气浮池设计详细.docx
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气浮池设计详细
第一章设计任务书1..
1.1设计题目1..
1.2设计资料1.
1.3设计内容2.
1.4设计成果2.
第二章设计说明与计算书2.
2.1设计原理及方案选择2.
2.1.1设计原理2.
2.1.2方案选择4.
2.2设计工艺计算5.
2.2.1供气量与空压机选型5
2.2.2溶气罐6.
2.2.3气浮池7.
2.2.4附属设备9.
第三章参考文献1.0
第四章设计心得体会.1.1
第五章附图1.1
气浮池的设计计算
第一章设计任务书
1.1设计题目
加压溶气气浮设备的设计(平流式)
1.2设计资料
某工厂污水工程拟用气浮设备代替二沉池,经气浮实验取得以下参数:
溶气水采用净化后处理水进行部分回流,回流比0.2,气浮池内接触时间为5min,溶气罐内停留时间为3min,分离时间为15min,溶气罐压力为0.4Mpa,气固比0.02,
温度30C。
设计水量850mVd。
1.3设计内容
(1)确定设计方案;
(2)气浮设备的设计计算;
(3)系统设备选型,包括水泵、溶气释放器、溶气压力罐、空压机及刮渣机等;
(4)计算书编写,计算机绘图。
1.4设计成果
(1)设备工艺设计计算说明书;要求参数选择合理,条理清楚,计算准确,并附设计计算示意图;提交电子版和A4打印稿一份。
(2)气浮系统图和气浮设备结构详图(包括平面图、剖面图);要求表达准确规范;提交电子版和A3打印稿一份。
第二章设计说明与计算书
2.1设计原理及方案选择
2.1.1设计原理
加压气浮法是在加压情况下,将空气溶解在废水中达饱和状态,然后突然减至常压,这时溶解在水中的空气就成了过饱和状态,以极微小的气泡释放出来,乳化油和悬浮颗粒就粘附于气泡周围而随其上浮,在水面上形成泡沫层,然后由刮泡器清除,使废水得到净化。
根据废水中所含悬浮物的种类、性质、处理水净化程度和加压方式的不同,基本流程有以下三种。
1、全部废水溶气气浮法
全部废水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。
如图1、图2所示。
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,废水中形成许多小气泡粘附废水中的乳化油或悬浮物而浮出水面,在水面
上形成浮渣。
用刮板将浮渣连续排入浮渣槽,经浮渣管排出池外,处理后的废水通过溢流堰和出水管排出。
图1全部的废水加压容器气浮(泵前加气)
图2全部废水加压溶气气浮(泵后加气)
全流程溶气气浮法的优点是:
(a)溶气量大,增加了油粒或悬浮颗粒与气泡的接触机会;(b)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。
但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罐均较其它两种流程大,因此投资和运转动力消耗较大。
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池中与溶气废水混合,如图3所示。
其特点为:
(a)较全流程溶气气浮法所需的压力泵小,故动力消耗低;(b)压力泵所造成的乳化油量较全部溶气法低;(c)
气浮池的大小与全部溶气法相同,但较部分回流溶气法小。
图3部分进水加压溶气气浮法流程
3、部分回流溶气气浮法
部分回流溶气气浮法是取一部分除油后的出水回流进行加压和溶气,减压后直接进入气浮池,与来自絮凝池的含油废水混合后气浮,如图4所示。
回流量一般为含油废水的25%~50%。
其特点为:
(a)加压的水量少,动力消耗省;(b)气浮过程中不促进乳化;(c)矶花形成好,后絮凝也少;(d)缺点是气浮池的容积较前两种流程大。
为了提高气浮的处理效果,往往向废水中加入混凝剂或浮选剂,投加量因水质不同而异,一般由试验确定。
进水
混凝捌
水射爲
回<25%-50%
图4部分回流溶气气浮流程
2.1.2方案选择
本设计采用平流式气浮池,以下来平流式气浮池分析带气絮凝体上浮分离过程的运动状态
带气絮粒在接触室内通过浮力、重力与水流阻力的平衡作用后,取得了向上的升速U上。
进入分离区后,又受到两个力的作用:
一是水流扩散后由水平推力所产生的水平向流速U推;二是由于底部出流所产生的向下流速U下。
这两种流速的合速度大小及方向决定了带气絮凝体或是上浮去除,或是随水流挟出。
至于
其中上升或下降的速度则视合成速度U合在纵轴上投影的大小。
该速度影响了气浮的处理效果。
絮凝体的大小,气泡的大小,气浮池体中水流向下的速度三者直接影响合成向上速度。
合成向上的速度越大,气浮的去除效率越高,气浮池体的就越小,整个工程造价越低。
要使上浮效果好,首先在池体中尽量降低U下。
它可用扩大底部出流面积或提高出水的均匀度实现,随着底部的均匀集流、出流,水流到池未端U平约为零,这有利于上浮力较小的带气絮凝体的分离;如要提
前实现上浮去除,应尽量降低u平,这可用扩大气浮池横断面的方式来实现。
接着要处理好絮凝体的大小,通过加药混合,和絮凝反应来完成,应注意控制以下几个点,药剂的品种,投药量,药剂和污水的混合时间和混合强度,药剂的投加点,药剂和污水的反应时间和反应强度,产生的絮凝体的大小。
另外还要控制溶气系统中气泡的大小。
本设计采用空压机供气,而且采用部分回流水加压工艺,因而采用溶气效果较好的填料罐。
2.2设计工艺计算2.2.1供气量与空压机选型
1.气浮所需空气量
Qg=QXR'XacX0
=850X0.02X40XL2三24
=34L/h
式中Qg-
-----气浮所需空气量,
L/h
Q——
-气浮池设计水量,
m3/h
R'—
-实验条件下的回流比,
%
ac
-实验条件下的释气量,
L/m3
------水温校正系数,取1.1~1.3(主要考虑水的粘度影响,试验
时水温与冬季水温相差大者取高值)本设计取1.2.
2.加压溶气水量
Qg
736npKT
3斗
736X98%X2.06X10(-2)X0.4
=5.72m3/h
式中Qp加压溶气水量,m3/h
P——选定的溶气压力,MPa
KT----溶解度系数,可根据水温查表
n——溶气效率,对装阶梯环填料的溶气罐可查表
3.空压机额定气量
Qg
60X1000
34
=0r000793m3/min
选用Z-0.036/7型空气压缩机。
222溶气罐
按过流密度计算:
取过流密度I=3000m3/(m2•d)
1)溶气罐直径(内径)
4X572X24
3-14X3000
=0.241m
式中:
Dd——溶气罐内径,m
I过流密度,m3/m2h,这里取填料罐L=3000m3/m2h
2)溶气罐高度
El=2HI+H2+H3+H^l
式中:
Hi罐顶底封头高,m.目前多采用以内径为公称直径的椭
圆形封头。
按【JB1154-73】规定,封头高度与公称直径的关系:
H1=h|h27
hi:
曲面高度;h2:
直边高度:
.:
壁厚由Dd=0.241m
查表取hi=25mmh2=75mm:
.=6mm
则}11"-i"-i
H3布水区高度,取H3=0.25m
H4贮水区高度,取H4=1.0m
H5填料层高度,当采用阶梯环时,可取1.0~1.3m。
本
次取H5=1.2m
贝qII'<1;:
':
I
=2XOJ06+0.25+1.0+1.2
=2.662m
H
7?
=1]
D,符合高径比应大于2.5〜4
选用上海同济大学水处理技术开发中心附属工厂生产的TR-300型溶气罐,采用
阶梯环填料。
2.2.3气浮池
(1)气浮池用挡板分为接触室和分离室
1接触区容积Vc
Vc=[^+Qp)T2/60
850
=(--+5.72)XS/60
=3.43m3
T2气浮池内接触时间,T2=5min
2分离区容积Vs
Vs=+Qp)Ts/60
=10,28tii3
Ts分离室内停留时间,Ts=15min
3气浮池有效水深h2h2二vsTs=1.35m
vs水流上升速度,取1.5〜3.0mm/s,本设计取2mm/s
4分离区面积A和长度L2
As=Vs/H
1O._28"2.662
=3,86m2
取池宽B=i.5m则分离区长度
As
L2=—=2*6ni
1.5
5接触区面积A和长度Li
Vc
\c-—-L29m2
n
取池宽B=im则接触区长度
Ar
LI=—=1.3m
L>
6浮选池进水管:
Dg=200mm,v=0.9947m/s
7浮选池出水管:
Dg=150mm
8集水管小孔面积S取小孔流速w=1m/s
8505+72
Q+Qp86400+3600
S=—==0.(Hlni2
门二4X=645
取小孔直径D=0.015m则孔数•…I个孔数取整数,
孔口向下,与水平成45。
角,分二排交错排列
9气浮池总高:
fl=h]|h2|h3=0+-Ii2+0.3=2+7m
hi保护高度,取0.3〜0.4m。
本设计中取h1=0.4m
h2——有效水深,取2m
h3――池底安装出水管所需高度,取0.3m。
图1气浮池计算草图
224附属设备
1.刮渣机选型
气浮池宽度为1.5m,气浮池壁厚度取400mm则刮渣机跨度应为1.5+0.4=1.9m此设计为矩形气浮池,所以采用桥式刮渣机刮渣,此类型的刮渣机适用范围一般在跨度10m以下,集渣槽的位置在池的一端。
2.集水装置
(1)进水装置
气浮池常用的进水方向为底部进水。
废水在接触室中的上升流速较小,在接
触室中停留时间应大于60s。
进水管内径:
D=[4(Qma+Qp)/nu]1/2=[4X(850+137.28)/86400XnX1.5]"2=0.46m=460mm
(2)集水装置
本设计中气浮池的集水装置采用200的铸铁穿孔管。
集水管中心线距池底200mm相邻两管中心距为0.5m,沿池长方向排列。
1.22、6
n=—=—=5.2
{].50.5
取6根。
核算中心距:
2.6/6=0.43m
气浮池集水管根数取6根,这每个集水管的集水量:
q°=(Qmax+Qp)/6=(850+137.28)/(86400X6)=0.0019m3/s
集水孔孔口流速:
取丄-0.96,^0.25
2gh=0.9629.80.5=2.13m/s
每个集水管的孔口总面积:
取.-0.63W=q0&Vo=0.0019/(0.63X2.13)=0.0014m2
单个孔眼面积:
取do=21mm=0.021m
wO=—X0,021X0021=0+00035m2
■1
则每根集水管的孔眼数:
n=w/w)=0.0014/3.5X10-4=4取4个
由于孔眼沿管长开两排,两排孔的中心线呈45夹角。
集水管的有效长度L=2.6m,则孔距:
10=L/(nq/2+1)=2.6/3=0.87m
3.溶气释放器
由于本设计采用回流水加压系统,回流水SSC10mg/L,故选用TS—78-V型高
效溶气释放器。
第三章参考文献
1.给水排水设计手册编写组编.《给排水设计手册》(第三册),北京:
中国建筑工业出版社,2002;
2.郑铭《环保设备----原理•设计•应用》第二版化学工业出版社,2006;
3.《三废处理工程技术》(废水卷),化学工业出版社,2001;
4.罗辉.《环保设备设计与应用》高等教育出版社,1997;
5.高廷耀./顾国维.周琪.《水污染控制工程》(下册),高等教育出版社,2007。
第四章设计心得体会
通过这次对气浮设备的设计,让我不仅将所学的知识应用到实际中来,而且也是对所学知识的一种巩固和提升。
经过一个星期的努力,我终于将环保设备设计与应用的课程设计做完了。
在这个过程中,我遇到了许多困难,但在不断地努力下,我顺利的完成了设计。
从确定设计方案,计算书编写,附属设备的选型设计,到气浮系统图和气浮设备结构详图的绘制,这次设计不仅仅让我掌握了气浮设备的设计步骤与方法;也使我对制图有了更进一步的掌握,动手能力、观察能力、综合分析和处理问题的能力都有所提升。
总之这次的课程设计让我受益非浅。
在这一个星期里,在做课设的同时我认识到学习中很多不足的地方。
在整个过程中,我发现像我们这些学生最最缺少的是经验,没有感性的认识,空有理论知识,有些东西很可能与实际脱节.总体来说,我觉得做课程设计对我们的帮助还是很大的,它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来,从中暴露出自身的不足,以待改进.虽然最后的设计结果可能还是会有许多不足,不够完美,但我相信我会慢慢成熟,对属于专业的知识的运用会更加如火纯清!
尽管这次设计的时间是短暂的,但过程是曲折的,我的收获还是很大的。
感谢这次课程设计赋予我们检验知识的机会!
第五章附图
第六章
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