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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