环保设备及应用——气浮设备

第三节气浮设备气浮设备工作原理:气浮设备是将空气以微小气泡形式通入水中，使微小气泡与在水中悬浮的颗粒粘附，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附上气泡后，密度小于水即上浮水面，形成浮渣层，从水中分离出去。污水处理技术中，气浮法应用于几方面：1、石油、化工及机械制造业中的含油污水的油水分离2、工业废水处理3、污水中有用物质的回收4、取代二次沉淀池，特别是用于易于产生活性污泥膨胀的情况5、剩余活性污泥的浓缩不适合处理高浊浓度的原水浮游物含量大于100mg/L一、气浮设备类型二、加压溶气气浮工艺的主要设备三、加压溶气气浮工艺类型四、气浮法在水处理中的应用按生产细微气泡的方法分电解气浮设备布气气浮设备溶气气浮设备气浮设备的类型电解气浮设备是将正负极相间的多组电极浸泡在废水中，当通以直流电时，废水电解，正负两级间产生的氢和氧的细小气泡粘附于悬浮物上，将其带至水面而达到分离的目的。主要用途：工业废水处理方面（除BOD、氧化、脱色等），处理水量约在10~20m3/h。特别适用于脆弱絮状悬浮物的去除。优缺点：去除污染物范围广，污泥量少，占地少。但电耗高、操作运行管理复杂及电极结垢等问题，较难适用于大型生产。电解气浮设备竖流式电解气浮设备扩散板曝气气浮设备叶轮气浮设备压缩空气引入到靠近池底处的微孔板，并被微孔板的微孔分散成细小气泡。将空气引入到一个高速旋转混合器或叶轮机的附近，通过高速旋转混合器的高速剪切，将引入的空气切割成细小气泡。布气气浮设备简单易行，但容易堵塞，气浮效果不高。适用于处理水量不大,污染物浓度高的废水。水泵吸水管吸气浮设备射流气浮设备布气气浮设备用于矿物浮选，也用于含油脂、羊毛等污水的初级处理及含有大量表面活性剂的污水。扩散板曝气气浮设备叶轮气浮设备膜片式微孔曝气器从溶解空气和析出条件来看加压溶气气浮设备空气在加压条件下溶解，常压下使过饱和空气以微小气泡形式释放出来。特点：水中空气的溶解度大，能提供足够的微气泡气泡粒径小、均匀。缺点：需要溶气罐、空压机或射流器、水泵等设备真空气浮设备空气在常压下溶解，真空条件下释放。优点：无压力设备缺点：溶解度低、气泡释放有限，需要真空设备，运行维护困难。溶气气浮设备真空气浮设备RF型组合气浮设备ZSQF型气浮处理机压力溶气气浮系统的组成压力溶气系统气浮池空气释放系统压力溶气罐溶气释放装置加压水泵附属设备溶气水管路空气供给设备压力溶气系统压力溶气罐附属设备加压水泵空气供给设备加压水泵的作用是提升污水，将水、气以一定压力送至压力溶气罐，其压力的选择应考虑溶气罐压力和管路系统的水力损失两部分。压力溶气系统压力溶气罐附属设备加压水泵空气供给设备压力溶气罐的作用是使水与空气充分接触，促进空气的溶解。溶气罐的形式有多种，如图10-43所示，其中以罐内填充填料的溶气罐效率最高。图10-43压力溶气罐压力溶气系统压力溶气罐附属设备加压水泵影响填料溶气罐效率的主要因素为：填料特性填料层高度罐内液位高布水方式温度填料溶气罐的主要工艺参数为：过流密度：2500~5000m3/m2·d填料层高度：0.8~1.3m液位的控制高：0.6~1.0m（从罐底计）溶气罐承压能力：0.6MPa空气供给设备压力溶气系统加压水泵压力溶气罐空气供给设备附属设备水泵压水管装射流器挟气式空压机供气式溶气方式有三种水泵吸气式在经济和安全方面都不理想，已很少使用。空压机供气是较早使用的一种供气方式，使用较广泛，其优点是能耗相对较低。压力管装射流器进行溶气的优点是不需另设空压机，没有空压机带来的油污染和噪声。水泵吸气式图10-44图10-45图10-46空气释放系统是由溶气释放装置和溶气水管路组成。溶气释放装置的功能是将压力容器水减压，使溶气水中的气体以微气泡的形式释放出来，并能迅速、均匀地与水中的颗粒物质粘附。常用的溶气释放装置有减压阀、溶气释放喷嘴、释放器等。空气释放系统溶气释放器平流式气浮池气浮池的功能是提供一定的容积和池表面积，使微气泡与水中悬浮颗粒充分混合、接触、粘附，并使带气颗粒与水分离。目前最常用，其反应池与气浮池合建。废水进入反应池完全混合后，经挡板底部进入气浮接触室以延长絮体与气泡的接触时间，然后由接触室上部进入分离室进行固液分离。池面浮渣由刮渣机刮入集渣槽，清水由底部集水槽排出。平流式气浮池的优点是池深浅、造价低、构造简单、运行方便。缺点是分离部分的容积利用率不高等。气浮池的有效水深通常为2.0~2.5m，一般以单格宽度不超过10m，长度不超过15m为宜。废水在反应池中的停留时间与混凝剂种类、投加量、反应形式等因素有关，一般为5~15min。为避免打碎絮体，废水经挡板底部进入气浮接触室时的流速应小于0.1m/s。废水在接触室中的上升流速一般为10~20mm/s，停留时间应大于60s。竖流式气浮池的基本工艺参数与平流式气浮池相同。其优点是接触室在池中央，水流向四周扩散，水力条件较好。缺点是与反应池较难衔接，容积利用率较低。有经验表明，当处理水量大于150~200m3/h，废水中的可沉物质较多时，宜采用竖流式气浮池。气浮池竖流式气浮池图10-47图10-48特点：电耗高，但气浮池容积小。特点：省电，溶气罐小。但若溶解空气多，需加大溶气罐压力。特点：适用于SS高的原水，但气浮池容积大。化学药剂的投加对气浮效果的影响一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂各种无机或有机高分子混凝剂，它不仅可以改变污水中的悬浮颗粒的亲水性能，而且还能使污水中的细小颗粒絮凝成较大的絮状体以吸附、截留气泡，加速颗粒上浮。浮选剂大多数由极性-非极性分子组成。当浮选剂的极性基被吸附在亲水性悬浮颗粒的表面后，非极性基则朝向水中，这样就可以使亲水性物质转化为疏水性物质，从而能使其与微细气泡相粘附。图10-42表示亲水性悬浮颗粒在加入极性-非极性物质后转化为疏水性与微小气泡粘附的情形。浮选剂的种类有松香油、石油、表面活性剂、硬脂酸盐等。化学药剂的投加对气浮效果的影响一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂化学药剂的投加对气浮效果的影响一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂作用是提高悬浮颗粒表面的水密性，以提高颗粒的可浮性，如聚丙烯酰胺。化学药剂的投加对气浮效果的影响一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂作用是暂时或永久性地抑制某些物质的浮上性能，而又不妨碍需要去除的悬浮颗粒的上浮，如石灰、硫化钠等。化学药剂的投加对气浮效果的影响一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂主要是调节污水的pH值，改进和提高气泡在水中的分散度以及提高悬浮颗粒与气泡的粘附能力，如各种酸、碱等。双罐三泵加药装置1.出料管2.搅拌机3.溶液罐4.压力表5.安全阀6.计量泵7.管线支架8.泵进口管线阀9.液位计1.当有试验资料时，可用下述公式计算：式中：qv:气浮池设计水量，m3/h；R′:试验条件下的回流比，%；ac:试验条件下的释气量，L/m3；Φ:水温校正系数，取1.1-1.3（主要考虑水的粘滞度影响，试验时水温与冬季水温相差大者取高值）。2.当无试验资料时，可根据气固比（A/S）进行估算，计算式如下：式中：A/S:气固比（g释放的气体/g悬浮固体），0.005-0.060，一般为0.005-0.006。当悬浮固体浓度较高时取上限，如剩余污泥气浮浓缩时，气固比采用0.03-0.04；1.3:1mL空气的重量，mg；ca:某一温度下的空气溶解度；f:压力为p时，水中的空气溶解系数，0.5:0.8（通常0.5）；p0:表压，kPa；qvR:加压水回流量，m3/h；qv:设计水量，m3/h；ρSi:入流废水的悬浮固体浓度，mg/L。压力溶气浮上法的设计计算——气浮所需空气量cgaqvRqv'SivvRaqqffpcSA7.14)7.147.14(3.10溶气罐直径Dd选定过流密度I后，溶气罐直径按下式计算：对于空罐I选用1000-2000m3/(m2·d)，对填料罐I选用2500-5000m3/(m2·d)。溶气罐高h：式中：h1-罐顶、底封头高度（根据罐直径而定），m；h2-布水区高度，一般取0.2-0.3m；h3-贮水区高度，一般取1.0m；h4-填料层高度，当采用阶梯环时，可取1.0-1.3m。IqDVRd443212hhhhh压力溶气浮上法的设计计算——气浮所需空气量接触池的表面积Ac选定接触室中水流的上升流速vc后，按下式计算：接触室的容积一般应按停留时间大于60s进行复核。cVRVcvqqAHAAVsc)(分离室的表面积As选定分离速度（分离室的向下平均水流速度）vs后按下式计算：对矩形池子分离室的长宽比一般取1:1-2:1。sVRVvqqAs气浮池的净容积V选定池的平均水深H（指分离室深），按下式计算：同时以池内停留时间（t）进行校核，一般要求t为10-20min。压力溶气浮上法的设计计算——气浮所需空气量操作步骤：1．运转前需检查水泵、空压机、阀门等是否完好，清水箱是否灌满水，并备好处理药物。2．启动空压机，当罐内压力达到0.3-0.4MPa时，开启阀门向气浮释放溶气水。3．当气浮池水面出现大量泡沫时表示溶气系统已进入正常工作状态，此时可开启污水泵，调整PH值及加药量对废水进行处理。4．调整清水排放阀开启程度，使气浮池的液位保持低于排泥堰7-10cm左右，当浮渣厚度达7-10cm左右时，减少清水排放量，待气浮池水位上升至排泥堰高度时，启动刮泥行车刮泥，排泥完毕，降低水位运行。5．停机时，将浮渣刮清，先停污水泵，后停回流泵及空压机，关闭各阀门并做好清洁工作。气浮法在水处理中的应用废水：含油废水（石油化工、机械加工、食品工业废水等）：悬浮油（10,隔油池）乳化油（10,一般0.1-2气浮）溶解性造纸厂白水回收纤维：时间短，SS去除率90％以上，COD去除率80％，浮渣浓度5％。染色废水等毛纺工业洗毛废水――羊毛脂及洗涤剂浓缩污泥（效果比沉淀法高）给水：高含藻水源的净化：武汉东湖水厂，气浮替代沉淀，藻类去除率达80％以上。低温、低浊水的净化：沈阳市自来水厂。对受污染水体的净化：对水体产生曝气，减轻嗅味与色度。优点：处理能力比沉淀池高，气浮污泥浓度高，可以同时去除多种污染物（表面活性剂、嗅味物质等）缺点：耗电、维修