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：溶气水采用金花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780m3/d。

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设计原理气浮过程中，细微气泡首先与水中的悬浮粒子相粘附，形成整体密度小于水的“气泡——颗粒”复合体，使悬浮粒子随气泡一起浮升到水面。

由此可见，实现气浮分力必须具备以下三个基本条件：一是必须在水中产生足够数量的细微气泡；二是必须使待分离的污染物形成不溶性的固态或液态悬浮体；三是必须使气泡能够与悬浮粒子相粘附。

气浮法的净水效果，只有在获得直径微小、密度大、均匀性好的大量细微气泡的情况下，才能得到良好的气浮效果。

1）气泡直径气泡直径愈小，其分散度愈高，对水中悬浮粒子的粘附能力和粘附量也就愈大。

2）气泡密度气泡密度是指单位体积释气水中所含微气泡的个数，它决定气泡与悬浮粒子碰撞的机率。

由于气泡密度与气泡直径的3次方成反比，因此，在用气压受到限制的条件下，增大气泡密度的主要途径是缩小气泡直径。

3）气泡的均匀性气泡均匀性的含义，一是指最大气泡与最小气泡的直径差；二是指小直径气泡占气泡总量的比例。

大气泡数量的增多会造成两种不利影响：一是使气泡密度和表面积大幅度减小，气泡与悬浮粒子的粘附性能和粘附量相应降低；二是大气泡上浮时会造成剧烈的水力扰动，不仅加剧了气泡之间的兼并，而且由此产生的惯性撞击力会将已粘附的气泡撞开。

4）气泡稳定时间气泡稳定时间，是将容器水注入1000ml量筒，从满刻度起到乳白色气泡消失为止的历时。

优良的释放器释放的气泡稳定时间应在4min以上。

溶气利用率，是指能同悬浮粒子发生粘附的气泡量占溶解空气量的百分比。

常规压力溶气气浮的容器利用率通常不超过20%，其原因在于释放的空气大部分以大直径的无效气泡逸散。

在这种情况下，即便将溶气压力提得很高，也不会明显提高气浮效果。

相反，如能用性能良好的释放器获得性质良好的细微气泡，就完全能够在较低的溶气压力下使容器利用率大幅度提高，从而实现气浮工艺所追求的“低压、高效、低能耗”的目标。

2.1.2方案选择按照加压水（即溶气用水）的来源和数量，压力容器气浮分为：全部进水加压、部分进水加压和部分回流水加压三种基本流程。

在全部进水加压时，投入了混凝剂的原水加压至196～392kPa （表压），与压力管道通入的压缩空气一起进入溶气罐内，并停留2～4min ，使空气溶于水。

溶气水由罐底引出，通过释放器减压后进入气浮池。

这种流程虽有溶气量大的优点，但动力消耗大，絮凝体容易在加压和溶气过程中破碎，水中的悬浮粒子容易在溶气罐填料上沉积和堵塞释放器。

因此，目前已较少采用。

仅对部分进水加压，是从源水总量中抽出10～30%作为溶气用水，其余大部分先进行混凝处理，再通入气浮池中与溶气水混合进行气浮。

这种流程的气浮池常与隔板混凝反应池合建。

它虽避免了絮凝体容易破碎的缺点，但仍有溶气罐填料和释放器易被堵塞的问题，因而也较少采用。

部分回流水加压，是从处理后的净化水中抽出10～30%作为溶气用水，而全部原水都进行混凝处理后进行气浮。

这种流程不仅能耗低，混凝剂利用充分，而且操作较为稳定，因而应用最为普遍。

由于部分回流水加压气浮在工程实践中应用较多，并且节省能源、操作稳定、资源利用较充分，所以本次设计采用部分回流水加压气浮流程。

在溶气罐的选择方面：压力溶气气浮的供气方式可分为空压机供气、射流进气和泵前插管进气三种。

三种供气方式的选择应视具体情况而定。

一般在采用填料溶气罐时，以空压机供气为好。

反之，当受水质限制而采用空罐时，为了保证较高的溶气效率，宜采用射流进气；而当有高性能的溶气释放器能保证较高的溶气利用率，且处理水量较小时，则以泵前插管进气较为简便、经济。

本设计由于采用空压机供气，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．溶气水需用量12()0.02(16010)780111.2(1)15.7(0.6 3.91)a G S S Q S q mg d C f p -⨯-⨯===⨯-⨯⨯-式中：G/S ——气固比， G/S=0.02m a xQ ——最大设计进水量，max Q ＝7803/m d =32.53/m h 21,S S ——分别为原水、出水SS 浓度 1S ＝160mg/L ,2S =10 mg/LP ——溶气压力，MPaf ——溶气效率，取0.6a C ——空气在水中的饱和溶解量，30℃下a C ＝15.7L/3m2．实际供气量a q K t P 111.217.664Q ==9241.3L d0.85η⨯⨯=空气 式中：a Q ——实际所需供气量，L 空气/dη——溶气效率，在30℃和3～52/cm kg 表压下，取填料罐η＝0.853.空压机选型Qa ′=1.25Ψ×Qa/60000=1.25×1.4×9241.3/2400000=0.00673m 3/min式中：'a Q ——空压机额定供气量， min /3m ψ——空压机安全系数，一般取1.2~1.5,这里设计取ψ＝1.41.25——空气过量系数根据额定供气量'a Q ＝0.00673m 3/min 和操作压力0.4MPa ， 选择电动标准型EAS10空压机2.2.2溶气罐按过流密度计算：1） 溶气罐直径（内径）0.2d D m ==≈ 式中：d D ——溶气罐内径，mL ——过流密度，h m m ⋅23/，这里取填料罐L ＝120h m m ⋅23/2） 溶气罐高度H=2h 1+h 2+h 3+h 4式中：1H ——罐顶封头高，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：δ++=211h h Hh 1 ：曲面高度 ；h 2:直边高度δ：壁厚 。

由d D ＝0.20 m查表取 h 1＝100 mm h 2=0mm δ=12mm则112100121120.112H h h mm m δ=++=+==2H ——罐底封头高度3H ——布水区高度，取3H ＝0.25m4H ——溶气区高度，取4H ＝1.0m则H=2h 1+h 2+h 3+h4=2*0.112+0.3+1+1=2.524m12H D=，符合高径比应大于2.5～4 选用上海环境保护设备厂生产的RG －400型溶气罐，采用阶梯环填料。

2.2.3气浮池(1) 气浮池用挡板或穿孔墙分为接触室和分离室① 接触区容积Vc3c +q 3.12m 246T V ⨯==⨯2（Q ） 2T --气浮池内接触时间，T 2=5 min② 分离区容积Vs3s S (Q+q)T V =9.38m 246⨯=⨯ s T --分离室内停留时间，T 2=15 min③ 气浮池有效水深2h 2s s h v T =⨯ =1.35m④ 分离区面积A s 和长度L 22Vs As==6.95m H取池宽B=2.5m ，则分离区长度:L2= As/B=2.78 接触区面积A c 和长度L 11Vc Ac==2.31m H Ac L 0.93m H == ⑤ 浮选池进水管：Dg=200,v=0.9947m/s⑥ 浮选池出水管：Dg=150⑦ 集水管小孔面积S 取小孔流速v 1=1m/s()R 1Q Q 3600v 0.01m 24S +=== 取小孔直径D 1=0.015m ，则孔数214S n 57.73.14D ⨯==⨯个孔数取整数，孔口向下，与水平成45°角，分二排交错排列⑧ 气浮池总高：1230.4 1.350.3 2.05H h h h m =++=++=1h ——保护高度，取0.3～0.4m 。

本设计中取1h =0.3m2h ——有效水深，m ；3h ——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4m ，气浮池壁厚度取400mm ，则刮渣机跨度应为 4+0.4=4.4m 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(Q max +q)/πu]1/2=[4×(780+111.2)/86400×π×1.5]1/2=0.094m=94mm（2）集水装置本设计中气浮池的集水装置采用φ200的铸铁穿孔管。

集水管中心线局池底200mm ，相邻两管中心距为0.5m ，沿池长方向排列。

2 2.72 5.441.50.5L n === 取6根 核算中心距：2.720.456m = 气浮池集水管根数取6根，这每个集水管的集水量：q 0=(Q max +q)/6=(780+111.2)/(86400×6)=0.0069m 3/s集水孔孔口流速：取25.0,96.0==h μs m gh /13.25.08.9296.020=⨯⨯==μυ每个集水管的孔口总面积：取63.0=εW=q 0/εv 0=0.0069/(0.63×2.13)=0.0051m 2单个孔眼面积：取d 0=18mm=0.018m 2422001054.2018.044m d w -⨯=⨯==ππ则每根集水管的孔眼数：n=w/w 0=0.0012/2.54×10-4=4.8 取5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=2.62m ，则孔距：l 0=L/(n 0/2+1)=2.62/3.5=0.75m3.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。