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《饮用水气浮处理工程技术》

CECSXXXXXX

中国工程建设标准化协会标准

饮用水气浮处理工程技术

Technicalspecificationofurbanwatersupplyairflotationtreatmentengineering

（征求意见稿）

XX出版社

中国工程建设标准化协会标准

饮用水气浮处理工程技术

Technicalspecificationofurbanwatersupplyairflotationtreatmentengineering

CECSXXXXXX

主编单位：

山东省城市供排水水质监测中心

山东建筑大学

批准单位：

中国工程建设标准化协会

施行日期：

XXXX年XX月XX日

XX出版社

2020XX

前言

根据中国工程建设标准化协会《关于印发<2018年第二批工程建设协会标准制订、修订计划>的通知》（建标协字[2018]030号）的要求，编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考国内外相关先进技术，并广泛征求意见的基础上，编制了本规程。

本规程共分为6章和3个附录，主要内容包括：

总则、术语和符号、基本要求、工艺设计、施工与验收、运行与维护。

本规程由中国工程建设标准化协会城市给水排水专业委员会归口管理，由山东省城市供排水水质监测中心/山东建筑大学负责具体技术内容的解释。

在执行过程中如有意见或建议，请寄送解释单位（地址：

山东省济南市奥体中路5111号，邮政编码：

250100）。

主编单位：

山东省城市供排水水质监测中心

山东建筑大学

参编单位：

上海水业设计工程有限公司

广东鑫都环保实业有限公司

济南水务集团有限公司

东营市鲁辰水务有限公司

潍坊市自来水有限公司

主要起草人：

贾瑞宝孙韶华王永磊宋武昌任永青丁扣林徐慧顾学林（柴德彬）李春艳

主要审查人：

目次

Contents

1总则

1.0.1为提高城镇给水气浮工程设计、施工验收、运行维护的技术水平，确保工程质量，保证给水水质安全，制定本规程。

1.0.2本规程规定了城镇给水工程中气浮工艺的基本要求、工艺设计、施工验收、运行维护等技术要求。

1.0.3本规程适用于新建、扩建或改建城镇给水气浮工程的设计、施工验收及运行管理，可作为工艺设计、设备选型、施工验收、运行管理的技术依据。

1.0.4城镇给水气浮工程所用的原材料、设备等产品，其品种、规格、性能必须符合国家有关标准、规范、规程的规定和要求。

与待处理水直接接触的产品必须符合相关卫生要求，严禁使用国家明令淘汰、禁用的产品。

1.0.5城镇给水气浮处理工程实施时，除应符合本规程的规定外，尚应符合国家现行标准、规范、规程等相关规定。

2术语和符号

2.1术语

2.1.1气浮floatation

指通过某种方法产生大量微气泡，粘附水中悬浮和脱稳胶体颗粒，在水中上浮完成固液分离的一种过程。

2.1.2加压溶气气浮pressurizeddissolved-airflotation

指使空气在一定压力作用下溶解于水中，达到饱和状态后再急速减压释放，空气以微气泡逸出，与水中杂质接触使其上浮的处理方法。

2.1.3回流溶气气浮refluxdissolved-airflotation

指将气浮池出水进行部分回流加压溶气并减压释放，与原水接触完成气浮的工艺。

2.1.4部分溶气气浮partdissolved-airflotation

部分回流原水进行加压溶气，再经过减压释放进入气浮池进行固液分离的一种工艺。

2.1.5平流式气浮池horizontalflowairflotationtank

部分回流加压溶气气浮中的一种矩形池体，前端布水，末端出水，上边有刮渣机将浮渣排至后端浮渣斗中。

2.1.6竖流式气浮池verticalflowairflotationtank

池型高度较大，水流呈纵向流动的气浮池池型。

2.1.7气浮沉淀池airflotationsedimentationtank

一种气浮与沉淀相结合，可以灵活实现沉淀与气浮两种工艺协同净水的池型。

2.1.8气浮过滤池airfloatingfiltertank

一种气浮与过滤相结合，可以灵活实现气浮与过滤两种工艺协同净水的池型。

2.1.9气浮接触室contactchamber

在气浮工艺中进水与回流溶气水充分混合接触的空间。

2.1.10释放器releaser

指将溶气水突然减压，使水中饱和气体以微气泡形式释放出来的装置。

2.1.11气浮溶气罐dissolvedairvessel

在气浮工艺中，水与空气在有压的条件下互溶的密闭容器。

2.1.12表面负荷surfaceloading

指单位时间内气浮池分离区单位表面积的产水量（m3/（m2·h））。

2.1.13溶释气效率dissolvedgasoutgassingefficiency

溶气罐内气体与液体接触时，在一定压力条件下气体溶解在液体中，当微气泡全部释放分离后，实际释气量与理论溶气量的比值。

2.1.14回流比refluxratio

指回流溶气气浮中，回流加压溶气溶气水量与待处理水量之比值。

2.2符号

Ac——接触室平面面积；

As——分离室平面面积；

a——电费单价；

D——压力溶气罐直径；

E——电能消耗费用；

H——气浮池水深；

I——单位罐截面积的过流能力；

N——运行消耗总电量;

Ni——设备功率;

n——溶气释放器个数；

Q——气浮池设计产水量；

Qg——气浮所需空气量；

Qg'——空压机所需额定气量；

Qp——加压溶气水量；

q——选定溶气压力下，单个释放器的出流量；

R’——选定溶气压力下的回流比；

T——设备运行时间；

v0——接触室水流上升平均速度；

va——孔眼流速；

vs——选定的分离室水流向下平均速度；

Z——溶气罐高度；

Z1——罐顶、底封头高度；

Z2——布水区高度；

Z3——贮水区高度；

Z4——填料层高度；

α——选定溶气压力下的释气量；

μ——孔眼流速系数；

——水温校正系数；

Ψ——安全与空压机效率系数。

3基本要求

3.0.1气浮工艺宜用于浑浊度小于100NTU或含有藻类等密度小的悬浮物质的原水。

3.0.2气浮工艺包括混凝预处理、溶气、释气、接触、分离、刮渣等组成部分。

3.0.3气浮浮渣应由刮渣设备收集后进行浓缩脱水处理。

3.0.4气浮运行过程中的主要设施、设备的运行情况，应制定和实施质量控制检验制度，并对其主要技术参数进行控制。

3.0.5气浮设备材料的品种、规格、质量、性能等进场及安装前应进行复验。

3.0.6气浮工程施工单位应建立质量、制度、安全管理体系，保证施工严格按规定进行。

3.0.7气浮工程在设计、施工和生产过程中，劳动安全和卫生可参照《生产过程安全卫生要求总则》GB/T12801的有关规定。

4工艺设计

4.1一般规定

4.1.1气浮池设计规模应按最高日供水量加水厂自用水量确定。

4.1.2气浮池应设溶气水接触室完成溶气水与原水的接触反应。

4.1.3气浮池应设置排泥、排渣设施，并应设调节阀门（或水位控制器）调节水位。

4.1.4混合、絮凝池及气浮池的设计应符合现行国家标准《室外给水设计标准》GB50013的有关规定。

4.1.5用于城镇给水气浮处理的混凝剂或助凝剂产品必须符合《饮用水化学处理剂卫生安全性评价》GB/T17218和《生活饮用水用聚氯化铝》GB15892要求。

4.1.6多雨、多风地区的气浮池宜设棚。

4.2工艺选用

4.2.1给水气浮处理一般采用加压溶气气浮工艺，同时可综合考虑进出水水质、占地、运行管理、投资与运行成本等因素进行择优选择。

条件具备且必要时，可进行前期试验确定气浮工艺。

4.2.2平流式气浮池一般适用于处理不同水质、水量的原水；竖流式气浮池一般适用于较小规模的水厂。

4.2.3气浮过滤池一般适用于处理高藻、低温低浊的微污染原水；气浮沉淀池一般适用于处理浊度藻类随季节变化较为明显的原水。

4.2.4气浮前混凝剂的混合方式应根据所采用的混凝剂品种，使药剂与水进行恰当的混合，一般采用机械混合。

4.2.5原水为高藻水的水厂宜设置预处理。

4.3设计参数

4.3.1混凝剂投配的溶液浓度，可采用5%~20%（按固体重量计算），混凝剂的投配宜采用液体投加方式。

4.3.2气浮前的絮凝时间不宜过长，形成的絮粒不宜过大。

气浮池前絮凝形式和絮凝时间，应根据絮凝剂的种类及其投加量以及完成絮凝的难易程度确定，混凝时间宜为5min~15min。

4.3.3絮凝池宜与气浮池合建，絮凝池进入气浮接触室前的流速一般控制在0.1m/s左右，进入气浮接触室的水流尽可能分布均匀。

4.3.4接触室应对气泡与絮粒提供良好的接触条件，保证气水接触时间，其宽度还应考虑安装与检修的要求。

水流上升流速可采用10mm/s~20mm/s，接触室的停留时间不宜小于60s；接触区隔板垂直角度宜为70°。

4.3.5气浮分离室应保证絮体与水分离时间，并根据带气絮粒上浮分离的难易程度确定水流（向下）流速，可采用1.5mm/s~2.0mm/s，分离室液面负荷可为5.4m³/（m2·h）~7.2m³/（m2·h）。

4.3.6分离室池底宜设置冲洗排泥的集水坑和排除装置。

为保证分离室内流速均匀，在分离区池底可加设穿孔板，形成大阻力配水系统，提高泥水分离效率。

4.3.7气浮池的有效水深一般取2.0m~3.0m，池中水流停留时间一般为20min~30min。

气浮池的单格宽度不宜超过10m，池长不宜超过15m。

4.3.8溶气罐的压力及回流比，应根据原水气浮试验情况或参照相似条件下的运行经验确定，溶气压力可采用0.2MPa~0.4MPa，回流比可采用5%~10%，具体数值根据含藻量等水质条件确定。

4.3.9气浮池出水宜采用穿孔管集水，穿孔管孔口流速不宜大于0.5m/s。

穿孔集水管一般布置在分离室离池底20cm～40cm处，管内流速为0.5m/s～0.7m/s。

孔眼以向下与垂线成45°角交错排列，孔距为20cm～30cm，孔眼直径为10mm～20mm。

4.3.10排渣周期视浮渣量而定，周期不宜过短，一般为2~4h。

浮渣含水率在95%～97%，渣厚控制在5~10cm。

4.3.11浮渣宜采用机械方法排渣，并设集渣槽。

刮渣机设计应考虑行程、速度可调和往复运转的功能。

刮渣机的行车速度宜控制在5m/min以内。

4.3.12气浮池藻渣可先进行藻渣预处理，再采用压滤或离心脱水，脱水后外运按固体废物环境管理要求进行处置。

4.4设计计算

4.4.1水力计算

1加压溶气水量：

（4.4.1-1）

式中：

——加压溶气水量（m³/h）；

Q——气浮池设计产水量（m³/h）；

——选定溶气压力下的回流比（%）；

2气浮所需空气量：

（4.4.1-2）

式中：

——气浮所需空气量（L/h）；

——选定溶气压力下的释气量（L/m³）；

——水温校正系数，取1.1~1.3（生产中最低水温与试验时水温相差大者取高值）。

3空压机所需额定气量：

（4.4.1-3）

式中：

Qg'——空压机所需额定气量（m³/min）；

Ψ——安全与空压机效率系数，取1.2~1.5。

4接触室平面面积：

（4.4.1-4）

式中：

Ac——接触室表面积（m2）；

v0——接触室水流上升平均速度（m/s）。

5接触室长度：

（4.4.1-5）

式中：

L——接触室长度（m）；

Bc——接触室宽度（m）。

6分离室平面面积：

（4.4.1-6）

式中：

As——分离室平面面积（m2）；

vs——分离室水流向下平均速度（m/s）。

7气浮池水深：

H=vst（4.4.1-7）

式中：

H——气浮池水深（m）；

t——分离室中水流停留时间（s）。

8压力溶气罐直径：

（4.4.1-8）

式中：

D——压力溶气罐直径（m）；

I——单位罐截面积的过流能力{m³/（㎡·h）}，对填料罐一般选用100m3/（m2·h）～150m3/（m2·h）。

9溶气罐高度：

Z=2Z1+Z2+Z3+Z4（4.4.1-9）

式中：

Z——溶气罐高度（m）；

Z1——罐顶、底封头高度（m）（根据罐直径而定）；

Z2——布水区高度，一般取0.2～0.3m；

Z3——贮水区高度，一般取1.2~1.4m；

Z4——填料层高度，当采用阶梯环时，可取1.0～1.3m。

10气浮池集水管：

采用穿孔管，按分配流量及流速0.4～0.5m/s确定管径，并令孔眼水头损失h＝0.3m，按公式（4.4.1-10）计算出孔口流速v0、孔眼尺寸和个数。

（4.4.1-10）

式中：

va——孔眼流速（m/s）；

μ——孔眼流速系数。

11集渣槽：

集渣槽断面设计可按单位时间的排渣量（包括抬高水位所带出的水量）进行选择。

一般不小于200mm，当浮渣浓度较高时，集渣槽需有足够的坡度倾向排渣口，坡度一般应大于0.03～0.05。

当集渣槽长度超过5m时，应由两端向中间排泥，必要时可辅以冲洗水管。

12溶气释放器个数：

溶气释放器个数n，可按公式（4.4.1-11）计算：

（4.4.1-11）

式中：

q——选定溶气压力下，单个释放器的出流量（m3/h）。

13刮渣机：

对于矩形气浮池应采用桥式刮渣机刮渣，跨度宜在10m以下，集渣槽的位置可在池的一端或两端；圆形气浮池宜采用行星式刮渣机，其适用范围在直径2～10m，集渣槽位置可在圆池径向的任何部位。

4.4.2经济评价

1能耗计算：

气浮池能耗按运行设备功率计算。

/Q（4.4.2-1）

式中：

N——吨水电量（kWh/m3）;

Ni——设备功率（kW）;

T——设备运行时间（h）；

Q——运行时间内处理水量（m3）

（4.4.2-2）

E——吨水电费（元/吨）；

a——电费单价（元/kWh）。

2药耗计算：

气浮工程中的药耗主要是投加的混凝剂、助凝剂、表面改性剂等：

（4.4.2-3）

式中：

M——吨水药费（元/吨）；

m——吨水药量（mg/L）；

b——药品单价（元/t）。

4.5设备选型

Ⅰ基本要求

4.5.1压力溶气气浮设备由溶气泵、空气压缩机、溶气罐、溶气水释放控制阀、释放器、刮渣机等构成。

4.5.2回流泵应符合《离心泵技术条件（Ⅲ类）》GB/T5657的规定；溶气罐应符合《固定式压力容器》GB150的规定；空压机应符合《微型往复活塞空气压缩机》GB/T13928的规定。

4.5.3设备选型应考虑给水处理的环境条件，应选择抗腐蚀、性能稳定、安全可靠的产品。

4.5.4溶气罐应具压力容器试验合格证方可使用。

4.5.5溶气释放器可选用TS型、TJ型及TV型等，并应满足水流量的要求。

Ⅱ设备参数

4.5.6溶气泵宜选用离心泵，其工作压力为0.4～0.6MPa。

4.5.7溶气罐宜采用能耗低、溶气效率高的空压机供气的喷淋式填料罐，设计工作压力一般为0.20～0.4MPa，并设调节装置。

4.5.8溶气罐位置宜靠近气浮池，溶气罐水力停留时间宜为2～3min（有填料时取低值），并应计算确定。

4.5.9溶气罐的截面负荷率100~150m³/（h·m2），罐高度可采用3.0m。

液位控制高为罐高的1/4～1/2（从罐底计）。

溶气罐可装阶梯环填料，填料层高度通常采用1.0~1.5m。

4.5.10溶气罐一般为立式，设计高径比应大于2.5～4，有条件时取高值。

在满足水力条件时也可设计成卧式。

4.5.11溶气罐及释放器的溶释气效率不应小于80%，溶气释气效率的测定参见附录A。

4.5.12释放器释放的微气泡粒径一般控制在30~50μm，可通过溶气压力调节。

4.5.13压力溶气装置应设压力表、水位计、排水口、溶气水取样口、安全阀，并设水位、压力控制器自动控制，同时与溶气水泵联动。

4.5.14溶气释放器在工作压力0.20～0.4MPa范围内释放的气泡应细密、均匀，气泡消失时间应大于4min。

气泡消失时间的测定参见附录B。

4.5.15溶气释放器的型号及个数，应根据单个释放器在选定压力下的出流量及作用范围确定。

4.5.16溶气释放器与溶气罐连接管道应安装快开阀，释放管支管应安装快速拆卸管件。

4.5.17溶气装置供气应采用空压机，其工作压力为0.6～0.7MPa，供气量应满足溶气装置最大溶气量的要求。

4.5.18空压机应配有进气滤清消声器，压缩空气应有除油装置。

5施工与验收

5.1一般规定

5.1.1气浮构筑物的施工与验收应符合《给水排水构筑物工程施工及验收规范》GB50141的有关规定；气浮所需混凝土结构工程的施工与验收应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204和《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205的有关规定；气浮设备安装和验收应符合《机械设备安装工程施工及验收通用规范》GB50231的有关规定；管道工程的施工和验收应符合《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268的有关规定。

5.1.2气浮设备及其构（配）件进入施工现场时必须进行进场验收并妥善保管。

进场验收时应检查产品的订购合同、质量合格证书、性能检验报告、使用说明书、进口产品的商检报告及证书等，并按国家有关标准规定进行复验，验收合格后方可使用。

5.1.3气浮池混凝土结构工程采用的材料、构配件、器具及半成品应按进场批次进行检验。

5.1.4气浮工程现场配制的混凝土、砂浆、防腐与防水涂料等工程材料应经检测合格后方可使用。

5.1.5气浮设备安装前应对有关的设备基础、预埋件。

预留孔的位置、高程、尺寸等进行复核。

5.2施工要求

5.2.1在气浮工程整个建筑物结构工程施工过程中，应配合土建在管道穿越墙壁、楼板等结构处确定预留孔洞、预埋套管和预埋件的标高和位置，孔洞尺寸应符合设计要求。

5.2.2施工单位应建立、健全施工技术、质量、安全生产等管理体系，制定各项施工管理规定，并贯彻执行。

施工单位应按照相应的施工技术标准对工程施工质量进行全过程控制。

5.2.3施工单位应熟悉和审查施工图纸，掌握设计意图与要求，进行自审、会审（交底）和签证制度。

施工单位在开工前应编制施工组织设计。

5.2.4施工单位必须遵守国家和地方政府有关环境保护的法律、法规，采取有效措施控制施工现场的各种粉尘、废气、废弃物及噪声、震动等对环境造成的污染和危害。

5.2.5气浮工程施工过程质量控制应符合下列规定：

1各分项工程施工完成后，应进行检验；

2相关各分项工程之间，应进行交接检验；

3隐蔽工程应在隐蔽前进行验收；

4未经检验或验收不合格不得进行下道分项工程施工。

5.2.6气浮池结构施工完毕后，应进行满水试验，并应符合下列规定：

1向池内注水宜分3次进行，第1次宜注水至设计水深的1/2，第2次宜注水至设计水深的3/4，第3次宜注水至设计水深；

2气浮池不得出现渗漏。

5.3安装要求

5.3.1溶气泵若安装在室外，应考虑防雨、防冻等环境防护措施，并满足长期工况运行条件下的环境条件。

5.3.2整体安装的回流泵，纵向安装水平偏差不应大于0.1/1000，横向安装水平偏差不应大于0.2/1000；解体安装的回流泵纵、横水平偏差均不应大于0.05/1000。

5.3.3溶气泵安装位置偏差应不超过10mm，泵体标高偏差不大于±10mm。

5.3.4释放器在安装前必须先将压力溶气水总、支管中杂质冲洗干净，最好利用气、水混合反复冲洗数次，以使大杂质能被冲净，然后根据不同类型的释放器进行对应的安装操作。

5.3.5溶气释放器安装后，应检查确保释放器水平安置、原水出流均匀、释出气泡微细、防堵部分正常工作。

5.3.6为防止释放器被堵塞，可在回流管路和压缩空气管路上安装滤网。

5.3.7在气浮池投入运行时，除对各种设备进行常规的检查外，尚需对溶气罐及管道进行多次清洗，待出水没有易堵的颗粒杂质时，再安装释放器。

5.3.8空压机安装要求应符合《风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275的相关规定，空压机所需各项部件要求应符合《微型往复活塞空气压缩机》GB/T13928。

5.3.9气浮设备安装的预埋件或预留孔的位置、数量、规格应准确无误，预埋件、预留孔的标高允许偏差为±3mm，中心位置允许偏差不大于5mm。

5.4验收要求

5.4.1气浮工程安装、建造完成后，应对气浮系统的运行效果进行验收。

气浮设备评估方法详见附录C。

5.4.2气浮设备安装工程验收时，应具备下列资料：

1原材料、成品、半成品的出厂合格证和检验记录或试验资料。

2重要焊接工作的焊接试验记录及检验记录。

3设备开箱检查记录。

4设备使用说明书，运行及保养手册。

5设备安装过程中的各项施工检验记录、隐蔽工程验收记录。

6重要灌浆所用混凝土的配合比和强度试验记录。

7试运转记录。

8重大问题及其处理的文件。

5.4.3气浮构筑物竣工验收应提供下列资料：

1竣工图及设计变更文件；

2主要材料和设备的合格证或试验记录；

3施工测量记录；

4混凝土、砂浆、焊接及水密性、气密性等试验、检验记录；

5施工记录；

6工程质量检验评定记录；

7工程质量事故处理记录；

8其它。

5.4.4气浮构筑物竣工验收时，应核实竣工验收资料，并应进行必要的复验和外观检查，对下列项目作出鉴定，并填写竣工验收鉴定书。

1构筑物的位置、高程、坡度、平面尺寸，管道、设备及其附件等安装的位置和数量；

2结构强度、抗渗、抗冻的标号；

3气浮池的水密性；

4外观；

5其它。

5.4.5气浮构筑物竣工验收后，建设单位应将有关设计、施工及验收的文件和技术资料立卷归档。

5.4.6气浮设备单机试运转主要检验每个机电设备、设施的运转和性能情况。

5.4.7气浮工程竣工验收前，应进行试运行。

压力溶气系统调试运行包括溶气水泵开停、空气压缩机压力范围设定、溶气罐液位自动控制等。

气浮工程技术性能试试运行至少应包括以下项目：

1处理水量；

2污染物的去除率；

3浮渣的处理情况；

4电能消耗。

6运行维护与安全

6.1一般规定

6.1.1气浮设施的维护检修、运行管理应符合《城镇供水厂运行、维护及安全技术规程》CJJ58中的有关规定。

6.1.2气浮设施监测仪器及在线监测系统的安装及使用应符合《城镇供水水质在线监测技术标准》CJJ/T271的相关规定。

6.1.3应保持设备各运转部位的润滑状态,及时添加润滑油、除锈；发现漏油、渗油情况应及时解决。

6.1.4气浮机电设备应设置工作和事故状态的检测装置。