平流气浮池设计研究

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摘要：本文对平流式气浮处理法进行分析总结，同时结合实际工程案例，进行一系列设计参数分析，形成了一套完整的气浮池设计思路，对气浮法在水处理行业的应用具有实际的指导意义。

关键词：气浮 回流 溶气水

中图分类号：U224.2+6

气浮法作为水处理行业的一个重要工艺，对环境污染的整治具有一定的积极因素。由于平流式气浮池在实际应用中处理效率较低、运行费用较高等因素，气浮法并没有像沉淀池一样被广泛应用。其实，对于某些废水的处理，如果运行控制参数设计合理、控制严格，气浮法比沉淀法更能获得出人意料的处理效果。

一、气浮综合分析

气浮法主要用来处理废水中靠自然沉降或上浮难以去除相对密度接近于1的悬浮颗粒，包括混凝反应的絮凝体和颗粒单体。水中活性剂的含量、水中的硬度、悬浮物的浓度，都与气泡的粘浮强度有着密切的联系。

加压溶气气浮法分为三种，全溶气气浮法、部分溶气气浮法、 回流加压溶气气浮法。对于含悬浮物浓度高的废水，采用回流加压溶气气浮法，气浮池容积较大。

二、主要设计参数

鹤山某造粒车间清洗废水排放量约为100m3/h，进水悬浮物浓度为1000mg/L。

1、回流水泵的选择

如果按溶气效率计算溶气水量，计算公式：QR=

取废水流量Q=100m3/h，悬浮固体浓度Sa=1000mg/L，气固比Aa/S=0.02，空气在水中饱和溶解度Ca=18.5mg/l、溶气效率f=0.9，溶气压力P=3.5Mpa，计算得出溶气水量为50.28mg/l。

如果按回流比计算溶气水量，计算公式：QR=

取废水流量Q=100m3/h，回流比R=25%～50%，取50%，计算得出溶气水量为50m3/h。

通过上述两种计算公式比较，结合实际情况选择参数，设计溶气水量为50m3/h。同时，由于要保证溶气罐压力在0.3～0.5Mpa，回流水泵必须保证足够的压力。在空压机加气方式中，溶气水泵要保证足够的水压，但水压和气压又要基本相当。在水射器加气方式中，水泵压力应在保证流量的前提下大于0.3Mpa。故本工程采用回流水泵选型为：流量50m3/h、杨程50m。

2、气浮池的设计

1）气浮池分离区的设计：

气浮池分离区水力停留时间一般为10～20min，采用Ts=15min。分离区容积计算公式为：Vs=（Q+QR）*Ts/60，计算得Vs=37.5m3。

气浮池分离区表面负荷q一般为5.5～10.8m3/m2・h。本工程取表面负荷为8.6m3/m2・h，此时分离区水流下流速度为vs=2.4mm/s，则气浮池分离区有效水深H=60Ts・vs/1000=2.15m。

分离区面积As=Vs/H=37.5/2.15=17.4m2

取气浮池宽度B=3m，则分离区长度L2=As/B=5.8m

2）气浮池接触区的设计：

气浮池接触区水力停留时间不应小于60s，采用T2=3min。

接触区容积计算公式为：Vc=（Q+QR）*T2/60，计算得Vc=7.5m3。

气浮池接触区有效水深H=2.15m（与分离区一致）

分离区面积As=Vs/H=7.5/2.15=3.5m2

气浮池宽度B=3m，则接触区长度L2=As/B=1.2m

（3）集水系统设计

集水管的设计原则是保证集水管的最大流速控制在0.5m/s左右。

分离区长度5.8m，设计每隔0.8m设置一根集水管，集水管数n=6。按集水管流速0.5m/s计算，集水管内径 0.133m，选用集水管尺寸DN140。

为了集水管布水均匀，采用φ25的集水孔，为保证集水孔流速1.0m/s左右，根据计算设计小孔总数 =84。每条集水管设14个集水孔，孔口向下，与水平成45度角，分两派交错排列。

（4）清水区设计

清水区主要用于储存分离区集水管出水。清水区与分离区合建，节省了集水总管，减小了水头损失。同时在清水区出水管之前设计一道水位限值墙，将清水区分为前后两部分，后部分作为出水区。水位限值墙高度与气浮池设计液面高度一致，相当于清水区清水沿水位限值墙慢慢溢流至出水区。出水管高度的设置比较灵活，在低于液位限值墙任意高度都可，但出水管直径要大于气浮池进水管，防止出水不顺畅。

清水区前部分作为回流水区，为满足回流水泵的正常运行，清水区有效容积不小于一台回流水泵6min的流量。清水区水深2.15m，设计清水区前部分长4m，后部分长0.8m，宽1.5m。

（5）浮渣槽的设计

气浮池采用刮渣机刮浮渣，运行方向沿着气浮池长度方向，从接触区至分离区，再至浮渣槽。故设计浮渣槽长度为气浮池的宽度3m。为了浮渣槽浮渣自流至排槽秋，浮渣槽设计宽度通常较小，且需要考虑防止浮渣堆积。设计浮渣槽宽度0.4m，为了方便人工清除可能堆积的浮渣，浮渣槽底部采用倾斜式。同时，分离区与浮渣槽之间的墙体高度略高于气浮池设计液面高度一致，保证刮渣机顺利刮渣，同时又不会使分离区的水和浮渣一起流入浮渣槽。

3、溶气系统

溶气罐的过流密度一般为100～200m3/m2.h，采用部分回流溶气气浮，溶气罐直径与回流水量及溶气罐过流密度相关。计算公式为： ，回流水量50m3/h，过流密度取60m3/m2.h时，溶气罐直径为1.0m。溶气罐内接触时间实际选用溶气罐高度3m，内部有1m高的空心球填料层。同时溶气罐上有压力启闭阀、压力表，同时配有一根4分规格的压力自恒管。溶气罐进水管上引入一压缩空气管，采用空压机供气，型号EV-70，排气量0.36m3/min。

4、溶气水释放系统

选用10支DN32的溶气支管连接10只TS-Ⅳ的溶气水释放器，同时在溶气总管并联装两只Y型过滤阀，一用一备，既能防止堵塞，还能在清洗过滤阀时不影响运行。

三、运行效果分析

经过上述设计参数制作的平流式气浮池，对废塑料清洗废水中SS的去除率达到90%，由原来的1000mg/L降低至100mg/L。

四、结论

本设计对气浮池及溶气罐进行的设计是成功的，运用于实际工程中取得了令人满意的效果。整个气浮池尺寸为7m*4.5m*2.5m，其中溶气罐为顶部进水底部出水，防止压力水倒流入空压机，溶气罐顶部设有压力自恒管，防止溶气罐内压力不稳定导致气泡释放无规律。