气浮池的设计

环保设备设计与应用课程设计目录第一章设计任务书..................................................................................31.1设计题目.............................................................................................................31.2设计资料.............................................................................................................31.3设计内容.............................................................................................................31.4设计成果..............................................................................................................3第二章设计说明与计算书........................................................................42.1设计原理及方案选择..........................................................................................42.1.1设计原理.........................................................................................................42.1.2方案选择.........................................................................................................52.2设计工艺计算......................................................................................................62.2.1供气量与空压机选型.....................................................................................62.2.2溶气罐.............................................................................................................72.2.3气浮池.............................................................................................................72.2.4附属设备.........................................................................................................9第三章参考文献....................................................................................11第一章设计任务书1.1设计题目加压溶气气浮设备的设计（平流式）1.2设计资料某工厂污水工程拟采用气浮设备代替二沉池，经气浮实验取得以下参数：溶气水采用净化后处理水进行部分回流，回流比0.2，气浮池内接触时间为5min，溶气罐内停留时间为3min，分离时间为15min，溶气罐压力为0.4Mpa，气固比0.02，温度30℃。设计水量780m3/d。1.3设计内容（1）确定设计方案；（2）气浮设备的设计计算；（3）系统设备选型，包括水泵、溶气释放器、溶气压力罐、空压机及刮渣机等；（4）计算书编写，计算机绘图。1.4设计成果及要求（1）设备工艺设计计算说明书；要求参数选择合理，条理清楚，计算准确，并附设计计算示意图；提交电子版和A4打印稿一份。（2）气浮系统图和气浮设备结构详图（包括平面图、剖面图）；要求表达准确规范；提交电子版和A3打印稿一份。第二章设计说明与计算书2.1设计原理及方案选择2.1.1设计原理气浮过程中，细微气泡首先与水中的悬浮粒子相粘附，形成整体密度小于水的“气泡——颗粒”复合体，使悬浮粒子随气泡一起浮升到水面。由此可见，实现气浮分力必须具备以下三个基本条件：一是必须在水中产生足够数量的细微气泡；二是必须使待分离的污染物形成不溶性的固态或液态悬浮体；三是必须使气泡能够与悬浮粒子相粘附。气浮法的净水效果，只有在获得直径微小、密度大、均匀性好的大量细微气泡的情况下，才能得到良好的气浮效果。(1)气泡直径气泡直径愈小，其分散度愈高，对水中悬浮粒子的粘附能力和粘附量也就愈大。(2)气泡密度气泡密度是指单位体积释气水中所含微气泡的个数，它决定气泡与悬浮粒子碰撞的机率。由于气泡密度与气泡直径的3次方成反比，因此，在用气压受到限制的条件下，增大气泡密度的主要途径是缩小气泡直径。(3)气泡的均匀性气泡均匀性的含义，一是指最大气泡与最小气泡的直径差；二是指小直径气泡占气泡总量的比例。大气泡数量的增多会造成两种不利影响：一是使气泡密度和表面积大幅度减小，气泡与悬浮粒子的粘附性能和粘附量相应降低；二是大气泡上浮时会造成剧烈的水力扰动，不仅加剧了气泡之间的兼并，而且由此产生的惯性撞击力会将已粘附的气泡撞开。(4)气泡稳定时间气泡稳定时间，是将容器水注入1000ml量筒，从满刻度起到乳白色气泡消失为止的历时。优良的释放器释放的气泡稳定时间应在4min以上。(5)溶气利用率，是指能同悬浮粒子发生粘附的气泡量占溶解空气量的百分比。常规压力溶气气浮的容器利用率通常不超过20%，其原因在于释放的空气大部分以大直径的无效气泡逸散。在这种情况下，即便将溶气压力提得很高，也不会明显提高气浮效果。相反，如能用性能良好的释放器获得性质良好的细微气泡，就完全能够在较低的溶气压力下使容器利用率大幅度提高，从而实现气浮工艺所追求的“低压、高效、低能耗”的目标。2.1.2方案选择按照加压水（即溶气用水）的来源和数量，压力容器气浮分为：全部进水加压、部分进水加压和部分回流水加压三种基本流程。在全部进水加压时，投入了混凝剂的原水加压至196～392kPa（表压），与压力管道通入的压缩空气一起进入溶气罐内，并停留2～4min，使空气溶于水。溶气水由罐底引出，通过释放器减压后进入气浮池。这种流程虽有溶气量大的优点，但动力消耗大，絮凝体容易在加压和溶气过程中破碎，水中的悬浮粒子容易在溶气罐填料上沉积和堵塞释放器。因此，目前已较少采用。仅对部分进水加压，是从源水总量中抽出10～30%作为溶气用水，其余大部分先进行混凝处理，再通入气浮池中与溶气水混合进行气浮。这种流程的气浮池常与隔板混凝反应池合建。它虽避免了絮凝体容易破碎的缺点，但仍有溶气罐填料和释放器易被堵塞的问题，因而也较少采用。部分回流水加压，是从处理后的净化水中抽出10～30%作为溶气用水，而全部原水都进行混凝处理后进行气浮。这种流程不仅能耗低，混凝剂利用充分，而且操作较为稳定，因而应用最为普遍。由于部分回流水加压气浮在工程实践中应用较多，并且节省能源、操作稳定、资源利用较充分，所以本次设计采用部分回流水加压气浮流程。在溶气罐的选择方面：压力溶气气浮的供气方式可分为空压机供气、射流进气和泵前插管进气三种。三种供气方式的选择应视具体情况而定。一般在采用填料溶气罐时，以空压机供气为好。反之，当受水质限制而采用空罐时，为了保证较高的溶气效率，宜采用射流进气；而当有高性能的溶气释放器能保证较高的溶气利用率，且处理水量较小时，则以泵前插管进气较为简便、经济。本设计由于采用空压机供气，而且采用部分回流水加压工艺，因而采用溶气效果较好的填料罐。2.2设计工艺计算2.2.1供气量与空压机选型1．溶气水需用量12()0.02(16010)780111.2(1)15.7(0.63.91)aGSSQSqmgdCfp式中：G/S——气固比，G/S=0.02maxQ——最大设计进水量，maxQ＝7803/md=32.53/mh21,SS——分别为原水、出水SS浓度1S＝160mg/L,2S=10mg/LP——溶气压力，MPaf——溶气效率，取0.6aC——空气在水中的饱和溶解量，30℃下aC＝15.7L/3m2．实际供气量aqKtP111.217.664Q==9241.3Ld0.85空气式中：aQ——实际所需供气量，L空气/d——溶气效率，在30℃和3～52/cmkg表压下，取填料罐＝0.853.空压机选型Qa′=1.25Ψ×Qa/60000=1.25×1.4×9241.3/2400000=0.00673m3/min式中：'aQ——空压机额定供气量，min/3m——空压机安全系数，一般取1.2~1.5,这里设计取＝1.41.25——空气过量系数根据额定供气量'aQ＝0.00673m3/min和操作压力0.4MPa，选择电动标准型EAS10空压机2.2.2溶气罐按过流密度计算：1）溶气罐直径（内径）444.630.2120dqDmL式中：dD——溶气罐内径，mL——过流密度，hmm23/，这里取填料罐L＝120hmm23/2）溶气罐高度H=2h1+h2+h3+h4式中：1H——罐顶封头高，m.目前多采用以内径为公称直径的椭圆形封头。按【JB1154－73】规定，封头高度与公称直径的关系：211hhHh1：曲面高度；h2:直边高度：壁厚。由dD＝0.20m查表取h1＝100mmh2=0mm=12mm则112100121120.112Hhhmmm2H——罐底封头高度3H——布水区高度，取3H＝0.25m4H——溶气区高度，取4H＝1.0m则H=2h1+h2+h3+h4=2*0.112+0.3+1+1=2.524m12HD，符合高径比应大于2.5～4选用上海环境保护设备厂生产的RG－400型溶气罐，采用阶梯环填料。2.2.3气浮池(1)气浮池用挡板或穿孔墙分为接触室和分离室①接触区容积Vc3c+q3.12m246TV2（Q）2T--气浮池内接触时间，T2=5min②分离区容积Vs3sS(Q+q)TV=9.38m246sT--分离室内停留时间，T2=15min③气浮池有效水深2h2sshvT=1.35m④分离区面积As和长度L22VsAs==6.95mH取池宽B=2.5m，则分离区长度:L2=As/B=2.78接触区面积Ac和长度L11VcAc==2.31mHAcL0.93mH⑤浮选池进水管：Dg=200,v=0.9947m/s⑥浮选池出水管：Dg=150⑦集水管小孔面积S取小孔流速v1=1m/sR1QQ3600v0.01m24S取小孔直径D1=0.015m，则孔数214Sn57.73.14D个孔数取整数，孔口向下，与水平成45°角，分二排交错排列⑧气浮池总高：1230.41.350.32.05Hhhhm1h——保护高度，取0.3～0.4m。本设计中取1h=0.3m2h——有效水深，m；3h——池底安装出水管所需高度，取0.3m。图1气浮池计算草图2.2.4附属设备1