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水處理氣浮法工藝

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水處理氣浮法工藝

作者:管理員 來源: 日期:2014/5/31 17:13:49 人氣: 標簽:液面覆盖球 浮球 多面空心球
氣浮法也稱爲浮選法,其原理是設法使水中產生大量的微細氣泡,從而形成水、氣及被去除物質的三相混合體,在界面張力、氣泡上升浮力和靜水壓力差等多種力的共同作用下,促使微細氣泡粘附在被去除的微小油滴上後,因粘合體密度小于水而上浮到水面,從而使水中油類被分離去除。氣浮法通常作爲對含油汙水隔油後的補充處理,即爲二級生物處理之前的預處理。隔油池出水一般仍含有50~ 150mg/L的乳化油,經過一級氣浮法處理,可將含油量降到30mg/L左右,再經過二級氣浮法處理,出水含油量可達10mg/L以下。
除了用來去除汙水中處于乳化狀態的油以外,氣浮法還廣泛應用于去除汙水中密度接近于水的微細懸浮顆粒狀雜質。比如氣浮法可以有效地用于活性汙泥的濃縮,還可以以去除汙水中的懸浮雜質爲主要目的,作爲二級生物處理的預處理、保證生物處理進水水質的相對穩定,或是放在二級生物處理之後作爲二級生物處理的深度處理、確保排放出水水質符合有關標准的要求。
爲促進氣泡與顆粒狀雜質的粘附和使顆粒雜質結成尺寸適當的較大顆粒,一般要在形成微細氣泡之前,在汙水中投加藥劑進行混凝處理或加人破乳劑破壞水中乳化態油分的穩定性。

1.特點

與重力沉澱法相比較,氣浮法具有以下特點:
(1)不僅對于難以用沉澱法處理的廢水中的汙染物可以有較好的去除效果,而且對于能用沉澱法處理的廢水中的汙染物往往也能取得較好的去除效果。
(2)氣浮池的表面負荷有可能超過12mV(?_h),水流在池中的停留時間只需要10~20min,而池深只需要2m左右,因此占地面積只有沉澱法的1/2~ 1/8,池容積只有沉澱法的1/4~1/8。
(3)浮渣含水率較低,一般在96%以下,比沉澱法產生同樣幹重汙泥的體積少2~ 10倍,簡化了汙泥處置過程、節省了汙泥處置費用,而且氣浮表面除渣比沉澱池底排泥更方便。
(4)氣浮池除了具有去除懸浮物的作用以外,還可以起到預曝氣、脫色、降低CODCr等作用,出水和浮渣中都含有一定量的氧,有利于後續處理,泥渣不易腐敗變質。
(5)氣浮法所用藥劑比沉澱法要少,使用絮凝劑爲脫穩劑時,藥劑的投加方法與混凝處理工藝基本相同,所不同的是氣浮法不需要形成尺寸很大的矾花,因而所需反應時間較短。但氣浮法電耗較大,一般電耗爲0.02~0.04kW·h/m3。
(6)氣浮法所用的釋放器容易堵塞,室外設置的氣浮池浮渣受風雨的影響很大,在風雨較大時,浮渣會被打碎重新回到水中。

2.類型

(1)細碎空氣氣浮法
細碎空氣氣浮法是靠機械細碎空氣的方法。一般使用高速旋轉葉輪產生離心力時產生的真空負壓狀態將空氣吸人,在葉輪的攪動下,空氣被粉碎成爲微細的氣泡而擴散于水中,氣泡由池底向水面上升並粘附水中的懸浮物一起帶至水面。
細碎空氣氣浮法的優點是設備結構簡單,維修量較小,其缺點是葉輪的機械剪切力不能把空氣粉碎得很充分,產生的氣泡較大,氣泡直徑可達1mm左右。這樣在供氣量一定的條件下,氣泡的表面積小,而且由于氣泡直徑大、運動速度快,與廢水中雜質顆粒接觸的時間短,不易與細小顆粒或絮凝體相吸附,同時水流的機械剪切力反而可能將加藥後形成的絮體打碎。因此細碎空氣氣浮法不適用于處理含細小顆粒與絮體的廢水,可用于含有大油滴的含油廢水。
(2)噴射氣浮法
噴射氣浮法是用水泵將汙水或部分氣浮出水加壓後,高壓水流流經特制的_流器,將吸人的空氣剪切成微細氣泡,再和汙水中的雜質接觸結合在一起後上升到水面。一般要求噴射器後背壓力值達到0.1~0.3MPa,喉??本隊肱缱熘本噸?任?~ 2.5,噴嘴流速範圍爲20~30m/s。爲提高溶氣效果,噴射器後要配以管道混合器,混合器要保證水頭損失0.3~ 0.4m,混合時間爲30s左右。
(3)壓力溶氣氣浮法
壓力溶氣氣浮法又分爲全溶氣式、部分溶氣式及部分回流溶氣式,其中部分回流壓力溶氣氣浮法是常用的一種。具體做法是用水泵將部分氣浮出水提升到溶氣罐,加壓到0.3~0.55MPa,同時注人壓縮空氣使之過飽和,然後瞬間減壓,原來溶解在水中的空氣驟然釋放,產生出大量的微細氣泡,從而使被去除物質與微細氣泡結合在一起並上升到水面。其工藝流程見圖2-8。
部分回流壓力容器氣浮法流程示意圖

3.溶氣罐

溶氣罐的作用是實施水和空氣的充分接觸.加速空氣的溶解,可用普通鋼板卷焊而成,並在罐內進行防腐處理。溶氣罐規格很多,高度與直徑的比值一般爲2~ 4,下表列出了常用立式溶氣罐的主要參數。溶氣罐也可采用臥式安裝,並沿長度方向將罐長分爲進水段、填料段、出水段。

直徑/mm

高度/mm

流量/m3·h-1

壓力/MPa

進水管徑/mm

出水管徑/mm

200

2550

3-6

0.2-0.5

40

50

300

2580

7~12

0.2-0.5

70

80

400

2680

13~19

0.2-0.5

80

100

500

3000

20-30

0.2~0.5

100

125

600

3000

31-42

0.2-0.5

125

150

700

3180

43-58

0.2-0.5

125

150

800

3280

59-75

0.2~0.5

150

200

900

3330

76~95

0.2~0.5

200

250

1000

3380

96-118

0.2-0.5

200

250

1200

3510

119~150

0.2-0.5

250

300

1400

3610

151~ 200

0.2-0.5

250

300

1600

3780

201~ 300

0.2~0.5

300

350

(1)立式溶氣罐形式有中空式、套筒翻流式和噴淋填料式三種,其中噴淋填料式溶氣效率高,比沒有填料的溶氣罐溶氣效率可高30%以上。可用的填料有瓷質拉西環、塑料淋水板、不鏽鋼圈、塑料階梯環等,一般采用溶氣效率較高的塑料階梯環。
(2)溶氣罐的溶氣壓力爲0.3~0.55MPa,溶氣時間即溶氣罐水力停留時間1~ 4min,溶氣罐過水斷面負荷一般爲100~ 200m3/(m2·h)。一般配以揚程爲40~ 30m的離心泵和壓力爲
0.5~0.8MPa的空壓機,通常風量爲溶氣水量的15%~20%。
(3)汙水在溶氣罐內完成空氣溶于水的過程,並使汙水中的溶解空氣過飽和,多余的空氣必須及時經排氣閥排出,以免分離池中氣量過多引起擾動,影響氣浮效果。排氣閥設在溶氣罐的頂部,一般采用DN25手動截止閥,但是這種方式在北方寒冷地區冬季氣溫太低時,常會因截止閥被凍住而無法操作,必須予以適當保溫。排氣閥盡可能采用自動排氣閥。
(4)溶氣罐屬壓力容器,其設計、制作、使用均要按一類壓力容器要求考慮。
(5)采用噴淋填料式溶氣罐時,填料高度0.8~ 1.3m即可。不同直徑的溶氣罐,要配置的填料高度也不同,填料高度一般在1m左右。.當溶氣罐直徑大于0.5m時,考慮到布水的均勻性,應適當增加填料高度:
(6)溶氣罐內的液位一般爲0.6~1.0m左右,過高或過低都會影響溶氣效果。因此,溶氣系統氣液兩相的壓力平衡的及時調整很重要。除通過自動排氣閥來調整外,可通過安裝浮球液位傳感器探測溶氣罐內液位的升降,據此調節進氣管電磁閥的開或關,還可通過其他非動力式來實現液位控制。
(7)溶氣水的過流密度即溶氣量與溶氣罐截面積之比,有一個優化範圍。常用溶氣罐的直徑、流量的適應範圍見上表。

4.溶氣釋放器

溶氣釋放器是氣浮法的核心設備,其功能是將溶氣水中的氣體以微細氣泡的形式釋放出來,以便與待處理汙水中的懸浮雜質粘附良好。常用的釋放器有TS型、TJ型和TV型等,這些釋放器各有千秋。
(1)高效溶氣釋放器要具有大的消能值。消能值是指溶氣水從溶解平衡的高能值降到幾乎接近常壓的低能值之間的差值,高效溶氣釋放器的消能值應在95%以上,高者可達99.9%。
(2)兩個體積相同的氣泡合並之後,其表面能將減少20.62%。爲避免微氣泡的合並,在獲得大消能值的前提下,還要具有快的消能速度,或叫短的消能時間。高效溶氣釋放器的消能時間應在0.3s以下,優者可達0.03~ 0.01s。
(3)性能較好的釋放器能在較低的壓力(0.2MPa左右)下,能將溶氣量的99%左右予以釋放,即幾乎將溶氣全部釋放出來,以確保在保證良好的淨水效果前提下,能耗較少。
(4)根據吸附值理論,只有比懸浮顆粒小的氣泡,才能與該懸浮顆粒發生有效的吸附作用。汙水中難于在短時間內沉澱或上浮的懸浮顆粒粒徑通常都在50μm以下,乳化液的主體顆粒粒徑爲0.25~2.5μm。雖然經過投加混凝劑反應後,水中懸浮顆粒粒徑可以變大,但爲了獲得較好的出水水質,采用氣浮法時,氣泡直徑越小越好。高效溶氣釋放器釋放出的氣泡直徑在20~40μm左右,有些可使氣泡直徑達到10μm以下,甚至接近1μm。
(5)爲達到氣浮池正常運轉的目的,釋放器還須具備以下條件:一是抗堵塞(因爲要達到上述目的就要求水流通道盡可能窄小),二是結構要力求簡單、材質要堅固耐腐蝕,同時要便于加工和安裝、盡量減少可動部件。
(6)爲防止水流沖擊,保證微氣泡與顆粒的粘附條件,釋放器前管道流速要低于bn/s,釋放器出口流速爲0.4~0.5m/s,每個釋放器的服務直徑爲0.3~1.1m。

5.氣浮池

氣浮池的形式較多,根據待處理水的水質特點、處理要求及各種具體條件,已有多種形式的氣浮池投人使用,其中有平流與豎流,方形與圓形等布置形式,也有將氣浮與反應、沉澱、過濾等工藝綜合在一起的組合形式。
(1)氣浮池溶氣壓力爲0.2~0.4MPa,回流比爲25%~50%。爲獲得充分的共聚效果,一般需要投加絮凝劑,有時還要投加助凝劑,投藥後混合時間通常爲2~ 3min,反應時間爲5~l0min。
(2)氣浮池一般采用矩形鋼筋混凝土結構,常與反應池合建,池頂設有輕型盖板,內設刮渣機,池內水流水平流速爲4~ 6m/s,不宜大于10m/s。氣浮池的長寬比通常不小于4,中小型氣浮池池寬可取4.5m、3m或2m,大型氣浮池池寬可根據具體情況確定,一般單格池寬不超過10m、池長不超過15m。
(3)爲防止打碎絮體,水流銜接要平穩,因此氣浮池與反應池好合建在一起,進人氣浮池接觸室的水流速度要低于0.1m/s。
(4)氣浮池接觸室的高度以1.5~ 2.0m爲佳,平面尺寸要能滿足布置溶氣釋放器的要求。其中水流上升流速要控制在10~ [#]0mm/S,水流在其中的停留時間要大于60s。
(5)分離室深度一般爲1.5~ 2.5m,超高不小于0.4m。其中水流的下向流速度範圍要在1.5~3.0mm/s之間,即控制其表面負荷在5.5~ 10.8mV(m2·h)之間,廢水在氣浮池內的停留時間不能超過 1.0h,—般爲 30~ 40min。
(6)氣浮池的集水要能保證進出水的平衡,以保持氣浮池的水位正常。,一般采用集水管與出水井相連通,集水管的大流速要控制在0.5m/S左右。中小型氣浮池在出水井的上部設置水位調節管閥;大型氣浮池則要設可控溢流堰板,依此升降水位,調節流量。

6.調試或啓動時的注意事項

(1)調試進水前,首先要用壓縮空氣或高壓水對管道和溶氣罐反複進行吹掃清洗,直到沒有容易堵塞的顆粒雜質後,再安裝溶氣釋放器。
(2)進氣管上要安裝單向閥,以防壓力水倒灌進人空壓機。調試前要檢查連接溶氣罐和空壓機之間管道上的單向閥方向是否指向溶氣罐。實際操作時,要等空壓機的出口壓力大于溶氣罐的壓力後,再打開壓縮空氣管道上的閥門向溶氣罐注人空氣。
(3)先用清水調試壓力溶氣系統與溶氣釋放系統,待系統運行正常後,再向反應池內注人汙水。
(4)壓力溶氣罐的出水閥門必須完全打開,以防由于水流在出水閥處受阻,使氣泡提前釋放、合並變大。
(5)控制氣浮池出水調節閥門或可調堰板,將氣浮池水位穩定在集渣槽口以下5~ 10cm,待水位穩定後,用進出水閥門調節並測量處理水量,直到達到設計水量。
(6)等浮渣積存到5~ 8cm後,開動刮?機進行刮渣,同時檢查刮渣和排渣是否正常、出水水質是否受到影響。

7.曰常運行管理注意事項

(1)巡檢時,通過觀察孔觀察溶氣罐內的水位。要保證水位既不淹沒填料層,影響溶氣效果;又不低于0.6m,以防出水中夾帶大量未溶空氣。
(2)巡檢時要注意觀察池面情況。如果發現接觸區浮渣面高低不平、局部水流翻騰劇烈,這可能是個別釋放器被堵或脫落,需要及時檢修和更換。如果發現分離區浮渣面高低不平、池面常有大氣泡鼓出,這表明氣泡與雜質絮粒粘附不好,需要調整加藥量或改變混凝劑的種類。
(3)冬季水溫較低影響混凝效果時,除可采取增加投藥量的措施外,還可利用增加回流水量或提高溶氣壓力的方法,增加微氣泡的數量及其與絮粒的粘附,以彌補因水流粘度的升高而降低帶氣絮粒的上浮性能,保證出水水質。
(4)爲了不影響出水水質,在刮淹時必須擡高池內水位,因此要注意積累運行經驗,總結佳的浮渣堆積厚度和含水量,定期運行刮渣機除去浮渣,建立符合實際情況的刮渣制度。一般情況下,當溶氣罐實現自控後,根據渣量的多少,刮渣機每隔 2~4h運行一次。刮渣機的刮板運動方向要與水流方向相反,爲使刮板移動速度不大于浮渣溢人集渣槽的速度,刮渣機的行進速度要控制在50~ 100mm/s。
(5)根據反應池的絮凝、氣浮池分離區的浮渣及出水水質等變化情況,及時調整混凝劑的投加量,同時要經常檢查加藥管的運行情況,防止發生堵塞(尤其是在冬季)。
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