气浮池设计 详细

目录

第一章

设计任务书 .................................................................................................. 2

1.1 设计题目......................................................................................................... 2 1.2 设计资料......................................................................................................... 2 1.3 设计内容......................................................................................................... 2 1.4设计成果.......................................................................................................... 2 第二章

设计说明与计算书 ...................................................................................... 3

2.1 设计原理及方案选择..................................................................................... 3

2.1.1设计原理............................................................................................... 3 2.1.2方案选择............................................................................................... 5 2.2设计工艺计算.................................................................................................. 6

2.2.1供气量与空压机选型........................................................................... 6 2.2.2溶气罐................................................................................................... 7 2.2.3气浮池................................................................................................... 8 2.2.4附属设备............................................................................................. 10

第三章 第四章 第五章

气浮池的设计计算

参考文献 .................................................................................................... 11 设计心得体会 ............................................................................................ 12 附图 ............................................................................................................ 12

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，溶气罐压力为0.4Mpa，气固比0.02，温度30℃。设计水量850m3/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

（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 2.1.1设计原理

加压气浮法是在加压情况下，将空气溶解在废水中达饱和状态，然后突然减至常压，这时溶解在水中的空气就成了过饱和状态，以极微小的气泡释放出来，乳化油和悬浮颗粒就粘附于气泡周围而随其上浮，在水面上形成泡沫层，然后由刮泡器清除，使废水得到净化。

根据废水中所含悬浮物的种类、性质、处理水净化程度和加压方式的不同，基本流程有以下三种。

1、全部废水溶气气浮法

全部废水溶气气浮法是将全部废水用水泵加压，在泵前或泵后注入空气。如图1、图2所示。在溶气罐内空气溶解于废水中，然后通过减压阀将废水送入气浮池，废水中形成许多小气泡粘附废水中的乳化油或悬浮物而浮出水面，在水面上形成浮渣。用刮板将浮渣连续排入浮渣槽，经浮渣管排出池外，处理后的废水通过溢流堰和出水管排出。

图1 全部的废水加压容器气浮（泵前加气）

图2 全部废水加压溶气气浮（泵后加气）

全流程溶气气浮法的优点是：（a）溶气量大，增加了油粒或悬浮颗粒与气泡的接触机会；（b）在处理水量相同的条件下，它较部分回流溶气气浮法所需的气浮池小，从而减少了基建投资。但由于全部废水经过压力泵，所以增加了含油废水的乳化程度，而且所需的压力泵和溶罐均较其它两种流程大，因此投资和运转动力消耗较大。

2、部分溶气气浮法

部分溶气气浮法是取部分废水加压和溶气，其余废水直接进入气浮池并在池中与溶气废水混合，如图3所示。其特点为：（a）较全流程溶气气浮法所需的压力泵小，故动力消耗低；（b）压力泵所造成的乳化油量较全部溶气法低；（c）气浮池的大小与全部溶气法相同，但较部分回流溶气法小。

图3 部分进水加压溶气气浮法流程

3、部分回流溶气气浮法

部分回流溶气气浮法是取一部分除油后的出水回流进行加压和溶气，减压后直接进入气浮池，与来自絮凝池的含油废水混合后气浮，如图4所示。回流量一

般为含油废水的25％~50％。其特点为：（a）加压的水量少，动力消耗省；（b）气浮过程中不促进乳化；（c）矾花形成好，后絮凝也少；（d）缺点是气浮池的容积较前两种流程大。

为了提高气浮的处理效果，往往向废水中加入混凝剂或浮选剂，投加量因水质不同而异，一般由试验确定。

图4 部分回流溶气气浮流程

2.1.2方案选择

本设计采用平流式气浮池,以下来平流式气浮池分析带气絮凝体上浮分离过程的运动状态。

带气絮粒在接触室内通过浮力、重力与水流阻力的平衡作用后，取得了向上的升速U上。进入分离区后，又受到两个力的作用：一是水流扩散后由水平推力所产生的水平向流速U推；二是由于底部出流所产生的向下流速U下。这两种流速的合速度大小及方向决定了带气絮凝体或是上浮去除，或是随水流挟出。至于其中上升或下降的速度则视合成速度U合在纵轴上投影的大小。 该速度影响了气浮的处理效果。絮凝体的大小，气泡的大小，气浮池体中水流向下的速度三者直接影响合成向上速度。合成向上的速度越大，气浮的去除效率越高，气浮池体的就越小，整个工程造价越低。要使上浮效果好，首先在池体中尽量降低U下。它可用扩大底部出流面积或提高出水的均匀度实现，随着底部的均匀集流、出流，水流到池未端U平约为零，这有利于上浮力较小的带气絮凝体的分离； 如要提前实现上浮去除，应尽量降低u平，这可用扩大气浮池横断面的方式来实现。接

着要处理好絮凝体的大小，通过加药混合，和絮凝反应来完成，应注意控制以下几个点，药剂的品种，投药量，药剂和污水的混合时间和混合强度，药剂的投加点，药剂和污水的反应时间和反应强度，产生的絮凝体的大小。另外还要控制溶气系统中气泡的大小。

本设计采用空压机供气，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

2.2.1供气量与空压机选型 1． 气浮所需空气量

式中 Qg------气浮所需空气量 ，L/h Q-------气浮池设计水量，m3/h R`------实验条件下的回流比，% ac------实验条件下的释气量，L/m3

------水温校正系数，取1.1~1.3 （主要考虑水的粘度影响，试验时水温与冬季水温相差大者取高值）本设计取1.2. 2． 加压溶气水量

式中 Qp------加压溶气水量，m3/h P-------选定的溶气压力，MPa KT ----溶解度系数，可根据水温查表

n-------溶气效率，对装阶梯环填料的溶气罐可查表 3． 空压机额定气量

选用Z-0.036/7型空气压缩机。 2.2.2溶气罐

按过流密度计算：取过流密度I=3000m3/(m2·d) 1） 溶气罐直径（内径）

式中：Dd------溶气罐内径，m

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I--------过流密度，这里取填料罐L＝3000m3/m2 h m/m h，

2） 溶气罐高度

式中：H1--------罐顶 底封头高，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：

H1 h1 h2

h1 ：曲面高度 ；h2:直边高度

：壁厚 由Dd＝0.241 m

查表取 h1＝25mm h2=75mm =6mm

则

H3---------布水区高度，取H3＝0.25m H4----------贮水区高度，取H4＝1.0m

H5---------填料层高度，当采用阶梯环时，可取1.0~1.3m。本次取H5＝1.2m

则

=2.662m

，符合高径比应大于2.5～4

选用上海同济大学水处理技术开发中心附属工厂生产的TR－300型溶气罐，采用阶梯环填料。 2.2.3气浮池

(1)气浮池用挡板分为接触室和分离室 ① 接触区容积

Vc

T2-------气浮池内接触时间，T2=5 min

② 分离区容积Vs

Ts-------分离室内停留时间，Ts=15 min

③ 气浮池有效水深h2 h2 vs Ts =1.35m

νs------水流上升速度，取1.5～3.0mm/s，本设计取2 mm/s ④ 分离区面积As和长度L2

取池宽B=1.5m，则分离区长度

⑤ 接触区面积Ac和长度L1

取池宽B=1m，则接触区长度

⑥ 浮选池进水管：Dg=200mm,v=0.9947m/s ⑦ 浮选池出水管：Dg=150mm

⑧ 集水管小孔面积S取小孔流速v1

=1m/s

取小孔直径D=0.015m，则孔数下，与水平成45°角，分二排交错排列 ⑨ 气浮池总高：

个孔数取整数，孔口向

h1——保护高度，取0.3～0.4m。本设计中取h1=0.4m h2——有效水深，取2m；

h3——池底安装出水管所需高度，取0.3m。

图1 气浮池计算草图

2.2.4附属设备 1.刮渣机选型

气浮池宽度为1.5m，气浮池壁厚度取400mm，则刮渣机跨度应为 1.5+0.4=1.9m 此设计为矩形气浮池，所以采用桥式刮渣机刮渣，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:

D=[4(Qmax+Qp)/πu]=[4×(850+137.28)/86400×π×1.5]=0.46m=460mm （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。

集水管中心线距池底200mm，相邻两管中心距为0.5m，沿池长方向排列。

1/2

1/2

取6根。

核算中心距：2.6/6=0.43m

气浮池集水管根数取6根，这每个集水管的集水量： q0=(Qmax+ Qp)/6=(850+137.28)/(86400×6)=0.0019m/s 集水孔孔口流速：取 0.96,h 0.25

0 2gh 0.962 9.8 0.5 2.13m/s

3

每个集水管的孔口总面积：

2

取 0.63 W=q0/εv0=0.0019/(0.63×2.13)=0.0014m

单个孔眼面积：取d0

=21mm=0.021m

则每根集水管的孔眼数：

n=w/w0=0.0014/3.5×10-4=4 取4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=2.6m，则孔距：

l0=L/(n0/2+1)=2.6/3 =0.87m 3.溶气释放器

由于本设计采用回流水加压系统，回流水SS≤10mg/L，故选用TS－78－Ⅴ型高效溶气释放器。

第三章 参考文献

1． 给水排水设计手册编写组编.《给排水设计手册》（第三册）,北京:中国建筑

工业出版社,2002；

2． 郑铭 《环保设备----原理·设计·应用》 第二版 化学工业出版社,2006； 3． 《三废处理工程技术》（废水卷）,化学工业出版社, 2001； 4． 罗辉.《环保设备设计与应用》高等教育出版社, 1997；

5． 高廷耀./顾国维.周琪.《水污染控制工程》（下册），高等教育出版社，2007。

第四章 设计心得体会

通过这次对气浮设备的设计，让我不仅将所学的知识应用到实际中来，而且也是对所学知识的一种巩固和提升。经过一个星期的努力,我终于将环保设备设计与应用的课程设计做完了。在这个过程中,我遇到了许多困难,但在不断地努力下，我顺利的完成了设计。从确定设计方案，计算书编写，附属设备的选型设计，到气浮系统图和气浮设备结构详图的绘制，这次设计不仅仅让我掌握了气浮设备的设计步骤与方法;也使我对制图有了更进一步的掌握，动手能力、观察能力、综合分析和处理问题的能力都有所提升。总之这次的课程设计让我受益非浅。

在这一个星期里，在做课设的同时我认识到学习中很多不足的地方。在整个过程中,我发现像我们这些学生最最缺少的是经验,没有感性的认识,空有理论知识,有些东西很可能与实际脱节.总体来说,我觉得做课程设计对我们的帮助还是很大的,它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来,从中暴露出自身的不足,以待改进.虽然最后的设计结果可能还是会有许多不足，不够完美,但我相信我会慢慢成熟，对属于专业的知识的运用会更加如火纯清！尽管这次设计的时间是短暂的,但过程是曲折的,我的收获还是很大的。

感谢这次课程设计赋予我们检验知识的机会！

第五章 附图