气浮池的设计

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1、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 4设计原理 4方案选择 52.2 设计工艺计算 6供气量与空压机选型 6溶气罐 7气浮池 7附属设备 9第三章 参考文献 1.1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

2、力为0.4Mpa，气固比 0.02，温度30C。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

3、体密度小于水 的气泡一一颗粒”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

4、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

5、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。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196392kPa（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

6、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 1 0 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 1 0 30%作为溶气用水， 而全 部原水都进行混凝

7、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

8、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设计工艺计算供气量与空压机选型S(s eiqCa(f P 1)1 溶气水需用量.2(16 1)780 mmgd15.7 (0.6 3.9 1)式中： G/S气固比，G/S=0.0233Qmax 最大设计进水量， Qmax = 780m /d =32.5 m / hS,S2 分别为原水、出水 SS浓度 s = 160mg/L, S2=10 mg/LP溶气压力，MPaf溶气效率，取0.6Ca 空气在水中的饱和溶解量，30C下Ca = 15.7L/m32实际供气量c qKtP 111.2 17.66 4 “ 小 宀厂Qa=9

9、241.3L空气 da0.85式中：Qa 实际所需供气量，L空气/d溶气效率，在30C和35kg / cm2表压下，取填料罐=0.853.空压机选型3Qa =1.25WX Qa/60000=1.25 x 1.4 x 9241.3/2400000=0.00673m /min式中：Qa空压机额定供气量，m3/min空压机安全系数，一般取1.21.5这里设计取二1.41.25空气过量系数3根据额定供气量Qa = 0.00673m/min和操作压力0.4MPa,选择电动标准型EAS10空压机222溶气罐按过流密度计算：1）溶气罐直径（内径）7雹ON式中：Dd溶气罐内径，mL过流密度，m/m2 h，这里

10、取填料罐L = 120m/m2 h2）溶气罐高度H=2hi+h2+h3+h4式中：出一一罐顶封头高，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：出 m h2hi :曲面高度；h2：直边高度:壁厚。由 Dd = 0.20 m查表取hi= 100 mmh2=0 mm=12 mm则 已 h1 g 100 12 112mm 0.112mH 2 罐底封头高度H 3布水区咼度，取H3 = 0.25mH4溶气区高度，取H4 = 1.0m则 H=2h1+h2+h3+h4=2*0.112+0.3+1+1=2.524mH12，符合高径比应大于 2.54D选

11、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。气浮池（1）气浮池用挡板或穿孔墙分为接触室和分离室 接触区容积VcV （C+q） Ec3.12m324 6T2-气浮池内接触时间，T2=5 min 分离区容积Vs(Q+q) Ts =9.38m3S 24 6Ts-分离室内停留时间，T2=15 min 气浮池有效水深hh, vs Ts =1.35m 分离区面积A和长度L2Vs2As= =6.95m2H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LiVcAc= =2.31mH, Ac c ccL10.93m1 H 浮选池进水管：Dg=200,v=0

12、.9947m/s 浮选池出水管：Dg=150 集水管小孔面积S取小孔流速w=1m/sS Q Qr 3600V10.01m244 S取小孔直径D=0.015m,则孔数n 257.7个孔数取整数，孔口向3.14 D1下，与水平成45角，分二排交错排列 气浮池总高：H h h2 h3 0.4 1.35 0.3 2.05mh1保护高度，取0.30.4m。本设计中取h1 =0.3mh2 有效水深，m;h3 池底安装出水管所需高度，取 0.3m。图1气浮池计算草图224附属设备1刮渣机选型气浮池宽度为4m,气浮池壁厚度取400mm,则刮渣机跨度应为 4+0.4=4.4m 此设计为矩形气浮池，所以采用桥式刮

13、渣机刮渣，此类型的刮渣机适用范围一般 在跨度10m以下，集渣槽的位置在池的一端。2. 集水装置(1) 进水装置气浮池常用的进水方向为底部进水。废水在接触室中的上升流速较小，在接触室中停留时间应大于60s。进水管内径：1/2 1/2D=4(Qmax+q)/n u =4 X (780+111.2)/86400 XnX 1.5=0.094m=94mm(2) 集水装置本设计中气浮池的集水装置采用200的铸铁穿孔管。集水管中心线局池底200mm，相邻两管中心距为0.5m,沿池长方向排列。n 金 2725.44 取6根1.5 0.52 72核算中心距：一一 0.45m6气浮池集水管根数取6根，这每个集水管

14、的集水量：q0=(Qmax+q)/6=(780+111.2)/(86400X 6)=0.0069m3/s集水孔孔口流速：取0.96,h 0.250 2gh 0.96 2 9.8 0.52.13m/s每个集水管的孔口总面积：取 0.63, 2W=qo/ vo=O.OO69/(O.63X 2.13)=0.0051m单个孔眼面积：取 d0=18mm=0.018mw0d： 0.01822.54 10 4m244则每根集水管的孔眼数：-4n=w/w0=0.0012/2.54X 10 =4.8取 5 个由于孔眼沿管长开两排，两排孔的中心线呈 45夹角。集水管的有效长度L=2.62m，贝U孔距：l0=L/(n 0/2+1)=2.62/3.5=0.75m3. 溶气释放器由于本设计采用回流水加压系统，回流水SSC 10mg儿 故选用TS 78 V型 高效溶气释放器。第三章 参考文献1给排水设计手册（第三册） , 给水排水设计手册编写组编 .北京:中国建筑工 业出版社 ,2002；2三废处理工程技术 （废水卷） ,化学工业出版社 , 2001；3环保设备设计与应用罗辉 .高等教育出版社 , 1997； 4水污染控制工程（下册），高廷耀 ./顾国维 .周琪.高等教育出版社， 2007。