Полезная информация

Напорные оксигенаторы – неотъемлемая часть современных систем УЗВ. С помощью напорного оксигенатора происходит насыщение воды газообразным кислородом подаваемым под давлением.

Появление напорных оксигенаторов связано с необходимостью получения в системах УЗВ уровня насыщения воды кислородом до значений 50 мг/л. Вода, поступающая в верхней части оксигенатора, распыляется в газовой среде и выпускается насыщенной кислородом из нижней части корпуса.

Предлагаемые на рынке напорные оксигенаторы отличаются друг от друга производительностью, материалом и формой корпуса, а также наличием автоматики. Принцип действия напорного оксигенатора основан на повышении эффективности растворения кислорода в воде путём увеличения поверхности кон¬такта между водой и кислородом, а также обеспечения достаточного количество времени для их контактирования. В результате эффективной работы оксигенатора требуемый уровень концентрации кислорода в воде будет получен при минимальных энергетических затратах.

Проведённые эксперименты показали, что конусная форма оксигенатора обеспечивает наиболее оптимальное расщепление потока воды, благодаря чему значительно увеличивается площадь контакта воды с кислородом.

Корпус оксигенаторов изготавливают из нержавеющей стали AISI 304, AISI 316, стекловолокна или полипропилена. Используемые материалы напрямую влияют на стоимость оксигенаторов и их характеристики, так изготовленные из нержавеющей стали AISI 304 будут дороже, но их прочность будет на порядок выше изделий из полипропилена. Использование полипропилена возможно при малой производительности (до 30 м3) и низком рабочем давлении, при которых удельное давление на стенку сосуда не будет приводить к разрушению стенок оксигенатора и нарушению герметичности швов.

Важно учитывать, что эффективность работы оксигенатора повышается с ростом рабочего давления, так увеличение рабочего давления с 0,7 до 1,7 бар повышает уровень растворяемости кислорода в воде в 2 раза. Увеличение рабочего давления влечёт за собой значительный рост нагрузки на стенку корпуса оксигенатора, особенно это явление проявляется на оксигенаторах большой производительности. Для обеспечения нормальной работы в таких условиях оксигенаторы изготавливают из стекловолокна или из нержавеющей стали, с обязательной установкой отсечного предохранительного клапана.

Для повышения эффективности работы, оксигенаторы оснащают автоматическим контролем уровня воды, т.к. стабильность поддержания концентрации кислорода на выходе зависит от стабильности высоты газовой подушки в корпусе оксигенатора, в процессе работы её высота непрерывно изменяется за счет потребления кислорода водой. Автоматика позволяет поддерживать стабильность границы раздела газ/вода оптимизируя процесс растворения кислорода.

Автоматический механизм регулирования реализован с использованием чувствительных сенсоров, установленных на водоуказательной трубке и электромагнитного клапана, установленного на линии подачи кислорода. Как только уровень воды в корпусе оксигенатора снижается ниже датчика уровня, происходит автоматическое закрытие подачи кислорода до момента выравнивания уровня воды.

В системах УЗВ подача воды в оксигенатор осуществляется под избыточным давлением, создаваемым насосом. Чем выше избыточное давление в корпусе оксигенатора, тем больше кислорода растворится в воде, тем выше его концентрация будет на выходе. Важно устанавливать обратный клапан на магистрали подачи кислорода, в противном случае, при возникновении аварийного отключения подачи кислорода вода попадёт в магистраль, что нежелательно.

Сама конструкция оксигенатора не создает значительного гидравлического со¬противления, поэтому на выходе из него устанавливается вентиль подпора. Снижение концентрации кислорода в воде на выходе из оксигенатора достигается путем снижения давления в корпусе оксигенатора при отпирании вентиля подпора.

Работа оксигенатора не требует присутствия оператора. При стабильных условиях работы достаточно запустить оксигенатор в действие и контролировать периодически концентрацию кислорода в бассейне. Нестабильность работы может быть вызвана внешними причина¬ми: отсутствием или изменением протока воды, падением давления кислорода, захватом воздуха насосом. Воздух, захваченный насосом, накапливаясь в оксигенаторе, снижает парциальное давление кислорода, что приводит к снижению кон¬центрации кислорода на выходе.

Подача в бассейны воды, пересыщенной кислородом, выполняется под поверхность воды. Это позволяет избежать потерь кислорода из-за его преждевременного выхода в атмосферу. Вода в бассейне достаточно быстро перемешивается, нивелируя тем самым зоны с повышенной концентрацией кислорода.

Схематический чертёж конусного оксигенатора

1 – корпус, 2 – подставка, 3 – верхний патрубок с фланцем, 4 – нижний патрубок с фланцем,
5 – водоуказательная трубка, 6 – штуцер подачи кислорода, 7 – манометр, 8 – заглушка.