環(huán)保設(shè)備氣浮池的設(shè)計(jì)

1、環(huán)保設(shè)備與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)目錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 31.1 設(shè)計(jì)題目 31.2 設(shè)計(jì)資料 31.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 31.4 設(shè)計(jì)成果 4第二章 設(shè)計(jì)說(shuō)明與計(jì)算書(shū) 42.1 設(shè)計(jì)原理與方案選擇 42.1.1 設(shè)計(jì)原理 42.1.2 方案選擇 52.2 設(shè)計(jì)工藝計(jì)算 7供氣量與空壓機(jī)選型 72.2.2 溶氣罐 82.2.3 氣浮池 92.2.4 附屬設(shè)備 1.0.第三章 參考文獻(xiàn) 12第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1設(shè)計(jì)題目加壓溶氣氣浮設(shè)備的設(shè)計(jì)(平流式)1.2設(shè)計(jì)資料某工廠污水工程擬采用氣浮設(shè)備代替二沉池，經(jīng)氣浮實(shí)驗(yàn)取得以下參數(shù)：溶氣水采用凈化后處理水進(jìn)行部分回流，回流比 0.2，氣浮池內(nèi)接觸 時(shí)間為

2、5min，溶氣罐內(nèi)停留時(shí)間為 3min，分離時(shí)間為15min，溶氣罐 壓力為0.4Mpa，氣固比0.02，溫度30 C。設(shè)計(jì)水量 780m 3/d。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容(1 )確定設(shè)計(jì)方案；(2 )氣浮設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算；(3) 系統(tǒng)設(shè)備選型，包括水泵、溶氣釋放器、溶氣壓力罐、空壓機(jī)與刮渣機(jī)等；(4) 計(jì)算書(shū)編寫，計(jì)算機(jī)繪圖。1.4設(shè)計(jì)成果與要求(1 )設(shè)備工藝設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)；要求參數(shù)選擇合理，條理清楚，計(jì)算準(zhǔn)確，并附設(shè)計(jì)計(jì)算示意圖；提交電子版和A4打印稿一份。(2) 氣浮系統(tǒng)圖和氣浮設(shè)備結(jié)構(gòu)詳圖(包括平面圖、剖面圖)；要求表達(dá)準(zhǔn)確規(guī)范；提交電子版和 A3打印稿一份。第二章設(shè)計(jì)說(shuō)明與計(jì)算書(shū)2.1設(shè)計(jì)原理

3、與方案選擇設(shè)計(jì)原理氣浮過(guò)程中，細(xì)微氣泡首先與水中的懸浮粒子相粘附，形成整體密度小于水的“氣泡一一顆?！睆?fù)合體，使懸浮粒子隨氣泡一起浮升到水面。由此可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)氣浮分力必須具備以下三個(gè)基本條件：一是必須在水中產(chǎn) 生足夠數(shù)量的細(xì)微氣泡；二是必須使待分離的污染物形成不溶性的固態(tài)或 液態(tài)懸浮體；三是必須使氣泡能夠與懸浮粒子相粘附。氣浮法的凈水效果，只有在獲得直徑微小、密度大、均勻性好的大量 細(xì)微氣泡的情況下，才能得到良好的氣浮效果。(1)氣泡直徑 氣泡直徑愈小，其分散度愈高，對(duì)水中懸浮粒子的粘附能 力和粘附量也就愈大(2) 氣泡密度 氣泡密度是指單位體積釋氣水中所含微氣泡的個(gè)數(shù)， 它決 定氣泡與懸浮粒子

4、碰撞的機(jī)率。 由于氣泡密度與氣泡直徑的 3 次方成反比， 因此，在用氣壓受到限制的條件下，增大氣泡密度的主要途徑是縮小氣泡 直徑。(3) 氣泡的均勻性 氣泡均勻性的含義， 一是指最大氣泡與最小氣泡的直 徑差；二是指小直徑氣泡占?xì)馀菘偭康谋壤?。大氣泡?shù)量的增多會(huì)造成兩 種不利影響：一是使氣泡密度和表面積大幅度減小，氣泡與懸浮粒子的粘 附性能和粘附量相應(yīng)降低；二是大氣泡上浮時(shí)會(huì)造成劇烈的水力擾動(dòng)，不 僅加劇了氣泡之間的兼并，而且由此產(chǎn)生的慣性撞擊力會(huì)將已粘附的氣泡 撞開(kāi)。(4) 氣泡穩(wěn)定時(shí)間 氣泡穩(wěn)定時(shí)間， 是將容器水注入 1000ml 量筒， 從滿 刻度起到乳白色氣泡消失為止的歷時(shí)。優(yōu)良的釋放器

5、釋放的氣泡穩(wěn)定時(shí)間 應(yīng)在 4min 以上。(5) 溶氣利用率，是指能同懸浮粒子發(fā)生粘附的氣泡量占溶解空氣量的 百分比。常規(guī)壓力溶氣氣浮的容器利用率通常不超過(guò) 20% ，其原因在于釋 放的空氣大部分以大直徑的無(wú)效氣泡逸散。在這種情況下，即便將溶氣壓 力提得很高，也不會(huì)明顯提高氣浮效果。相反，如能用性能良好的釋放器 獲得性質(zhì)良好的細(xì)微氣泡，就完全能夠在較低的溶氣壓力下使容器利用率 大幅度提高， 從而實(shí)現(xiàn)氣浮工藝所追求的“低壓、 高效、低能耗”的目標(biāo)。 方案選擇按照加壓水(即溶氣用水)的來(lái)源和數(shù)量，壓力容器氣浮分為：全部 進(jìn)水加壓、部分進(jìn)水加壓和部分回流水加壓三種基本流程。在全部進(jìn)水加壓時(shí)，投入了混

6、凝劑的原水加壓至196 392kPa （表壓），與壓力管道通入的壓縮空氣一起進(jìn)入溶氣罐內(nèi)，并停留24min ,使空氣溶于水。溶氣水由罐底引出，通過(guò)釋放器減壓后進(jìn)入氣浮池。這種 流程雖有溶氣量大的優(yōu)點(diǎn)，但動(dòng)力消耗大，絮凝體容易在加壓和溶氣過(guò)程 中破碎，水中的懸浮粒子容易在溶氣罐填料上沉積和堵塞釋放器。因此， 目前已較少采用。僅對(duì)部分進(jìn)水加壓， 是從源水總量中抽出 10 30% 作為溶氣用水， 其 余大部分先進(jìn)行混凝處理，再通入氣浮池中與溶氣水混合進(jìn)行氣浮。這種 流程的氣浮池常與隔板混凝反應(yīng)池合建。它雖避免了絮凝體容易破碎的缺 點(diǎn)，但仍有溶氣罐填料和釋放器易被堵塞的問(wèn)題，因而也較少采用。部分回流水

7、加壓，是從處理后的凈化水中抽出1030% 作為溶氣用水，而全部原水都進(jìn)行混凝處理后進(jìn)行氣浮。這種流程不僅能耗低，混凝 劑利用充分，而且操作較為穩(wěn)定，因而應(yīng)用最為普遍。由于部分回流水加壓氣浮在工程實(shí)踐中應(yīng)用較多，并且節(jié)省能源、操 作穩(wěn)定、資源利用較充分，所以本次設(shè)計(jì)采用部分回流水加壓氣浮流程。在溶氣罐的選擇方面：壓力溶氣氣浮的供氣方式可分為空壓機(jī)供氣、射流進(jìn)氣和泵前插管進(jìn)氣三種。三種供氣方式的選擇應(yīng)視具體情況而定。 一般在采用填料溶氣罐時(shí)，以空壓機(jī)供氣為好。反之，當(dāng)受水質(zhì)限制而采 用空罐時(shí)，為了保證較高的溶氣效率，宜采用射流進(jìn)氣；而當(dāng)有高性能的 溶氣釋放器能保證較高的溶氣利用率，且處理水量較小時(shí)

8、，則以泵前插管 進(jìn)氣較為簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)。本設(shè)計(jì)由于采用空壓機(jī)供氣，而且采用部分回流水加壓工藝，因而采用溶氣效果較好的填料罐。22設(shè)計(jì)工藝計(jì)算221供氣量與空壓機(jī)選型GS(s S2)QCa(f P 1)1 .溶氣水需用量111.2mg/d0.02 (160 10) 78015.7 (0.6 3.9 1)式中：G/S 氣固比，G/S=0.02Qmax最大設(shè)計(jì)進(jìn)水量，Qmax = 780/ d =32.5 m3 / hs,S2 分別為原水、出水 SS濃度 S =160mg/L , S2 =10 mg/LP溶氣壓力，MPaf 溶氣效率，取 0.6Ca空氣在水中的飽和溶解量，30C下Ca = 15.7L/

9、m32 .實(shí)際供氣量_ qKtP 111.2 17.66 4小 宀Qa=9241.3L 空氣 d0.85式中：Qa 實(shí)際所需供氣量，L空氣/d溶氣效率，在30 C和35 kg/cm2表壓下，取填料罐 =0.85 3.空壓機(jī)選型Qa=1.25 屮 X Qa/60000=1.25 X 1.4 X9241.3/2400000=0.00673m3/mi n式中：Qa空壓機(jī)額定供氣量，m3/min空壓機(jī)安全系數(shù)，一般取1.21.5,這里設(shè)計(jì)取 =1.41.25 空氣過(guò)量系數(shù)根據(jù)額定供氣量Qa = 0.00673m 3/min和操作壓力0.4MPa ,選擇電動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)型 EAS10空壓機(jī)溶氣罐按過(guò)流密度計(jì)算：

10、1）溶氣罐直徑（內(nèi)徑）Dd 盯，雹 0-2式中：Dd溶氣罐內(nèi)徑，mL過(guò)流密度，m3/m2 h，這里取填料罐L= 120 m3/m2 h2）溶氣罐高度H=2h 1 +h 2+h 3+h 4式中：H1 罐頂封頭高，m .目前多采用以內(nèi)徑為公稱直徑的橢圓 形封頭。按【JB1154 73】規(guī)定，封頭高度與公稱直徑的關(guān)系：H1 h1 h2h1 :曲面高度；h2:直邊高度:壁厚 O由 Dd = 0.20 m查表取 h1 = 100 mmh2=0 mm=12 mm則 Hihih2100 12 112mm 0.112mH 2罐底封頭咼度H 3 布水區(qū)高度，取 H3 = 0.25 mH4溶氣區(qū)高度，取 H4 =

11、 1.0 m則 H=2h 1+h 2+h 3+h4=2*0.112+0.3+1+1=2.524m，符合高徑比應(yīng)大于2.54選用上海環(huán)境保護(hù)設(shè)備廠生產(chǎn)的RG-400型溶氣罐，采用階梯環(huán)填料氣浮池(1)氣浮池用擋板或穿孔墻分為接觸室和分離室 接觸區(qū)容積VcVc(Q+q)T23.12m324 6T2-氣浮池內(nèi)接觸時(shí)間，T2=5 min 分離區(qū)容積VsVS (Q+q) Ts =9.38m3S 24 6Ts-分離室內(nèi)停留時(shí)間，T2=15 min 氣浮池有效水深h2Vs Ts =1.35m 分離區(qū)面積As和長(zhǎng)度L2取池寬B=2.5m，則分離區(qū)長(zhǎng)度丄2二As/B=2.78接觸區(qū)面積Ac和長(zhǎng)度L1 浮選池進(jìn)水

12、管：Dg=200,v=0.9947m/s 浮選池出水管：Dg=150 集水管小孔面積S取小孔流速vi=lm/sQ Qr 3600v1SR10.01m24取小孔直徑D1=0.015m，則孔數(shù)個(gè)孔數(shù)取整數(shù)，孔口向下，與水平成45 角，分二排交錯(cuò)排列 氣浮池總高：H h, h2 h3 0.4 1.35 0.3 2.05mh1 保護(hù)高度，取 0.30.4m。本設(shè)計(jì)中取h1=0.3mh2有效水深，m ;h3 池底安裝出水管所需高度，取0.3m o原一水圖1氣浮池計(jì)算早圖附屬設(shè)備1. 刮渣機(jī)選型氣浮池寬度為4m，氣浮池壁厚度取400mm，則刮渣機(jī)跨度應(yīng)為4+0.4=4.4m此設(shè)計(jì)為矩形氣浮池，所以采用橋式

13、刮渣機(jī)刮渣，此類型的刮渣機(jī)適用范圍一般在跨度10m以下，集渣槽的位置在池的一端2. 集水裝置(1 )進(jìn)水裝置氣浮池常用的進(jìn)水方向?yàn)榈撞窟M(jìn)水。廢水在接觸室中的上升流速較小，在接觸室中停留時(shí)間應(yīng)大于 60s o進(jìn)水管內(nèi)徑:D=4(Q max+q)/ n u1/2 =4 X (780+111.2)/86400 X n X1.51/2 =0.094m=94mm(2 )集水裝置本設(shè)計(jì)中氣浮池的集水裝置采用200的鑄鐵穿孔管。集水管中心線局池底200mm，相鄰兩管中心距為0.5m，沿池長(zhǎng)方向排列。取6根核算中心距：氣浮池集水管根數(shù)取6根，這每個(gè)集水管的集水量：qo=(Q max +q)/6=(780+111.2)/(86400X6)=0.0069m 3/s集水孔孔口流速：取0.96,h 0.250 2gh 0.96 2 9.8 0.52.13m/s每個(gè)集水管的孔口總面積：取0.63W=q 0/ 時(shí)o=0.0069/(0.63X2.13)=0.0051m單個(gè)孔眼面積：取 do=18mm=0.018m-0.01822.54 10 4m2則每根集水管的孔眼數(shù)：n二w/w o=O.OO12/2.54 X10-4=4.8取 5 個(gè)由于孔眼沿管長(zhǎng)開(kāi)兩排，兩排孔的中心線呈 45 夾角 集水管的有效長(zhǎng)度 L=2.62m ，則孔距：lO=L/（n O/2+1）=2.62/3.5=O.75m3 .溶