溶气气浮的分类与设计原理

《溶气气浮的分类与设计原理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《溶气气浮的分类与设计原理（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、溶气气浮的分类及设计原理溶气气浮（DAF）是气浮的一种，它利用水在不同压力下溶解度不同的特性，对全数或 部份待处置（或处置后）的水进行加压并加气，增加水的空气溶解量，通入加过混凝剂的水中， 在常压情形下释放，空气析出形成小气泡，粘附在杂质絮粒上，造成絮粒整体密度小于水而 上升，从而使固液分离。溶气气浮（DAF）适用于处置低浊度、高色度、高有机物含量、低含油量、低表面活性 物质含量或具有富藻的水。相对于其它的气浮方式（详见附录 1），它具有水力负荷高，池 体紧凑等长处。可是它的工艺复杂，电能消耗较大，空压机的噪音大等缺点也限制着它的应 用。1 分类（type）按照不同的划分原则，DAF能够有不同

2、的分类。11 按照气泡从水中析出时所处压力的不同，可分为真空式气浮法与压力溶气气浮法 两种。前者利用抽真空的方式在常压或加压下溶解空气，然后在负压下释放微气泡，供气浮利 用；后者是在加压情形下，使空气强制溶于水中，然后突然减压，使溶解的气体从水中释放 出来，以微气泡形式粘附上絮粒，一路上浮。111 真空式气浮池，虽然能耗低，气泡形成和气泡与絮粒的粘附较稳固；但气泡释 放量受限制；而且，一切设备部件，都要密封在气浮池内；气浮池的构造复杂；只适用于处 置污染物浓度不高的废水（不高于300mg/l）,因此实际应用不多。112 压力溶气气浮法是目前国内外最常采用的方式，可选择的大体流程有全流程溶 气气

3、浮法、部份溶气气浮法和部份回流溶气气浮法三种。1121 全流程溶气气浮法 全流程溶气气浮法是将全数废水用水泵加压，在溶气罐内，空气溶解于废水中，然后通 过减压阀将废水送入气浮池。流程图见图1。它的特点是：溶气量大，增加了油粒或悬浮颗粒与气泡的接触机缘；在处置水量相 同的条件下，它较部份回流溶气气浮法所需的气浮池小。全数废水通过压力泵，所需的压 力泵和溶气罐均较其他两种流程大，因此投资和运转动力消耗较大。1122 部份溶气气浮法 部份溶气气浮法是取部份废水加压和溶气，其余废水直接进入气浮池并在气浮池中与溶 气废水混合。它的特点是：与全流程溶气气浮法所需的压力泵小，因此动力消耗低；气浮池的大 小与

4、全流程溶气气浮法相同，但较部份回流溶气气浮法小。1123 部份回流溶气气浮法 部份回流溶气气浮法是取一部份处置后的水回流，回流水加压和溶气，减压后进入气浮 池，与来自絮凝池的含油废水混合和气浮，流程见图2。它的特点是：加压的水量少，动力消耗省；气浮进程中不增进乳化；矶花形成好， 后絮凝也少；气浮池的容积较前两种流程大。现代气浮理论以为：部份回流加压溶气气浮节约能源，能充分利用浮选（混凝）剂，处 置效果优于全加压溶气气浮流程。而回流比为50%时处置效果最佳，所以部份回流（回流比 50%）加压溶气气浮工艺是目前国内外最常采用的气浮法。12 按照气浮池中微气泡污泥层（床）有无过滤作用及水的不同流态分

5、为：初期 DAF、 普通DAF和紊流DAF。（具体内容见附录3）2 设计原理（design principal）DAF 一般设置在生物处置单元之前，物理处置单元以后，适应上将其归为物理处置单 元。若设为两级浮选，为了方便节约，平面布置时常将一、二级浮选池并列，一、二级浮选 池是约有 500mm 左右的液位差保证污水从一级浮选池流动到二级浮选池，而取消提升泵达 到节能效果。体此刻竖向布置上，即在设计、施工时必需严格控制刮渣机拖架（板）、可调节 堰和除渣槽顶的标高，这一点超级重要，是关键因素之一，不然会严峻影响气浮效果（泡沫 层无法用机械方式撇除），这也正是必需采用可调节出水堰的原因所在。DAF主

6、要由空气饱和设备（也称压力溶气系统）、空气释放设备（也称溶气释放系统） 和气浮池（也称气浮分离系统）等组成。目前,溶气气浮工艺的设计和最佳操作的肯定，需 要依托中试和经验。以下，按照各类应用中总结出的经验，别离介绍各个组成部份的设计原 理。21 压力溶气系统（包括压力溶气罐、空压机、水泵及其附属设备）211 溶气系统占整个气浮进程能量消耗的 50%，溶气罐价值占工厂总基建投资的 12%，因此优化溶气系统的设计对缩小气浮操作费用是很重要的。溶气罐多为园筒形，立式布置,容积按废水停留时刻253min计算，罐中可装设有隔板， 瓷环之类，也有效空罐的。因为溶气罐内水、气相混合，所以一般按压力容器进行设

7、计，罐顶设自动排气阀或罐底 设自动减压阀平衡压力，罐内压力一般控制在0.45MPa左右为宜，据此能够肯定提升泵、回 流泵和空压机的参数。在国外的设计资料和文献中，以为气水停留时刻越长，溶气效率越高。如此就使得溶气 罐的体积显得庞大，停留时刻有时长达35min。国内的研究证明了液膜阻力控制着溶气速 度，以为停留时刻越长，溶气效果越好的观念不符合实际，因此国内设计参数不同于国外， 是以预定的溶气效率为设计指标，以液相过流密度和液相总容量传质系数为参数。所有研究都表明有填充床的溶气罐比没有填充床的有效，其效率最高可达到99%，但在 实际运行中，常常需对溶气罐进行内部检查，因此在很多溶气气浮工艺中常选

8、用没有填充床 的系统，而且大部份无填充床的溶气罐常配有内部的或外部的喷射器以提高溶气效率。212 加压溶气法有两种进气方式，即泵前进气和泵后进气。第一种是泵前进气，流程图见图 3。当空气吸入量小于空气在该温度下水中的饱和度时， 由水泵压水管引出一支管返回吸水管，在支管上安装水力喷射器，废水通过水力喷射器时造 成负压，将空气吸入与废水混合后，经吸水管、水泵送入溶气罐。这种方式省去了空压机， 气水混合效果好，但水泵必需采用自引方式进水，而且要维持lm以上的水头，其最大吸气 量不能大于水泵吸水量的 10%，不然，水泵工作不稳固，破坏了水泵应当具有的真空度，会 产生气蚀现象。第二种是泵后进气，流程图见

9、图 4。当空气吸入量大于空气在该温度下水中的饱和度时， 空气通过空压机在水泵的出水管压入，但也不宜大于水泵吸水量的25% 。这种方式使水泵 工作稳固，而且没必要要求在正压下工作，但需要由空气紧缩机供给空气。为了保证良好的 溶气效果，溶气罐的容积也比较大，一般需采用较复杂的填充式溶气罐。213 空气注入量的调节是浮选操作的另一关键因素，一般随选择的溶气压力或回流 比而变。实验也表明出水质量仅依赖于引入系统的空气总量（气泡尺寸一致时），而与单独压 力或回流比无关。要按照污水水质、浮选（混凝）剂和减压释放器的类型经反复实践而定。214 溶气罐内水位高低是影响气浮效果的重要因素。水们南宁市，缩小了水气

10、接触 部份的窖，溶气效果不好；水位太低则缺乏必要的缓冲水深，气体会穿过水层进入气浮设备 形成大气泡，气浮效果也不佳。推荐水位控制在罐内1/31/4左右。215 溶气罐内的压力是影响气量的重要因素。一般情形下，压力高，则溶气多，在 空压机加气方式中，溶气罐内的压力是由空压机气压和水泵一路决定的。在正运转时，第一 要保证足够的水压，但水压和气压又要大体相当。在采用水射器加气的方式中，保证溶气罐压力的关键是采用适合的水泵，一般水泵压力 应在保证额定流量的前提下大于0.3Mpa,溶气罐压力调整可通过调节溶气罐出水阀、水泵 出水阀、回流控制阀进行。216按照中华人民共和国国家标准室外排水设计规范第8.2

11、.7条 溶气罐的设计 应符合下列要求：一、溶气罐工作压力宜采用300500kPa （约为35kgf/cm2）;二、空气量以体积计，可按污水量510%计算；三、污水在溶气罐内停留时刻应按照罐的型式肯定，一般宜为14min，罐内应有增进 气水充分混合的办法；四、采用部份回流的溶气罐宜选用动态式，并应有水位控制办法。217 有应用中提到，增加一个精密空气稳流器，它的作用是使空气在进入溶气罐的 喷头前，确保压力平稳、均一。回流比是指，当采用部份回流溶气气浮法时，进入溶气罐加压溶气的回流水量与处置水 量的比值。回流比一般为废水的 2550。但当污水水质较差，且污水水量不大时，可 适当加大回流比，以保证出

12、水水质。22 溶气释放系统（主如果释放头） 释放器是该系统的关键装置，它对气泡形成的大小、散布和对气浮净水效果和运行费用 均有明显影响。目前被采用的释放器的释气效率可达99.2%。221 以前的研究以为，释气泡的大小与溶气压力有关，低压时形成大气泡占多数， 无益于气浮。国内最新研究以为：溶气水在减压消能时气泡的释放规律与气泡在静水中的状 况不同；低压时大气泡的出现归咎于释放器不良所致。除要释放出大量稳固的微小气泡，关 键是要如何避免堵塞。目前国内外采用不同类型的释放器,有简单阀门式、针型阀式和专用释放器（专利）。溶 气释放器的专利产品很多,其中效果较好的一般都有以下特点：在喷嘴处有一个刹时的压

13、降； 在释放器的入口处水流方向会突然改变（常为90）；释放器口径不超过2.5mm,水在释放器 中的停留时刻1.5ms；离开释放器的水流速度逐渐变小；离开释放器的水体会与其前面一 挡板发生撞击。任何释放器都不可能只产生微气泡，而一般是产生直径在4070ym之间的 气泡，一些大气泡的产生是不可避免的，虽然这些大气泡的存在会降低系统的运行效率。222 按照中华人民共和国国家标准室外排水设计规范第8.2.8 条 溶气释放器的 选用应按照含油污水水质、处置流程和释放器性能肯定。23 气浮分离系统（气浮池构件）气浮分离系统的功能是确保必然容积来完成微气泡群与水中杂质的充分混合、接触、粘 附和带气絮粒与清水

14、的分离。231为了提高气浮的处置效果，往往向废水中加入混凝剂或气浮剂，投加量因水质 不同而异，一般由实验肯定。对于铝类絮凝剂，通过提高搅拌强度都可使出水浊度进一步降 低。为保证浮选（混凝）剂的混凝作用，浮选池进水端宜设静态管道混合器和反映室，反映室 有效容积约按废水（进水量与回流量的和）停留时刻10分钟计算，一般分为三间，迷宫式布置， 且每间设搅拌机提高混凝效果，每间中的速度梯度常常是相同的。絮凝池（也即反映室）设 计最好提供活塞流状态（紊流堆动状态），能够确保较好的气浮效果。2.3.2溶气气浮池的最大建议尺寸可达145m2,相应的产水能力为29004350m3/ h, 单位面积的产水能力至少

15、提高了一倍。溶气气浮池的深度从1.5m增加到5.0m,且池型由长 方形向正方形进展，长宽比在（1.22）：1之间。目前运行良好的溶气气浮池的长度最大可达 12m，但宽度被限制为8.5m，这主如果因为机械刮渣机的最大跨度为8.5m。污水在气浮池内的停留时刻一般取30 40min ,工作水深为1 5 25m ,长宽比不小于4 , 表面负荷510m3/m2h。若停留时刻太短,水流的冲击力大,浮选罐中的污水牌较强的紊流状态,如此不但无益 于气泡与絮体的粘附,反而会将部份已粘附在气泡上的絮体打坏；另外,由于紊流和较短的 反映时刻,而使投加的部份混凝剂未反映完全时就随出水流出,致使出水中悬浮固体的去除 率

16、降低,乃至出现负增加的趋势。2.3.3 气浮池分2个区:接触区和分离区。2.3.3.1 设计接触区时,要注意控制絮凝水的上升流速,避免短流、偏流,不致在 上浮进程中被水流剪脱已粘附的气泡而影响后续分离效果。通常情形下接触区的上升流速以 控制在1020mm/s为宜,高度以1.52.0m为宜，在这种流速和高度下,既保证了絮粒和微气 泡的接触时刻,又不会造成絮粒因上浮时刻太长而破坏或下沉。合理地布置释放器,使释放水的作用范围遍及全区,能充分、及时地使微气泡下絮粒接 触。2.3.3.2 分离区选择分离速度时,应有利于带气絮粒上浮。对于絮粒大、密度小、 不易破碎的带气絮粒一般采取较大的分离速度,反之取较小值。分离区的流速宜在13mm