加压溶气气浮设备理论溶气量的计算

第3卷第7期2002年7月环境污染治理技术与设备TechniquesandEquipmentforEnvironmentalPollutionContro—lVo1．3，NO．7Ju1．2002加压溶气气浮设备理论溶气量的计算王文海(北京建筑工程学院城建系，北京100044)摘要本文通过对加压溶气过程的分析，建立了理想加压溶气过程模型，在此基础上推导出新的理论溶气量计算公式，并与现有的计算公式进行了比较。关键词气浮溶气效率理论溶气量Thecalculationoftheoreticaldissolvedairvolumerateofdissolvedairfloatation(DAF)systemWangWenhai(DepartmentofUrbanConstructionEngineering，BeijingInstituteofCivilEngineeringandArchitecture，Beijing100044)AbstractBasedontheanalysisofatypicalairdissolvingprocess，atheoreticalmodelforairdissolveisestab—lished，andanewequationisdeductedtocalculatetheoreticaldissolvedairvolurnerate．Comparisonbetweenthenewmethodandthein—usecalculationformulaisgiven．Keywordsdissolvedairfloatation；airdissolvingefficiency；theoreticaldissolvedairvolurnerate1引言气浮工艺广泛应用于给排水工程领域，因加压溶气气浮设备所产生的气泡粒径小、去除率高、设备流程也比较简单，所以在水处理工程方面应用的气浮设备中它占有相当大的比重。溶气效率是加压溶气设备的一项重要技术指标，它反映设备的溶气性能，关系到处理系统回流比的大小，最终影响去除效果和单位原水量的处理成本。因此，提高溶气效率是科研单位和环保设备生产企业追求的目标，而正确地计算溶气效率，对溶气气浮设备的研究、开发和生产具有十分重要指导意义。2溶气效率的定义及现有计算方法2．1溶气效率的定义目前，国内将溶气效率定义为实际释气量与理论溶气量的比值l：V=×100％(1)T式中：刁——溶气效率(％)；——实际释气量，实测的单位体积加压溶气水所释出的气体体积(mL／L)；VT——理论溶气量，单位体积饱和加压溶气水的溶气量与常压下饱和溶气量的差，换算成释气气压和温度条件下的体积(mL／L)。理论溶气量也可以理解为单位体积的加压溶气水常压下释气时所能释放出气体体积的最大值。2．2现有理论溶气量计算方法文献[1]规定的理论溶气量计算公式为iVr=7500×K×P(2)式中：K，——空气溶于水的亨利系数，随水温变化关系见表1(mL／L／MPa)；——溶气罐内气体的相对压强，即表压(MPa)。表1各种水温条件下的亨利系数理论溶气量的计算公式在国内外文献中虽未统一nI2J，但都是由亨利定律演化而来的，本文不再一一列举。需要指出的是，这些计算方法中考虑空气是一种混合气体，在亨利定律中采用混合气体一空气的概念，而没有按空气中的氮、氧及二氧化碳等不同组分，它们各自在水中的不同溶解度来精确计算，而事实上，空气中各种气体溶解度的差异会对溶气罐内的气体平衡关系造成影响，从而影响理论溶气量的计算。维普资讯http://www.cqvip.com36环境污染治理技术与设备3卷3溶气过程分析与理论溶气量公式推导3．1加压溶气过程图1是加压溶气装置效率测定流程示意图。加压水泵将气浮池内的水加压，经文丘里管引射等类型的溶气段送入溶气罐内溶气，溶气后的水由底部的出水口排出。罐上部的空气不断溶入水中导致水位上升，达到一定高度时，水位控制器动作，启动空气压缩机，连续通入压缩空气，向罐内补气，罐内水位随之下降，达到一定水位后空压机停止补气，完成一个动作周期。压非水泵水常压饮和水水位控制器高压空气溶气罐溶气段池释放器黍蒌一图1加压溶气装置示意图3．2理想的溶气过程模型为研究问题方便，针对溶气效率测定方法⋯1建立一个理想的溶气过程模型：①加压溶气前后水的体积不发生变化——由于水的压缩性非常小，这一假定与实际情况基本一致；②溶气罐内的气、水充分接触混合达到饱和——这是理论溶气量的定义所要求的；③加入溶气罐的水常压下是饱和的——由于溶气效率测定过程是用清水“加压溶气一减压释气”循环运行的，所以水泵抽取的气浮池出口的水可以认为是常压下饱和的；④溶气过程是连续、恒定的——实际运行过程是周期性的，这种周期性因设备不同而有所变化，具有不确