浅池气浮净水固液分离时间分析

收稿日期:2008-05-29基金项目江苏省高校自然科学研究计划资助项目(SLB5)作者简介王广丰(5),男,黑龙江鹤岗人,教授,博士,硕士生导师,主要从事机械电子工程研究第23卷第3期徐州工程学院学报(自然科学版)2008年9月Vol.23No.3JournalofXuzhouInstituteofTechnology(NaturalSciencesEdition)SEP12008浅池气浮净水固液分离时间分析王广丰1,熊永超2,,孟凡英3(1.徐州师范大学机电工程学院,江苏徐州221116;2.徐州工程学院,江苏徐州221008;3.辽宁工程技术大学机械工程学院,辽宁阜新123000)摘要:综合分析了气浮净水系统中原水不同流态等因素对废水中污粒上升时间和净水效果的影响,分析表明分离池液体流态对挟气污粒混和体的浮速影响很大,层流浮速较紊流小很多,因此液体紊动有利提高净水工效.在浅池气浮净水系统中,池深小、全紊流状态及水体旋动小等因素是减小挟气污粒上浮时间的主要因素.关键词:浅池气浮净水;固液分离时间;原水流态中图分类号:X703.1文献标志码:A文章编号:1674-358X(2008)03-0056-04气浮净水分离池结构参数影响固液混合时间和气固粘附率,同时还影响挟气污粒上浮机率和废水流态.上世纪90年代前基本使用普通平流式和竖流式气浮池,两种气浮池现在生产中虽仍应用,但近年已有数种性能优良的新型气浮池出现,如DTW系列,QCF的固液分离采用/零速度原理0,使分离池深大为减小,单池工效成倍提高.尽管如此,目前池深等各部结构参数设计基本以经验为主,取值无严格依据.因此生产中气浮池常由于尺寸结构不尽合理造成物力及空间浪费或影响净水效率.气浮池的混合室与分离室间的结构参数对净水效率的影响也很大.对平流式和竖流式气浮池,两室间的水流速度计算也无精确的确定方法,经验值多粗略地将水流速度控制在0.1~0.15m/s之间.有关气浮池混合区的高度计算,目前也尚未见有权威性的精确计算方法,对气浮池主要结构参数的确定目前也尚无极具说服力的理论依据,因此本文对浅池气浮净水固液分离时间进行了分析.1浅层气浮池的结构及其原理近年来,浅层气浮池的出现引起广泛关注,而KROFTA公司生产的设备则是其中的代表.该气浮设备废水处理应用中效果很好,但价格高昂.随着我国经济的高速发展、环保治理法规的健全、环保经费的投入加大和人们对环保认识的提高,KROFTA公司与国内公司的合作进一步密切,使产品的价格大幅度下降(约为原装进口价格的1/2到1/3)[2-4].KROFTA气浮池的结构原理如图1所示.中央旋转部分包括进水口、出水口和污泥去除机械,这部分和螺旋泥斗以同进水流速一致的速度沿池旋转.原水从池中心的旋转接头进入,通过配水器布水,配水器的移动速度和进水流速相同,从而产生了/零速度0,定义为/零速原理0.这一原理的应用是本设备的关键技术,这样进水不会对原水产生扰动,使得颗粒的悬浮和沉降在一种静态下进行.收集浮渣的螺旋泥斗也是一项专利,它收集的浮渣靠重力作用排放到静止的中央部分.根据气浮池直径的大小和浮渣的厚薄,螺旋泥斗亦可分别选用一斗、二斗或三斗的结构形式.清水由集水管排出,集水管连在中央部分上并和它一齐旋转,这样原水的气浮分离时间就是中央旋转部分的回转周期.连在移动的配水器上的刮板将池底和池壁上的沉泥刮集到泥斗中,定期排放.行走部分和泥斗的转动由调速电机驱动,中心滑环供电.该气浮池废水处理的表面负荷为9.6~12m3/(m2#h),回流比为20%~40%,分离时间为3~5min,溶气压力为0.6~0.75MPa(表压),气浮池深为650mm,气浮池有效水深为550mm.设备在应用中的优点是细气泡与絮粒的粘附发生在整个气浮#56#:004:194-.1)))气浮池;2)))溶药罐;3)))加药泵;4)))空压机;5)))溶气管;6)))原水池;7)))原水泵;8)))浮渣池;9)))清水池;10)))溶气水泵;11)))沉淀物排出口;12)))排空口图图1浅层气浮池示意图Fig.1Diagrammaticsketchofshallowtankstructur分离过程,没有气浮死区.应用/浅池理论0进行设计的池深只有650mm,有效水深小于550mm,另外进、出水的巧妙隔离,使悬浮物的分离不受V上、V下的限制,气浮分离时间只有3~5min,使设备的占用空间大幅度减小.以同样处理量7000m3/d的造纸白水为例,传统气浮池占用的总面积约为115m2,KROFTA气浮池的占用面积约为51m2.浮渣的清除用螺旋泥斗,清除的浮渣在某一时刻总是池内浮起时间最长的浮渣,也就是此处固、液分离最彻底,而且浮渣是瞬时清除,隔离排出,对水体几乎没有扰动.另外,通过调速电机调节,螺旋泥