气浮法设计计算.docx
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气浮法设计计算
气浮法设计计算
一．气浮法分类及原理
处理方法
按产气方式分类
常用方式
原理
气
浮
法
气浮法压力溶气
全溶气气浮法部分回流溶气气浮法
用水泵将废水提升到溶气罐，加压至0.3~0.55MPa（表压）同时注入压缩空气，使之过饱和。
然后瞬间减压，骤然释放出大量密集的微细气泡，从而使气泡和被去除物质的结合体迅速分离，上浮至水面。
气浮法细碎空气
喷射气浮法叶轮气浮法（韦姆科气浮法）
利用高速喷射的水流或高速旋转的叶轮，将吸入水中的空气剪切成微细气泡，从而使气泡与被去除物质的结合体迅速上浮与水分离。
二．气浮法设计参数
全溶气气浮法
部分回流溶气气浮法
全溶气气浮法
部分回流溶气气浮法
1
流程示意图
2
进水水质
pH=6.5~8.5含油量<100mg/l
pH=6.5~8.5含油量<100mg/l
3
投加药剂（品种和数量根据实际水质筛选决定）
聚合铝25~35mg/l
或硫酸铝60~80mg/l
或聚合铁15~30mg/l
或有机高分子凝聚剂1~10mg/l
聚合铝15~25mg/l
或硫酸铝40~60mg/l
或聚合铁10~20mg/l
或有机高分子凝聚剂1~8mg/l
4
混凝反应
管道和水泵混合无反应室
管道混合，阻力损失≥0.3m或机械混合，搅拌浆叶线速度0.5m/s左右，混合时间
4
混凝反应
管道和水泵混合无反应室
2~3min；
机械反应室（一级机械搅拌）或平流反应室或旋流反应室或涡流反应室，水流线速度从1.0~1.5m/s降至0.3~0.5m/s，反应时间10~20min
全溶气气浮法
部分回流溶气气浮法
5
释放器
前管道流速<1m/s出流口流速0.4~0.5m/s工作直径3~110cm
6
溶气罐
宜一间气浮池配一个溶气罐，溶气压力0.3~0.55MPa（表压），溶气时间1~3min，高度：
直径=2~4，压缩空气压力0.5MPa（表压）
宜一间气浮池配一个溶气罐高2.5~3.5m，溶气压力0.3~0.55MPa（表压），溶气时间1~3min，高度：
直径2~4，压缩空气压力0.5MPa（表压）断面负荷100~200m3/m2h
7
气泡粒径
30~100μm
30~100μm
8
混合室
为使溶气水和絮凝水充分混合而设置，底部直段15~20mm/s，上端扩散口5~10mm/s，混合室停留时间≤3min，高度1.5~2m
9
气浮分离
停留时间60~90min水平流速4~6mm/s，有效水深1.5~2.5，池宽一般为4.5m,3m,2m。
长宽比=3左右，间数≮2，池顶宜加盖。
水流下向流速1.5~3mm/s，给水浊度<100度，废水浊度>100度，深度1.5~2.5m，2~3mm/s停留时间10~15min，1~2mm/s停留时间20~30min。
停留时间40~60min水平流速4~6mm/s，有效水深1.5~2.5，池宽一般为4.5m,3m,2m。
长宽比=3左右，间数≮2，池顶宜加盖。
水流下向流速1.5~3mm/s，给水浊度<100度，废水浊度>100度，深度1.5~2.5m，2~3mm/s停留时间10~15min，1~2mm/s停留时间20~30min。
全溶气气浮法
部分回流溶气气浮法
10
刮渣机
链条链板式或行车式，刮板进行速度50~100mm/s，推荐逆刮，也可顺刮。
链条链板式或行车式，刮板进行速度50~100mm/s，推荐逆刮，也可顺刮。
11
出水堰
活动调节堰或薄壁堰
活动调节堰或薄壁堰
12
集水管
流速0.5m/s
三．气浮法设计计算
序号
项目
计算公式
符号说明
1
药剂耗量
G=MQ·10-3
G—每小时药剂（工业品）耗量，kg/h
M—投药量（根据筛选试验确定或按经验数据选用）,mg/l
Q—处理废水量,m3/h
2
药液量
G1=G／c
G1—药液量，即每小时投加药剂溶液量,kg/h
G—每小时药剂耗量，kg/h
c—药液重量百分浓度
3
药剂溶解池容积（一般药剂溶解池≥2间）
W=8KG1·10-3
8—取每班配制药液一次，即每次配制量供一个班（8小时）使用
K—安全系数，一般取K=1.1~1.15
G1—每小时投加药液量,kg/h
W—药剂溶解池容积，m3/间
4
溶气罐容积（一般每间气浮池宜配一个溶气罐）
W=qt/60
W—溶气罐有效容积,m3
q—单个溶气罐进水量，m3/h
t—溶气罐停留时间，一般为1~3min
5
溶气罐直径
D=（4W/πH）0.5
D—溶气罐直径,m
W—溶气罐有效容积,m3
π—圆周率
H—溶气罐圆柱部分高度，m一般H≧2m
6
理论溶解空气量
c=736KTP
c—理论溶解空气量，ml/L水
P—溶气罐绝对压力
KT—溶解系数见下表
7
理论需气量
c1=736KT（p-1）=736KTp
c1—理论需要空气量,ml/L水
p—溶气罐表压，at
其他符号同上
8
实际所需空气量
q1=c1q/1000η
q1—溶气罐所需空气量，m3/h
c1—理论需要溶气量，ml/L水
η—溶气效率，一般为0.6~0.9
q—溶气罐进水量，m3/h
9
供风量
q2=2nq1
q1—每个溶气罐所需空气量，m3/h
n—溶气罐个数
q2—供风量，即供给的空气量，m3/h
2—富裕系数
10
风压，为保证风压稳定，一般采用自备空压机供风
p2=p+p阻
p2—供风风压，MPa
p—溶气罐表压，一般为0.35~0.55MPa
p阻—空气管道总阻力,MPa
11
反应室容积
W=QT1/60
W—反应室有效容积,m3
Q—处理水量，m3/h
T1—反应室停留时间，一般为3~10min
12
分离池容积
W=Q2T2/60
W—分离池有效容积，m3
Q2—进入分离池的废水流量，m3/h
全溶气流程Q2=Q
部分回流溶气流程Q2=Q+Q1
Q—处理水量，m3/h
Q1—回流溶气的废水量，m3/h
一般Q1=（0.3~0.5）Q
T2—分离池停留时间，min
一般全溶气流程T2=60min
部分回流溶气流程T2=40min
13
分离池有效长度
L=W/nBH
L—分离池有效长度，m
W—分离池有效容积，m3
n—分离池间数n≥2
B—分离池单间池宽,m
一般B=4.5m
H—分离池有效水深,m
H=1.5~2.5m常取2m
14
出水堰堰上水头
h0=[（Q2/1.86B）2]1/3
h0—堰上水头，m
Q2—分离池进水量/间,m3/s
B—分离池每间池宽，m
15
集渣槽上缘标高
取堰上水头再高出3~5cm
为省略堰上水头计算，可近似取高出堰顶6cm左右
四．不同温度下的KT值和736KT值
温度,℃
KT值
736KT值
0
0.0377
27.75
10
0.0295
21.71
20
0.0243
17.88
30
0.0206
15.16
40
0.0179
13.17
50
0.0145
11.70
例：
2×75m3/h气浮池
气浮池设置在絮凝池侧旁，沉淀池上方。
气浮类型较多，有全部压力溶气气浮、分散空气气浮、电解凝聚气浮、内循环射流气浮等，这里选择适用于城镇给水处理的部分回流压力溶气气浮。
气浮适用于含藻类及有机杂质、水温较低、常年浊度低于100NTU的原水；它依靠微气泡粘附絮粒，实现絮粒强制性上浮，达到固、液分离，由于气泡的重度远小于水，浮力很大，促使絮粒迅速上浮，提高固、液分离速度。
气浮依靠无数微气泡去粘附絮粒，对絮粒的重度、大小要求不高，能减少絮凝时间，节约混凝剂量；带气絮粒与水的分离速度快，单位面积产水量高，池容及占地减少，造价降低；气泡捕足絮粒的机率很高，跑矾花现象很少，有利于后级滤池延长冲洗周期，节约水耗；排渣方便，浮渣含水率低，耗水量小；池深浅，构造简单，可随时开、停，而不影响出水水质，管理方便。
●结构尺寸：
取回流比R=20%，气浮池处理水量：
Q3=（1＋R）Q2=1.2×75=90m3/h
接触区底部上升段纵截面为矩形，上升流速10~20mm/s，取UJ1=18mm/s=64.8m/h
接触区底部通水平面面积：
FJ1=90/64.8=1.389≈1.4m2
接触区宽与絮凝池相同，B=2m，接触区底部平面池长方向尺寸：
LJ1=1.4/2=0.7m
接触区上端扩散段纵截面为倒直角梯形，出口流速5~10mm/s，取UJ2=7.5mm/s=27m/h
接触区上端扩散出口通水平面面积：
FJ2=90/27=3.333m2
接触区宽与絮凝池相同，B=2m，接触区上端扩散出口平面池长方向尺寸：
LJ2=3.333/2=1.6665≈1.7m
扩散段水平倾角α=35°，扩散段高：
hK=（1.7－0.7）tan35°=0.7m
扩散段容积：
VK=〔（1.7＋0.7）/2〕×0.7×2=1.68m3
接触区停留时间需大于60s，取tJ=90s=1.5min，接触区容积：
VJ=90×1.5/60=2.25m3
接触区底部上升段高：
hD=（VJ－VK）/FJ1=（2.25－1.68）/1.4=0.4m
分离区清水下降流速1.5~2.5mm，取U3=2.5mm/s=9m/h
分离区平面面积：
FF=Q3/U3=90/9=10m2
分离区平面池长方向尺寸：
LF=10/2=5m（＜沉淀池长5.5m）
气浮池长度方向尺寸：
L=5.5m
取分离区液深hY=1.5m，分离区容积：
VF=5.5×2×1.5=16.5m3
分离区清水下降时间：
tF=hY/U3=1.5/9=0.167h=10min
取分离区安全超高hA=0.5m，气浮池高HF=1.5＋0.5=2m
复核分离停留时间：
tF′=VF/Q3=16.5/90=0.183h=11min，满足停留10~15min的要求，并能满足清水到达池底所需时间。
●溶气泵：
溶气水量即回流水量，QR=RQ3=0.2×75=15m3/h，溶气压力P≈0.45MPa
溶气泵选用不锈钢离心泵，数量3台，2用1备；型号：
DFHW50－200/2/5.5，流量：
8.8~12.5~16.3m3/h，扬程：
51~50~48.5m，电机功率：
5.5Kw，外形尺寸：
长×宽×高=602×400×425mm
●空压机：
水中空气溶解量与温度和压力有关，水温20°C，压力0.1MPa（1bar）时空气在水中的饱和溶解度CK=0.0187L气/L水，溶气效率与溶气罐结构、气液传质填料、溶气压力和时间有关。
溶气罐进水压力（表压）P=0.4MPa=4bar≈4Kg/cm2；水温变化校正系数一般为1.1~1.3，取校正系数m=1.2；安全和空压机效率系数一般为1.2~1.5，取效率系数k=1.5。
气浮所需压缩空气量：
QK2=mCKPQR=1.2×0.0187×4.5×15=1.515m3/h
空压机额定排气量：
QP=kQK/60=1.5×1.515/60=0.038m3/min
选用无油空气压缩机，数量3台，2用1备；型号：
ZW0.05/7，排气量：
0.05m3/min，排气压力：
0.7MPa，电机功率：
0.75Kw，外形尺寸：
长×宽×高=825×368×651mm。
●溶气罐：
溶气罐采用具有高效溶气效率的喷淋填料式，数量2台，碳钢制作；溶气接触停留时间2~4min，取TR=2.5min，溶气罐容积：
VR=QRTR/60=15×2.5/60=0.625m3
填料式溶气罐断面负荷一般为1000~2000m3/（m2d），即40~80m3/（m2h），取q=75m3/（m2h）
溶气罐直径：
DR=〔4×（15/75）/3.1416〕0.5=0.5m
溶气罐有效高：
h=0.625/（0.52×3.1416/4）=3.2m
气液传质填料选用溶气效率较高的塑料阶梯环，规格：
φ25（米字内筋），尺寸：
外径×高×壁厚=25×17.5×1mm，装填高1.3m，容积0.25m3。
溶气罐内设置浮球液位传感器，型号：
UQK－02，数量2只，用于自动控制罐内最佳液位。
溶气水制备采用强制内循环措施，溶气罐内达到高水位时，开始内循环，进气电磁阀和设在溶气罐循环管上的电磁阀同时开启，在正压作用下，设在溶气泵吸水管上的止回阀立刻关闭，清水暂停吸入，溶气罐内的溶气水除继续受溶气泵循环加压外，亦在水泵叶轮的高速搅拌作用下，使空气能更充分地溶解到水中，没有空气溶解不足的缺点。
溶气罐内低水位时，进气电磁阀和溶气罐循环管上的电磁阀均关闭，溶气泵仍继续运行，这时吸水管路产生负压，止回阀开启，清水被吸入，此时依靠溶气罐内填料，使水与罐内足量空气长时间接触，使空气在水中的溶解仍很充分。
正常水位时，进气、吸水同时进行。
整个过程自动运行。
●溶气释放器：
溶气释放器选用TV－Ⅲ型，其特点是圆盘径向全方位释放，与含絮粒水的接触条件更佳，释放器受堵时，接通压缩空气，下盘体向下移动，增大盘间水流通道，使堵塞物排出。
其作用直径
80cm，溶气水0.4MPa时单个释放器出流量q1=5.9m3/h
释放器个数：
n′=QR/q1=15/5.9=2.54个
溶气水0.3MPa时单个释放器出流量q2=5.2m3/h
释放器个数：
n″=15/5.2=2.88个，取n=3个，N=6个
●刮渣机：
采用逆向刮渣，行车行走速度3~5m/min，数量2台；减速机型号：
BWD11－71－0.55链条、链轮传动，电机功率：
0.55Kw。
●其它：
扶梯、平台、阀门、瞬时流量计、水表等
●各项性能参数略（相关数据见计算结果）。
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