркуляцию газовой фазы в объеме ферментера, повышая степень использования источников газового питания, а также осуществлять процессы культивирования микроорганизмов при давлениях выше атмосферного без дополнительных энергозатрат на механическое перемешивание. Для обеспечения эффективного пеногашения в процессе аэробного выращивания микроорганизмов верхняя часть трубопровода 4, соединяющего газовую среду ферментера с воздушным входом эжектора, снабжена перфорированным раструбом 8, обеспечивающим всасывание осушенной при стекании по раструбу пены в эжектор. Выход эжектора 2 целесообразно расчистить наклонно к вертикали. Ферментер работает аналогично описанному выше аэратору. Конструктивное решение ферментера определяется технологическим процессом культивирования микроорганизмов, осуществляемым в нем. С целью обеспечения более эффективного газораспределения в ферментере могут быть размещены несколько аэраторов. При этом они могут быть расположены на одном уровне, на различной глубине, а также в комбинированном варианте. Для интенсивных процессов с высоким уровнем тепловыделения, ферментер может быть выполнен с внешним контуром циркуляции жидкостного потока. В этом случае корпус ферментера 6 выполняет функции циркуляционного стакана, а во внешнем контуре проходит нисходящий поток. На внешнем контуре циркуляции жидкостного потока может быть расположен теплообменник. При этом вход центробежного насоса может быть также расположен на этом контуре, а выход насоса с размещенным на нем эжектором располагается, как в описанных вариантах конструкции ферментера. Технический результат применения описанной конструкции ферментера заключается в снижении энергозатрат на перемешивание и аэрирование за счет общего повышения использования введенной энергии.ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Аэратор, содержащий заглубленный в жидкостную среду насос с выходным эжектором, вход которого сообщен с воздушной средой, отличающийся тем, что насос установлен в стакане, размещенном перпендикулярно поверхности жидкостной среды, а выход эжектора расположен наклонно к вертикали. 2. Аэратор по п. 1, отличающийся тем, что стакан снабжен направляющими и газораспределительными средствами. 3. Ферментер с аэрирующим и перемешивающим устройством, отличающийся тем, что упомянутое устройство представляет собой размещенный в жидкостной фазе ферментера насос с эжектором, вход которого сообщен с воздушной средой. 4. Ферментер по п. 3, отличающийся тем, что вход эжектора сообщен с газовой средой ферментера. 5. Ферментер по п. 3, отличающийся тем, что выход эжектора размещен наклонно к вертикали. 6. Ферментер по п. 3, отличающийся тем, что насос размещен в стакане. 7. Ферментер по п. 3, отличающийся тем, что эжектор снабжен заборником воздушной среды с перфорированным раструбом. 8. Ферментер по п. 3, отличающийся тем, что насос установлен во внешнем контуре циркуляции жидкостной среды.Популярные патенты: 2048055 Устройство для отрезания и погрузки сенажа и силоса ... 10 до выхода штырей 11 из отверстий 16 на всю их длину. Включается гидромотор привода ножа и весь рабочий цикл повторяется. Отличие в том, что нож прорезает слои корма рабочей частью 15, а часть 14 ножа в расфиксированном состоянии копирует траекторию движения части 15. Предлагаемое устройство позволяет снизить сопротивление резанию сенажа и силоса, увеличить производительность отрезания и погрузки корма и в 2 раза увеличить ресурс ножа. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТРЕЗАНИЯ И ПОГРУЗКИ СЕНАЖА И СИЛОСА, содержащее раму с горизонтальными вилами, направляющую для перемещения по исключающей соударения с вилами криволинейной траектории режущего рабочего органа ... 2463776 Система и способ для массовой валки деревьев ... техники Одной из самых важных задач современного лесоводства является экономически эффективная механизированная валка деревьев на участках заготовки с тонкомерным лесом и/или на участках прореживания. Недавние разработки привели к такой ситуации, что в настоящее время считается эффективным, с точки зрения общих экономических показателей, использовать древостой тонкомерного леса не только для продукции лесобумажной промышленности, как это было ранее, но и также, например, для производства тепловой и/или электрической энергии. Также отмечалось, что для достаточно эффективной валки таких тонкомерных деревьев следует применять принцип так называемой массовой валки, т.е. ... 2192734 Устройство для производства прессованных кип из корней лекарственных растений ... с поршнем, размещенного между основанием и траверсой, в которой, с целью обеспечения возможности изучения энергообмена при одновременном испытании образцов разнопрочных материалов, установка снабжена размещенными в отверстиях, выполненных в торцевой стенке гидроцилиндра, дополнительными поршнями, имеющие обращенные в полость гидроцилиндра хвостовики с насечками, взаимодействующие с перекидными стопорными собачками, при этом траверса установлена с возможностью перемещения, а рабочие площади дополнительных поршней пропорциональны пределам прочности испытуемых образцов и в сумме равны рабочей площади основного поршня (SU, авторское свидетельство, 1211633, М. кл. 4 G 01 N 3/10. ... 2095957 Устройство для транспортирования подстилочного навоза ... способом, при котором тоже имеет место разбавления экскрементов водой. /см. с. 18. "Обработка полужидкого навоза" выше названной работы/. Из вышеперечисленных способов обработки полужидкого навоза наиболее рациональным, получившим более широкое применение является способ "Компостирование полужидкого навоза". По этому способу в хранилище полужидкого навоза в виде заглубленного котлована /см. с. 18 выше названной работы/ с пологими откосами, где накопляется и хранится полужидкий навоз, подается компост измельченная солома. В этом хранилище /котловане/ навоз перемешивается с измельченной соломой, выгребается из хранилища /котлована/ и укладывается в бурт для биотермической ... 2423807 Культиватор (варианты) и фреза для него ... применяются только на «легких» почвах для лущения поверхностного слоя (глубина 3 - 5 см) и обработки очень небольших площадей. Кроме того, ввиду удержания данных культиваторов на руках - особенно при длительной работе или обработке относительно большой площади - имеет место утомляемость оператора, что, в свою очередь, приводит к нестабильной обработке почвы (различия в глубине и качестве обработки). Для данных культиваторов также является проблемой работа на неоднородных почвах и почвах с большим количеством камней.С учетом описанного уровня техники в настоящий момент имеется потребность в культиваторе, который позволяет стабильную обработку почвы, не чувствителен ... |
Еще из этого раздела: 2267924 Способ стимулирования роста растений 2059368 Способ борьбы с насекомыми-листогрызущими вредителями растений 2270554 Сепарирующее устройство зерноуборочного комбайна (варианты) 2434381 Технологическая линия для приготовления и раздачи влажных кормов 2168887 Машина для добычи корней 2054235 Лесопосадочная машина 2099929 Почвенная растительная смесь для культурных газонов и способ их создания 2384048 Способ испытания травяного покрова на пойме малой реки 2141182 Культиватор 2493697 Технологическая линия для подготовки к скармливанию пророщенного зерна |
Изобретения в сельском хозяйстве
Обработка почвы в сельском и лесном хозяйствах
Посадка, посев, удобрение
Уборка урожая, жатва
Обработка и хранение продуктов полеводства и садоводства
Садоводство, разведение овощей, цветов, риса, фруктов, винограда, лесное хозяйство
Новые виды растений или способы их выращивания
Производство молочных продуктов
Животноводство, разведение и содержание птицы, рыбы, насекомых, рыбоводство, рыболовство
Поимка, отлов или отпугивание животных
Консервирование туш животных, или растений или их частей
Биоцидная, репеллентная, аттрактантная или регулирующая рост растений активность химических соединений или препаратов
Хлебопекарные печи, машины и прочее оборудование для хлебопечения
Машины или оборудование для приготовления или обработки теста
Обработка муки или теста для выпечки, способы выпечки, мучные изделия
|
|
||