《铁机》QFQ浅池气浮装置的研究与应用.docVIP

QFQ浅池气浮装置的研究与应用 罗克健 2006-03-08 摘要：本文介绍一种新型国产浅池气浮装置，其固液分离是在水流基本处于稳定状态下完成的。比较传统的气浮，其池深、布水方式，集水方式、撇渣方式，提出了较为先进的理论，并对传统气浮净水装置的发展提出了挑战。 关键词：固液分离 气浮 零速度 浅池理论 撇渣装置 在给水排水处理工艺程序中，固液分离技术及其设备是关键项目之一，采用气浮净水技术去除液体中微小悬浮颗粒，在国内已有约25年的发展历史，目前应用已非常广泛，其基本原理是向水中注入微气泡，并促其粘附于杂质颗粒上，形成比重小于水的浮体，上浮水面，从而获得分离杂质的一种净水法。 1. 传统气浮净水法按其气泡产生形式可大致分为以下四种： 1.1.分散空气气浮法—转子碎气法、微孔布气法； 1.2.电解气浮法； 1.3.生化气浮法—生化产生气泡、化学产生气泡； 1.4.溶解空气气浮法—真空气浮法、压力气浮法； 目前压力溶气法应用最广泛，与其它方法比较，压力溶气法具有以下优点： ①在加压的条件下，空气的溶解度大，供气浮用的气泡数量多能够确保气浮效果。 ②溶入的气体经溶气释放器骤然减压释放，产生的气泡不仅微细、粒度均匀、密集度大，而且上浮稳定，对液体扰动微小，因此特别适用于对疏松絮凝体、细小颗粒的固液分离。 ③工艺过程及设备比较简单，便于管理、维护。 压力溶气气浮法又可分为以下三种： 1.4.1全溶气法； 1.4.2部分溶气法； 1.4.3部分回流溶气法； 其中部分回流法因其处理效果显著、稳定，并且能耗省、投资省等优点在国内较多选用，部分回流式传统溶气气浮池的分离区有效水深为2.0-2.5m，其工艺流程（如图1） 1.4.3.1图1中污水经污水泵提升，絮凝剂投加通常采用泵前加药，并通过水泵叶轮混合，进入反应室，反应形成絮体后进入接触室与溶气水相混合，其溶气水使用处理后的部分水回流，回流量控制在5-25%，通过回流泵进行加压，空气由空气压缩机提供。在气浮分离区微气泡粘附于絮体和杂质颗粒，形成比重小于水的浮体，上浮水面，通过刮渣机进行刮除，从而获得分离杂质的目的。 2. 气浮装置处理污水的原理 气浮法本身是一种物理法，但是可能伴随着十分复杂的物理化学反应；单从物理角度来分析，粘附微气泡颗粒（带气颗粒）的上升速度取决于斯笃克斯定律，即颗粒的上升速度V上升，取决于颗粒的粒径（d）、密度（ρs），以及液体的密度（ρ）和粘滞度（μ）等参数，其表达式为：u=g(ρs-ρ) d2/18μ；V上升的速度通过实验验证，一般可取6mm/s，V下（分离区水流下流速度）的速度一般可取2-3mm/s，在气浮中当V上升＞V下时固液可以分离，当V上升＜V下时絮粒将随水流出气浮池，在气浮池的设计中，停留时间一般为10-20min，这样水深H=V下?T?60/1000=2.5×15×60/1000=2.25m,故传统气浮一般池深都在2.25m左右。 2.1如按絮体在分离区的实际运行情况，一般把水深H分为5个阶段（如图2所示）。 2.1.1 H1段，处理后清水区，一般取200-400mm，主要考虑气浮在长期运行中为避免沉积于池底的泥沙等进入集水管。 2.1.2 H2段，清水下降段，一般取200mm，此段为纯清水区域。 2.1.3 H3段，安全段，一般取600mm，该段为适应因水量水质、流速、絮粒大小及因操作不当引起的处理效果不佳等冲击，A-A界面为带气絮体与水的分界面，但在实际使用过程中不排除该段区域中存在微小絮体。 2.1.4 H4带气絮体上升区，一般取600mm，微气泡粘附于絮体和杂质颗粒，形成比重小于水的浮体在此段上浮。 2.1.5 H5浮渣区，一般取100mm，浮渣通过一段时间的上升，在该区域形成高密浮渣区，此时浮渣含水率在95%左右。 H=H1+ H2+ H3+ H4+ H5=1700mm-1900mm 以上分析，传统气浮池在原理和工艺上决定了该处理装置池深在2.0-2.5m。 3. QFQ浅池式气浮为江苏一环环保设计研究院于一九九一年开始研究、试制，根据国外资料所载情况的介绍，在研究和调试中不断的探索，历时2年于九三年初研制成功其有效水深为400-500 mm，表面负荷最大可达12.28m3/m2?h，并获得国家专利（专利号：Z6），经对含油污水、化工染料污水、肉食品加工废水及生活污水等各类污水处理，其运行情况良好，其结构原理（如图3）所示。 3.1 该处理装置原水和溶气水在