气浮池设计 详细

作者:菲律宾龙门赌场 | 2020-10-22 12:29

  目录 第一章 设计任务书 .................................................................................................. 2 1.1 设计题目......................................................................................................... 2 1.2 设计资料......................................................................................................... 2 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 ...................................................................................... 3 2.1 设计原理及方案选择..................................................................................... 3 2.1.1 设计原理............................................................................................... 3 2.1.2 方案选择............................................................................................... 5 2.2 设计工艺计算.................................................................................................. 6 2.2.1 供气量与空压机选型........................................................................... 6 2.2.2 溶气罐................................................................................................... 7 2.2.3 气浮池................................................................................................... 8 2.2.4 附属设备............................................................................................. 10 第三章 第四章 第五章 参考文献 .................................................................................................... 11 设计心得体会 ............................................................................................ 12 附图 ............................................................................................................ 12 气浮池的设计计算 第一章 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 设计任务书 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 30℃。设计水量 850m3/d。 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 2.1 设计原理及方案选择 2.1.1 设计原理 设计说明与计算书 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)矾花形成好,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。 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 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 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 选用 Z-0.036/7 型空气压缩机。 2.2.2 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) 式中: Dd ------溶气罐内径,m m I--------过流密度, 3 / m 2 ? h , 这里取填料罐 L=3000 m 3 / m 2 ? h 2) 溶气罐高度 式中: H 1 --------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 ? h1 ? h2 ? ? h1 :曲面高度 ;h2:直边高度 ? :壁厚 由 Dd =0.241 m h2=75 mm 查表取 h1=25 mm ? =6 mm 则 H 3 ---------布水区高度,取 H 3 =0.25 m H 4 ----------贮水区高度,取 H 4 =1.0 m H 5 ---------填料层高度,当采用阶梯环时,可取 1.0~1.3m。本 次取 H 5 =1.2m 则 =2.662m ,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 T2 -------气浮池内接触时间,T2=5 min ② 分离区容积 Vs Ts -------分离室内停留时间,Ts=15 min ③ 气浮池有效水深 h2 h2 ? vs ? Ts =1.35m ν s------水流上升速度,取 1.5~3.0mm/s,本设计取 2 mm/s ④ 分离区面积 As 和长度 L2 取池宽 B=1.5m,则分离区长度 ⑤ 接触区面积 Ac 和长度 L1 取池宽 B=1m,则接触区长度 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 v1=1m/s 取小孔直径 D=0.015m, 则孔数 下,与水平成 45°角,分二排交错排列 ⑨ 气浮池总高: 个孔数取整数, 孔口向 h1 ——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 2.2.4 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(Qmax+Qp)/π u]1/2=[4×(850+137.28)/86400×π ×1.5]1/2=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mm,相邻两管中心距为 0.5m,沿池长方向排列。 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: q0=(Qmax+ Qp)/6=(850+137.28)/(86400×6)=0.0019m3/s 集水孔孔口流速:取 ? ? 0.96, h ? 0.25 ? 0 ? ? 2gh ? 0.96 2 ? 9.8 ? 0.5 ? 2.13m / s 每个集水管的孔口总面积: 取 ? ? 0.63 W=q0/ε v0=0.0019/(0.63×2.13)=0.0014m 2 单个孔眼面积:取 d0=21mm=0.021m 则每根集水管的孔眼数: n=w/w0=0.0014/3.5×10-4=4 取4个 由于孔眼沿管长开两排,两排孔的中心线? 夹角。 集水管的有效长度 L=2.6m,则孔距: l0=L/(n0/2+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 SS≤10mg/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


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