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溶气气浮的分类及设计原理

溶气气浮(DAF)是气浮的一种,它利用水在不同压力下溶解度不同的特性,对全部或部分待处理(或处理后)的水进行加压并加气,增加水的空气溶解量,通入加过混凝剂的水中,在常压情况下释放,空气析出形成小气泡,粘附在杂质絮粒上,造成絮粒整体密度小于水而上升,从而使固液分离。

溶气气浮(DAF)适用于处理低浊度、高色度、高有机物含量、低含油量、低表面活性物质含量或具有富藻的水。相对于其它的气浮方式(详见附录1),它具有水力负荷高,池体紧凑等优点。但是它的工艺复杂,电能消耗较大,空压机的噪音大等缺点也限制着它的应用。

1 分类(type)

根据不同的划分原则,DAF可以有不同的分类。

1.1 根据气泡从水中析出时所处压力的不同,可分为真空式气浮法与压力溶气气浮法两种。

前者利用抽真空的方法在常压或加压下溶解空气,然后在负压下释放微气泡,供气浮使用;后者是在加压情况下,使空气强制溶于水中,然后突然减压,使溶解的气体从水中释放出来,以微气泡形式粘附上絮粒,一起上浮。

1.1.1 真空式气浮池,虽然能耗低,气泡形成和气泡与絮粒的粘附较稳定;但气泡释放量受限制;而且,一切设备部件,都要密封在气浮池内;气浮池的构造复杂;只适用于处理污染物浓度不高的废水(不高于300mg/l),因此实际应用不多。

1.1.2 压力溶气气浮法是目前国内外最常采用的方法,可选择的基本流程有全流程溶气气浮法、部分溶气气浮法和部分回流溶气气浮法三种。

1.1.2.1 全流程溶气气浮法 

全流程溶气气浮法是将全部废水用水泵加压,在溶气罐内,空气溶解于废水中,然后通过减压阀将废水送入气浮池。流程图见图1。 

它的特点是:①溶气量大,增加了油粒或悬浮颗粒与气泡的接触机会;②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。③全部废水经过压力泵,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。

1.1.2.2 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。

它的特点是:①与全流程溶气气浮法所需的压力泵小,因此动力消耗低;②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。 

1.1.2.3 部分回流溶气气浮法

部分回流溶气气浮法是取一部分处理后的水回流,回流水加压和溶气,减压后进入气浮池,与来自絮凝池的含油废水混合和气浮,流程见图2。

它的特点是:①加压的水量少,动力消耗省;②气浮过程中不促进乳化;③矾花形成好,后絮凝也少;④气浮池的容积较前两种流程大。

现代气浮理论认为:部分回流加压溶气气浮节约能源,能充分利用浮选(混凝)剂,处理效果优于全加压溶气气浮流程。而回流比为50%时处理效果最佳,所以部分回流(回流比50%)加压溶气气浮工艺是目前国内外最常采用的气浮法。

图1 涡凹气浮工艺原理                     图2 溶气泵气浮工作原理

附录2  脱气系统

脱气系统分为内部和外部脱气系统两种。

内部脱气系统的关键就是提供一个合并表面(coalescing surface),其形式类似于斜管或斜板沉淀池。此表面不但可促进多余小气泡的合并,产生有较大上升速度的大气泡,另外还可引起二次气浮,即“自由”气泡与残余絮粒的再次粘合,使聚合体浮力大于重力,所以当合并表面设计适当时,可以避免污泥在内部脱气系统内的沉积。

外部脱气系统有很多形式,气浮池与滤池之间的自由跌落水堰和停留池就是其中较简单的两种,较复杂的是设置专门的气泡吹脱柱,气浮出水以下向流形式通过该柱,同时其底部有空气通过扩散器注入。

有研究发现:无脱气系统、设置外部脱气系统和设置内部脱气系统的三种溶气气浮工艺的效果依次增强。当水力负荷为17 m3/m2•h时,三种工艺的出水浊度分别为0.80、0.65和0.60NUT,后续滤池的处理能力分别为360、380和640 m3/m2;当水力负荷为44 m3/m2•h时,三种气浮工艺出水的浊度分别为3.80、1.85和1.70 NUT,后续滤池的处理能力分别为100、140和180 m3/m2

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