竖流式气浮池课设.doc

环保设备设计与应用加压溶气气浮设备课程设计 学 院：环境与化学工程学院 专业班级：环境工程01班 姓 名：张 浩 学 号：41304040110 指导老师：王理明目录第一章设计任务书11.1 设计题目11.2 设计资料11.3 设计内容11.4设计成果1第二章设计说明与计算书22.1 设计原理及方案选择22.1.1设计原理22.1.2方案选择32.2设计工艺计算42.2.1供气量与空压机选型42.2.2溶气罐52.2.3气浮池62.2.4附属设备7第三章参考文献9第四章设计心得9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（竖流式）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30。设计水量520m3/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）气浮系统平面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2550。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竖流式气浮池，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. 设计流量 Q=Q设/24=520/24 =21.7m/h2.加压溶气水量Qp=Q*R 式中 Qp-加压溶气水量，m/h R-实验条件下的回流比3.气浮所需空气量 式中 Qg-气浮所需空气量 ，L/h -实验条件下的释气量，L/m -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1.2.4.空压机额定气量 式中-安全与空压机效率系数，一般取1.2-1.5，本设计取1.4故选用Z-0.025/6型空气压缩机。2.2.2溶气罐1.溶气罐直径（内径） 式中：-溶气罐内径，m I-过流密度，m/(m2h)，填料罐I一般取100-200m/(m2h) 这里取填料罐I150m/(m2h)2.溶气罐高度 式中：-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【JB115473】规定，封头高度与公称直径的关系： 式中：h1 ：曲面高度 ；h2:直边高度；：壁厚 由0.19 m 查表取 h1125 h2=25 =8 则 H2-布水区高度，一般取0.2-0.3m，取0.25 H3-贮水区高度，一般取1.2-1.4m, 取1.2 H4-填料层高度，当采用阶梯环时，可取1.0-1.3m。本次取H41.1m则 =2.866m ，符合高径比应大于2.54故选用上海同济大学水处理技术开发中心附属工厂生产的TR2型溶气罐，采用阶梯环填料。2.2.3气浮池气浮池用挡板分为接触室和分离室1.接触区 接触区直径dc Vc-水流平均速度，取10mm/s 接触池容积Vc Tc-分离室内停留时间，Tc=5 min 接触区高度 2.分离区 分离区直径ds Vs-分离区的水流速度，取2mm/s 分离区容积Vs 分离区高度Hs 3. 气浮池直径D 4.气浮池容积W 5. 气浮池总高H H=h1+h2+h3=0.4+1.8+0.3=2.5m保护高度，取0.30.4m。本设计中取=0.4m 有效水深，取2.5m； 池底安装出水管所需高度，取0.3。 图1 气浮池计算草图2.2.4附属设备1.刮渣机选型气浮池直径为2.4m，气浮池壁厚度取400mm，则刮渣机跨度应为1.2+0.4=1.6m此设计为圆柱形气浮池，所以采用TQ-2行星式刮渣机刮渣，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)u/1/2=4(520+4.3424)1.5/864001/2=117mm取进水管径为200mm。（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。集水管中心线局池底200mm，相邻两管中心距为0.5m，沿池径方向排列。 取6根核算中心距：气浮池集水管根数取6根，这每个集水管的集水量：q0=(Qmax+q)/6=(520+104.2)/(864006)=0.0012m3/s集水孔孔口流速：取每个集水管的孔口总面积：取W=q0/v0=0.0012/(0.632.13)=0.0009m2单个孔眼面积：取d0=18mm=0.018m则每根集水管的孔眼数：n0=w/w0=0.0009/2.5410-4=3.5 取4个由于孔眼沿管长开两排，两排孔的中心线呈夹角。集水管的有效长度L=2.62m，则孔距：l0=L/(n0/2+1)=2.62/3=0.87m3.溶气释放器由于本设计采用回流水加压系统，回流水SS10mg/L，故选用TS78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。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。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