环保设备基础-05混凝与气浮设备.ppt

环保设备基础,混合絮凝与气浮设备,为了完成混凝沉淀过程，必须设置(1)配置和投加混凝剂的设备；(2)使混凝剂与原水迅速混合的设备；(3)使细小矾花不断增大的反应设备。,5 混凝与气浮设备,5.1 混凝设备加药装置,加药装置按照装置的加药方式分为液剂投加式和粉剂投加式。按照装置的运行控制方式分为自动控制型和半自动控制型。装置的规格按最大加药量规定。粉剂投加式装置由干粉投加机、溶药箱、储液箱、计量泵、流量计、管道系统、调节控制系统等组成。液剂投加式装置由储液箱、计量泵、流量计、管道系统、调节控制系统等组成。,图5.1 PI型自动投药溶解装置 粉剂罐内的粉状药剂先由螺旋输送器送至药剂浸湿化合器内分散并与水化合，然后由水射溶解器注入溶解罐内，在溶解罐搅拌机的作用下，药剂与水被混合并稀释成所需浓度，再流入储药罐中存放并由药液泵按所需流量泵送至投药点。,混合与搅拌设备,混合是指药剂投入废水后迅速扩散并与水中的悬浮颗粒接触的过程。混合的作用是提供混凝药剂与悬浮态颗粒充分接触的条件。一般混合时间约为10 30s，混合时的流速应在1.5m/s以上；混合设备与后续处理构筑物的距离越近越好，尽可能采用直接连接方式。混合设施与后续处理构筑物连接管道的流速可采用0.81.0m/s。常用的混合方式有水泵混合、隔板混合、机械混合和管道混合等。,（1）水泵混合将药剂加于水泵的吸水管或吸水喇叭口处，利用水泵叶轮的高速转动达到快速剧烈混合的目的，不需要另建混合设备。优点：混凝效果好、设备简单、节省投资、动力消耗少；缺点：管道安装复杂，需要在水泵内侧、吸入管和排出管内壁衬耐酸、耐腐材料，同时应防止大量气体进入水泵。当泵房远离处理构筑物时不宜采用，因已经形成的絮体在管道出口一经破碎难于重新聚结，不利于混凝。,（2）隔板混合隔板混合可分为分流隔板式混合、多孔隔板混合、平流式隔板混合、回转式隔板混合等。,槽内设隔板，药剂于隔板前投入，水在隔板通道间流动过程中与药剂充分混合。混合效果好，占地面积大、水头损失大。,多孔板混合槽槽为钢筋混凝土或钢制，槽内设有若干穿孔隔板，水流经小孔时作旋流运动，可与药剂迅速充分混合，当流量变化时，还可调整淹没孔口数目以适应流量变化。缺点是压头损失较大。隔板间距为池宽的2倍，也可取60100 cm，流速1.5m/s以上，混合时间一般为1030s。,（3）机械混合设备,机械混合主要采用桨板式搅拌机。混合槽可采用圆形或方形水池，高H约35m，叶片转动圆周速度1.5m/s以上。搅拌速度可调，搅拌功率的大小决定于旋转时各桨板的线速度和桨板面积；停留时间约10-15s。为了加强混合效果，可在机械搅拌混合槽池壁设四块固定挡板，每块挡板宽度b取(1/10-1/12)D（D为混合槽内径），其上、下缘距静止液面和池底皆为D/4。池内一般设带两叶的平板搅拌器，搅拌器距池底(0.50.75)Do(Do为桨板直径)。当H:D1.21.3时，搅拌器设一层桨板；当H:D1.21.3时，搅拌器可设二层桨板；如果H:D的值很大，则可多设几层桨板，每层间距为(1.01.5)Do，相邻两层桨板90交叉安装。搅拌器浆板直径Do=(1/3-2/3)D；搅拌器桨板宽度B=(0.2-0.25)Do。,机械混合适用于各种规模的处理厂，混凝效果好且不受水量变化的影响；缺点要有一套机电设备，多耗电能，并增加了维修和管理的工作量。,（4）管道混合,把絮凝剂加注于接触室或混凝室上游的管道或水渠中，即泵后投加。某些情况下应用锯齿曲折形挡板，借助管内水流紊动，使混凝剂与原水充分混合；也可采用管式静态混合器、管路机械混合器。,几种常用的管道混合器,管道混合器,采用管式混合器应注意以下几个方面：1）混合器的混合效果与管中液体流速及和分节数有关，管中流速取1.01.5m/s，分节数23段。2）重力投加时，管式混合器投加点应设在文丘里管或孔板的负压点。3）投药点后的管内水头损失不小于0.30.4m；4）投药点至管道末端混凝池的距离应小于60m。,反应设备,混合完成后水中产生初级矾花，反应设备是使初级矾花继续长大，产生结实、迅速下沉的大粒矾花。要求反应设备在反应初始时能使水流有一定的搅拌强度，以便为脱稳的胶体颗粒创造相互接触的机会形成矾花，随着矾花的长大，应使搅拌强度降低，以免对吸附不利或打破矾花，一般流速掌握在从逐渐降低至：为了让矾花长大，颗粒间不断碰撞需要一定的搅拌时间一般为1030min。根据搅拌方式的不同，反应设备可分为水力搅拌反应池和机械搅拌反应池两大类。水力搅拌反应池有平流式或竖流式隔板反应池、回转式隔板反应池、涡流式隔板反应池等。,（1）反应池的基本要求,1）反应池形式的选择和反应时间的确定，应根据污水水质情况和相似条件下的运行经验或通过试验确定；2）反应池要有足够的反应时间。根据污水特性及反应池形式的不同，反应时间一般控制在1530min之间；3）反应池的平均速度梯度G一般在2070s-1之间，GT值达104105。速度梯度G及反应流速应逐渐由大到小；4）反应池尽量与沉淀池或气浮池合并建造，避免用管渠连接。如确需用灌渠连接时，灌渠中的流速应小于0.15m/s，并避免流速突然升高或水头跌落；5）为避免已形成絮体的破碎，反应池出水穿孔墙的过孔流速宜小于0.1m/s；6）反应池应采取相应的排泥措施；7）反应池水力搅拌和机械搅拌，机械搅拌易于控制反应条件，应优先采用。,（2）隔板反应池,主要有往复式和回转式两种。往复式隔板反应池是在一个矩形水池内设置许多隔板，水流沿隔板之间的廊道往复前进。隔板间距自进水端至出水端逐渐增加，从而使水流速度逐渐减小，避免逐渐增大的矾花在水流剪力下破碎。通过水流在廊道内往返流动，造成颗粒碰撞聚集，水流的能量消耗来自反应池内的水位差。将往复隔板反应池180转弯改为90，形成回转式反应池。为便于与沉淀池配合，水流自反应池中央进入，逐渐转向外侧。廊道内水流断面自中央至外侧逐渐增大。,折板反应池通常采用竖流式，它将隔板絮凝池的平板隔板改成一定角度的折板。与隔板式相比，水流条件大大改善，有效能量消耗比例提高，但安装维修较困难，折板费用较高。,不锈钢折板多采用折板箱的形式安装在反应池内，可整体吊入和吊出（见图5.8）。折板箱采用方管作为外框架，上焊若干片折板。折板箱采用若干块不锈钢角钢固定在反应池内，角钢采用膨胀螺栓或化学螺栓固定在池壁。,图5.8 折板箱,工程中使用的竖流折板反应池为多通道式。多通道是将混凝反应池分为若干个分格，在每一个格子内放置若干折板，水流在每一格内折板间的通道上下或水平流动。多通道混凝反应池的结构见图5.9。,图5.9 多通道折板混凝反应池示意图,涡流式反应池,涡流式反应池的下半部为圆锥形，水从锥底部流 入，形成涡流、边扩散边上升；锥体面积逐渐扩大，上升速度逐渐由大变小，有利于絮凝体的形成。在工艺设计中，反应池池数不少于2座，底部锥角呈3045，超高取0.3m，反应时间610min。集水系统可在周边设集水槽收集处理水，也可采用淹没式穿孔管收集处理水。,（4）网格反应池,网格反应池是在多格回流竖井设多层网格，网格数自进水端至出水端依次减少，网格布置之间的隔墙上下交错，当水流经过网格时，相继收缩、扩大形成涡流，增加颗粒碰撞机会。,图5.10 不锈钢网格和栅条,图5.11网格（栅条）混凝池平面示意图,（5）机械搅拌反应池,机械搅拌反应池是将反应池用隔板分为24格，每一格装一搅拌叶轮，机械搅拌反应池根据转轴位置的不同可分为水平轴式和垂直轴式两种。水平轴式因操作和维修不便，目前较少应用。机械搅拌反应池的池数一般不少于两座；每座池一般设34个搅拌器，各搅拌器之间用隔墙分开以防止短路，垂直轴设于池中间；垂直轴式搅拌器的上桨板顶端应设于池子水面下0.3m处，下桨板底端设于距池底处，桨板外缘与池侧壁间距不大于0.25m；桨板宽度与长度之比b/L=1/101/15，b=0.10.3m。每台搅拌器上桨板总面积宜为水流截面的10%20%，不超过25%，一面水流同桨板一起旋转，减弱效果。水流截面积是指与桨板转动方向垂直的截面积。所有搅拌轴及叶轮的等机械设备应该采取防腐措施。轴承与轴架应设于池外，以免进入泥沙，使轴承严重磨损和轴杆折断。,图5.12 垂直轴式机械搅拌反应池（1-浆板；2-叶轮；3-旋转轴；4-隔墙；5-挡板；6-过水孔道）,5.2 气浮装置,气浮法是以利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其密度小于水而上浮水面实现固液或液液分离的过程。气浮需要借助混凝、破乳等预处理措施来完成 气浮法广泛应用于处理含有细小悬浮物、藻类及微絮体的废水、造纸废水和含油废水等。依照产生气泡方式不同，气浮装置可分为：布气气浮装置、溶气气浮装置和电解气浮装置。,5.2.1 布气气浮装置,利用机械剪切力，将混合于水中的空气粉碎成细小的气泡，以进行气浮的方法。形成的气泡直径大约为1mm。按粉碎气泡方法的不同，可分为四类：水泵吸水管吸气气浮、射流气浮、扩散板曝气气浮、叶轮气浮。,（1）射流气浮设备,图5.13 射流器构造示意图 利用射流器喷嘴将水以高速喷出时在吸入室形成负压，从进气管吸入空气，当水汽混合体进入喉管后，空气被粉碎成微小气泡，后进入扩散段，将动能转化为势能，进一步压缩气泡，最后进入气浮池分离。射流布气气浮结构简单、工作可靠、设备投资及运行费用低、噪声小。SS去除率可达到70%。缺点是射流器本身的能量损失，一般为泵能耗的3040%。,（2）扩散板曝气气浮,压缩空气通过扩散装置以微小气泡形式进入水中，进行气浮分离。,（3）叶轮气浮装置,叶轮在电机驱动下高速旋转，在盖板下形成负压，从进气管吸入空气，废水由盖板上的小孔进入。在叶轮的搅动下，空气被粉碎成细小的气泡，一般都不小于0.1mm。并与水充分混合形成水气混合体经整流板稳流后，在池体内平稳地垂直上升，进行气浮。形成的泡沫不断地被缓慢转动的刮板刮出槽外。,叶轮盖板顶视图及构造 盖板下设12-18片导向叶片，与直径成60o角，使水流阻力减小，盖板与叶轮间距为10mm，盖板上开孔12-18个，孔径20-30mm，位置在叶轮叶片中间，为循环水流入口。叶轮装有6个叶片，叶轮与导向叶片之间的间隙为5-8mm。盖板外侧底部空间装有整流板。,5.2.2 溶气气浮装置,溶气气浮是使空气在一定压力作用下溶解于水中，并达到过饱和状态，然后再突然使溶气水减到常压，溶解于水中的空气便以微小气泡的形式从水中逸出，进行气浮。形成气泡细小，初始粒径80m左右。根据气泡在水中析出时所处压力的不同，溶气气浮又可分为：（1）加压溶气气浮：空气在加压条件下溶于水中，而在常压下析出；（2）溶气真空气浮：空气在常压或加压条件下溶于水中，而在负压条件下析出的方法。,（1）加压溶气气浮装置,加压溶气气浮设备主要由空气饱和设备、空气释放设备及与原水相混合设备、固-液或液-液分离设备三部分组成。根据原水中所含悬浮物的种类、性质、处理水净化程度分为：全流程溶气气浮、部分溶气气浮和部分回流加压溶气气浮3种形式。,图5.17 全流程溶气气浮法工艺流程图 全流程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。在溶气罐内，空气溶解于废水中，然后通过减压阀将废水送人气浮池。,全流程溶气气浮,优点：溶气量大，增加油粒或悬浮颗粒与气泡接触机会；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。缺点：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气罐均较其他两种流程大，因此投资和运转动力消耗较大。,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气浮池中与溶气废水混合。,部分溶气气浮法特点：较全流程溶气气浮法所需的压力泵小，动力消耗低；压力泵所造成的乳化油量较全流程溶气气浮法低；气浮池的大小与全流程溶气气浮法相同，但较部分回流溶气气浮法小。,部分回流加压溶气气浮法,设备将澄清液经泵加压后，由泵的出水管段引入空气，送往压力容器罐，使空气充分溶解于水中，经释放器后与絮凝后的原水混合进入浮上池进行气浮分离。（回流量一般为废水量的25%100%）,加压溶气气浮的组成,加压溶气气浮设备主要由溶气系统、溶气释放器和气浮池等三个部分组成。用空压机供气方式的溶气系统是目前应用最广泛的压力溶气系统。加压溶气气浮系统一般包括了加压溶气泵、空压机、溶气罐及其它附属设备等。加压溶气泵：加压溶气泵一般采用立式多级离心泵。溶气罐：压力溶气罐是影响溶气效率的关键设备，其作用是使水与空气充分接触，促进空气的溶解。,图5.20 压力溶气罐的结构示意图,图5.20 压力溶气罐的结构示意图。外部结构由进水管、进气管、排气安全阀接口、视镜、压力表接嘴、排气管、液位计、出水管、人孔等组成。（错误：取样阀，放空阀）,溶气罐的作用是实现水和空气的充分接触，加速空气的溶解。为防止溶气罐内短流，增大紊动程度，促进水气充分接触，加快气体扩散传质进程，常在罐内设隔套、挡板或填料。溶气从罐底循环进入罐顶部可以进一步提高溶气效率。溶气罐可分为静态型和动态型两大类、静态型溶气罐多用于泵前进气，汽水混合时间较短；动态型多用于泵后进气，汽水混合时间较长。国内多采用花板式和填料式。,图5.21 压力溶气罐的构造形式,溶气释放器,溶气释放器是的功能将压力溶气水通过消能、减压，使溶入水中的气体以微小气泡的形式释放出来，并能迅速均匀的与水中的杂质相粘附。目前国内所使用的溶气释放器分为常规型和高效型两种。前者使用的是已截止阀为主的阀门类释放器；后者使用的是TS、TJ、TV等新型释放器。,图5.22 溶气释放器,以T S 型 为例，压力溶气水进入孔口1 突然收缩并扩大，降低部分压能以增强空气分子的动能而加速其逸出“笼子”。接着水流在孔室2内撞击、涡流产生剧烈的紊动而继续“消能”、传质、释气，使大部分逸出“笼子”的空气分子在分子扩散和紊流扩散的共同作用下,逐级并成超微气泡。当水流急速转入平行圆盘的缝隙3 时，流态瞬变,在极窄的狭缝进口处，水流断面再次急剧收缩，紊动更剧烈，并出现局部真空，液膜减薄及表面更新速率达到极点。至此，空气分子几乎全部释出，并沿圆盘径向迅速扩散而使超微气泡继续逐级并大，直至在4、5 处形成微米级的微气泡而出流。此时，压力溶气水的压能已损耗95%左右，余能在管嘴6内继续产生紊流使微气泡“同向并大”成10 微米以上的微气泡。使透明的溶气水转变为乳白色的释气水。整个过程耗时不到0.3 秒，而在孔盒内的停留时间仅10-310-2 秒。,TS型溶气释放器：孔口单孔室圆柱型。,TS 溶气释放器,TJ型溶气释放器结构：孔口单孔室圆盘舌簧八角管嘴。TJ型根据TS型原理，为了扩大单个释放器出流量及作用范围，克服TS易被水中杂质堵塞而设计的。TJ型溶气释放器内有一可升降的舌簧。在正常工作时，该舌簧利用泵的压力（通过水射器及抽真空传递）处于工作位置。如当水中杂质堵塞释放器而影响正常释气时，则可开启水射器后的闸门，使水射器工作，在抽真空管内产生负压，而将舌簧拉起，因此，也相应加大了水流的通道，而将杂质排出，待冲洗一段时间后（约十余秒）。关闭闸门，即能使舌簧复位，投入正常工作.,TJ 安装示意图,安装须知必须先将压力溶气水总、支管冲洗干净后，方可装上TJ型溶气释放器TJ型释放器可以倒装。即抽真空的一头在下，而接溶气的一头在上。不管释放器正装或倒装，水射器及其控制闸门都宜装在便于操作处。每只水射器允许接810只TJ型释放器。TJ型释放器应水平安装。以防各出流量分配不均。如释气水出流需要改变方向。可以出口端自行装弯头改向，但不宜加接管。,TV型溶气释放器：孔口单孔室上下大平行圆盘缝隙。TV型是为了克服TS型、TJ型布水不均及需要用水射器才能使舌簧弹起提起等缺点设计的，堵塞时接通压缩空气即可使下盘下移，增大水流通量，使堵塞物排出。释放器如一旦受堵，只要在气浮池外打开通气阀，接通压缩空气气源，就能用压力溶气水将释放器内的堵物冲洗干净。这就克服了TS型溶气释放器易堵的弊病。也比TJ型溶气释放器节省了抽真空装置。,TV安装须知,首先将压力溶气水总、支管中杂质冲洗干净，最好利用气、水混合反复冲洗数次，以使大杂质能被冲净，然后在固定的溶气总管上接出支管，连接并安装TV型溶气释放器；为了保证释放器出水均匀和正常工作，安装时应保持释放器位置不倾斜；耐腐蚀橡胶与固定压缩空气总管上的支管连处应予箍紧，并保证能承受5kgf/cm2气压；通气阀与放气阀应固定在便于操作处，TV型溶气释放器一般不宜倒装。,加压溶气法进气方式加压溶气法进气方式有两种即泵前进气和泵后进气。泵前进气由水泵压水管引出一支管返回吸水管，在支管上安装水力喷射器，废水经过水力喷射器时造成负压，将空气吸入与废水混合。泵后进气一般需采用较复杂的填充式溶气罐,（a）泵前进气（b）泵后进气图 5.22 加压溶气法进气方式流程图,溶气真空气浮设备溶气真空气浮在负压（真空）状态下运行的，空气的溶解，可在常压或加压下进行。在负压条件下，溶解于水中的空气易于成过饱和状态，从而大量以气泡形式从水中析出，进行气浮。,电解气浮,电解气浮法是在直流电的作用下，采用不溶性的阳极和阴极直接电解废水，正负两极产生氢和氧的微细气泡，将废水中颗粒状污染物带至水面进行分离的一种技术。气泡直径1060 m，浮升过程中不会引起水流紊动，负载能力大，特别适用于脆弱絮凝体的分离。对有机废水除降低BOD外，还有氧化、脱色和杀菌等作用。电解气浮装置可分为竖流式和平流式两种。常用处理水量为10-20m3/h。由于电耗、电极结垢等问题不适用水量大的场合。,平流式电解气浮池,电解气浮设备图,