Способ насыщения кислородом воды в каналах и система для его осуществления

ОР ИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 07,09.82(51) М К ч з С 02 Г 3/32 Государственный комитет по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ НАСЫЩЕНИЯ КИСЛОРОДОМ ВОДЫ В КАНАЛАХ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ15 где И -25 Сн Изобретение касается охраны вод от загрязнения и щредназначено для снижения дефицита кислорода в транспортируе. мой по каналам воде.Насыщение воды кислородом в естественных и искусственных водотоках происходит обычно за счет аотлощения его из атмосферного воздуха, над свободной поверхностью воды.Однако поступление кислорода в воду при этом недостаточно большое, что ухудшает качество воды.Из известных способов насыщения кислородом воды в каналах наиболее близким к предлагаемому способу является способ обогащения кислородом транспортируемой воды путем периодического контакта перемещаемых слоев воды с атмосферным воздухом, тсоторый достигается установкой в русле канала струенаправляющих устройств 1 Ц,Недостатком этого способа является низкая интенсивность насыщения воды кислородом, так как она ограничивается скоростью поступления кислорода аз армосферного воздуха через поверхность кон. такта истока воды с атмосферой, и отсюда малая эффективность насыщения кислородом воды в каналах,Целью изобретения является повышение эффективности насыщения транспортируемой по каналу воды кислородом,Цель достигается тем, что ири осу ществлении способа, включающего перемещение слоев воды струенжправляющими устройствами и периодический контакт перемещаемых слоев с атмосферным воздухом, в местах установки струенаправляющих устройств по направлению нисходящих струй подают воздух с интенсивностью, определяемой ао соотношению интенсивность подачи воздуха, мз/срасход воды в канале, мыс;длина участка установки струенактравляюдзих устройств,м;шаг установки струенаправляющих устройств, м; концентрация кислорода в начале участка установки струе- направляющих устройств, г/м Ое, нормируемая концентрация насыщения; г/мОе,И.Р = -- безразмерная величина;г - средняя скорость течения водыв канале, м/с;Й - коэффициент реаэрации 1/с; е - основание натуральных логарифмов;25 О - переводной коэффициент размерности г/сО в м/с воздуха.Такой способ может быть осуществлен с помощью предложенной системы для насыщения кислородом воды в каналах, включающей установленные в каналах струенаправляющие устройства.Отличие этой системы состоит в том, что она снабжена размещенными в местах нисходящих струй и параллельно оси канала пневматическими аэраторами, выполненными нз перфорированных снизу труб длиной, ранной 1,5 - 2,5 длины струенаправляющих устройств, при этом последние установлены с шагом, определяемым по соотношению1 2 В Н 1 Ш=- -; - )с 1 да,и где В - ширина канала по средней линииживого сечения, м;Н - глубина воды в канале, м;и - кратность по ширине потока создаваемой струенаправляющимиустройствами поперечной циркуляции;т. - кратность по глубине потока создаваемой струенаправляющимиустройствами поперечной циркуляции;а - угол между осью канала и направлением движения перемещаемого слоя воды,На фиг. 1 изображен канал, поперечноесечение; на фиг. 2 - участок канала, видсверху.Система для насыщения кислородомводы в каналах включает установленные вканале 1 струенаправляющие устройства 2и выполненные из перфорированных снизутруб 3 пневматические аэраторы, которыеразмещены, параллельно оси канала в местах нисходящих струй 4. Струенаправляющие устройства перемещают слои 5 воды,Длина каждой трубы 3 равна 1,5 - 2,5 длины струенаправляющих устройств, которыев канале установлены с шагом, определяемым по отношению2 В, Н 1,Ш= - +, - , с 1 да,иРеюмендуемый шаг установки в этом канале струенацравляющих устройств обеспечивает создание стабильной поперечной циркуляции слоев воды с учетом типа таких устройств и схемы размещения их по сечению потока.35 40 45 50 55 60 65 5 10 15 20 25 Зо Расположение труб параллельно оаи канала и выбор длины трубы в 1,5 - 2,5 раза больше длины струенаправляющего устройства позволяют подавать воздух в пределах зоны, нисходящей струи и не допускать нерационального расхода воздуха.Предложенная система для насыщения кислородом воды в каналах работает следующим образом,В период пониженного содержания кислорода в транспортируемой воде, например во время цветения водоисточника (водохранилища или реки) диатомовыми (весна и осень) и аинезелеными (лето) водорослями, в канале устанавливают струенаправляющие устройства, которые осуществляют перемещение слоев воды и периодический контакт их с атмосферным воздухом. Есте. ственный контакт перемещаемых слоев воды с атмосферным воздухом недостаточен для насыщения потока кислородом, поэтому на участках канала,. где установлены струенаправляющие устройства, параллельно оси этого канала в местах нисходящих струй размещаот пневматические аэраторы, выполненные из перфорированных снизу труб, с помощью которых в воду канала подают воздух (от компрессора) с интенсивностью, определяемой по соотношениюЩ Ш(С - С,е) 250 Це - 11Так как перфорации в трубах расположены снизу, то воздух вводится в перемещаемые слои воды по направлению,нисходящих струй, которые захватывают пузырьки введенного воздуха и, удерживая их, вовлекают внутрь потока,Таким образом, насыщение транспортируемой воды кислородом производят периодическим контактом перемещаемых струе- направляющими устройствами слоев воды с атмосферным воздухом и дополнительно вводимым посредством труб воздухом. Выполненные снизу труб отверстия обеспечивают подачу воздуха по направлению нисходящих струй без нарушения винтообразного движения потока, способствуя вовлечению в поток пузырьков воздуха. Нисходящие струи захватывают их и, удерживая пузырьки воздуха в потоке, препятствуют быстрому подъему их к поверхности воды, Благодаря увеличению пути. движения и времени пребывания вовлеченных в поток пузырьков воздуха доститают более глубокого извлечения кислорода из пузырьков воздуха, а создаваемая струенаправляющими устройствами циркуляция воды в канале обеспечивает насыщение кислородом всего потока, в результате чего улучшаются, качественные показатели транспортируемой воды.Использование предложенных способа и системы позволяет повысить эффективность насыщения воды кислородом в каналах хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения, используя энергию потока; Ь рационально расходовать подаваемый для насыщения воды кислородом воздух; исключить дефицит кислорода в транспортируемой воде по трассе переброски; улучшить качественвые показатели подаваемой 10 в зону потребления воды и уменьшить нагрузку на станции водоподготовки.Годовая экономия от применения изобретения на канале производительностью 15 30 - 50 м/с составляет до 130 тыс. руб.Ф ор мул а и з об р ет ения.1. Способ насыщения кислородом воды 20 в каналах, включающий перемещение слоев воды струенаправляющими устройствами и периодический контакт леремещаемых слоев с атмосферным воздухом, о т л и ч а ю. щий ся тем, что, с целью повышения эф фективности насыщения транспортируемой воды кислородом, в местах установки струенаправляющих устройств по направлению нисходящих струй подают воздух с интенсивностью, определяемой ло З 0 соотношениюЦШ(С - Се) 250 Це" - 1) 35где И -интенсивность подачи воздуха, расход воды в канале, мз/с;длина участка установки струенаправляющих устройств, м;шаг установки струенапр,авляющих устройств, м;концентрация кислорода в начале участка установки струенаправляющих устройств, г/мО, 45 нормируемая концентрация насыщения, г/мО,; И.о = -- безразмерная величина;о - средняя скорость течения водыв канале, м/с;Й - коэффициент реаэрации, 1/с;е - основание натуральных логарифмов;.250 - переводной коэффициент размерности г/с 02 в м/с воздуха.2, Система для насыщения кислородомводы в каналах, включающая установленные в каналах струенаправляющие устройства, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности использования путем увеличения времени контактавводимого воздуха с транспортируемой водой, она снабжена размещенными в местахнисходящих струй и параллельно оси канала пневматическими аэраторами, выполненными из перфорированных снизу труб длиной, равной 1,5- 2,5 длины струенаправляющих устройств,ЗСистема ло п. 2, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что струенаправляющие устройстваустановлены с шагом, определяемымпосоотношениюШ = - + - с 1 да,где В - ширина канала по средней линии живого сечения, м;Н - глубина воды в канале, м;и - кратность по ширине потока создаваемой струенаправляющимиустройствами поперечной циркуляции;т - кратность по глубине потокасоздаваемой струенаправляюшифми устройствами поперечнойциркуляции;а - угол;между осью канала и направлением движения переме.щаемого слоя воды.Источник информации, принятый вовнимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР716984, кл. С 02 В .1/18, 1977.956436Фиг. 7Составитель В. Затыльников ;лакоэ 3. Бородкина Техред О. Павлова Корректор С. файн каз 876/680 Изд.212 Тираж 980 Подписное 10 сПоиск Госудаоствепного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113036, Москва, 5 К, Раушская наб., д. 4/5Тип, Харьк. фил, пред. Патен