氣水混合室式氣浮裝置運(yùn)行性能試驗(yàn)研究

氣水混合室式氣浮裝置運(yùn)行性能試驗(yàn)研究

過(guò)去，對(duì)油處理的研究主要集中在射流浮選法、油流離失所法、復(fù)合聚吡咯法和超濾膜上。近來(lái)一種新型的負(fù)壓氣浮技術(shù),以占地面積小、能耗低、噪聲小、處理效果好等優(yōu)點(diǎn),受到關(guān)注,對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的研究也越來(lái)越多。筆者利用負(fù)壓氣浮原理,開(kāi)發(fā)出一套氣水混合室式氣浮裝置,并設(shè)計(jì)制作出實(shí)驗(yàn)室模型,利用該模型針對(duì)含油廢水進(jìn)行了一系列的室內(nèi)試驗(yàn)研究,取得了令人滿(mǎn)意的結(jié)果。1氣浮廢水處理工藝流程氣水混合室式氣浮實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷墓ぷ魉钪赋鏊诘綒馑旌鲜业酌娴母叨?氣水混合室底面直徑76mm,高50mm;導(dǎo)向葉片長(zhǎng)度17.5mm。各種氣浮過(guò)程都包括氣泡產(chǎn)生、氣泡與顆粒(固體或液滴)附著及上浮分離三個(gè)連續(xù)的步驟。電機(jī)帶動(dòng)軸、氣水混合室和導(dǎo)向葉片(導(dǎo)向葉片是空心管狀)高速旋轉(zhuǎn),在氣水混合室內(nèi)外形成負(fù)壓區(qū)?？諝庥蛇M(jìn)氣孔吸入,沿套筒內(nèi)壁,進(jìn)入氣水混合室,而廢水由進(jìn)水槽吸入氣水混合室。在氣水混合室中,空氣與廢水完全混合后,被導(dǎo)向葉片甩出,形成微氣泡,再經(jīng)過(guò)整流板穩(wěn)流后,在接觸室(氣水混合室附近的紊流區(qū))中污染物質(zhì)與微氣泡接觸,附著在氣泡上,上浮到分離區(qū)(接觸室以上,出水口以下的區(qū)域)經(jīng)出水口流到水箱。浮渣由刮渣機(jī)刮除,清水由淹沒(méi)式出水堰進(jìn)入出水管,排出。水箱底部的沉渣連同部分廢水因葉片周?chē)呢?fù)壓區(qū)的存在而重新被吸入接觸室中,再次進(jìn)行氣浮處理。整個(gè)過(guò)程反復(fù)進(jìn)行。2試驗(yàn)與研究2.1水樣前處理后的水樣去除率應(yīng)用試驗(yàn)?zāi)Ｐ?對(duì)從成都機(jī)務(wù)段取回的廢水進(jìn)行氣浮處理。試驗(yàn)1當(dāng)工作水深為30cm時(shí),分別測(cè)試進(jìn)水水樣(1#進(jìn)水)和電機(jī)轉(zhuǎn)速為900r/min時(shí)出水水樣(1#出水)。試驗(yàn)2當(dāng)工作水深為40cm時(shí),分別測(cè)試進(jìn)水水樣(2#進(jìn)水)和電機(jī)轉(zhuǎn)速為600r/min(2-1#出水),900r/min(2-2#進(jìn)水),1200r/min(2-3#出水)時(shí)的出水水樣。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。石油類(lèi)物質(zhì)是去除的難點(diǎn),也是我們關(guān)注的重點(diǎn)。從出水水樣的數(shù)據(jù)比較及去除率情況來(lái)看,石油類(lèi)物質(zhì),SS及CODCr的去除情況很好,去除率很高(900r/min時(shí)除油率達(dá)95%以上)。而且,石油類(lèi)物質(zhì)和SS的去除率在600r/min時(shí)較低,900r/min時(shí)最高,1200r/min時(shí)較900r/min時(shí)有較大的下降。2.2除油率的測(cè)定試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷奶幚砟芰Φ臏y(cè)試過(guò)程如下:首先向試驗(yàn)水槽中進(jìn)廢水,水深30cm(水槽長(zhǎng)寬均為1.5m),即進(jìn)廢水0.675m3,啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?使其正常工作后,逐步將轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)到600r/min。2min后,每隔1min取水樣一次,測(cè)其除油率,試驗(yàn)結(jié)果如圖2。由圖2得,除油率為90%時(shí)的工作時(shí)間約為3.9min,按下式計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)為600r/min時(shí)試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛦挝粫r(shí)間的處理量為P=QρtΡ=Qρt式中:P為實(shí)驗(yàn)裝置的單位時(shí)間的處理量;Q為廢水的處理量;ρ為廢水的密度;t為處理時(shí)間。同樣的方法測(cè)得試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮?00r/min和1200r/min時(shí)單位時(shí)間內(nèi)的處理量如表2。試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷碾姍C(jī)功率為2.5kW,在最佳轉(zhuǎn)速900r/min的時(shí),單位時(shí)間的處理量為18t/h,較傳統(tǒng)加壓溶氣氣浮法的能耗約減低12%。同時(shí),占地面積約減少66%。3試驗(yàn)結(jié)果的分析3.1轉(zhuǎn)速、污染物的去除由表1中2-1#,2-2#和2-3#出水水樣情況的比較,不難發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速過(guò)高或過(guò)低對(duì)去除石油類(lèi)物質(zhì)和SS都是不利的。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是影響試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿コ实囊蛩刂饕沁M(jìn)氣量和氣泡的直徑的大小。進(jìn)氣量越大,氣泡的直徑越小,試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷娜コ示驮礁摺Ｒ怨ぷ魉顬?5cm為例,試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷霓D(zhuǎn)速與污染物的去除率的情況如圖3。當(dāng)轉(zhuǎn)速為500r/min左右時(shí),試驗(yàn)?zāi)Ｐ烷_(kāi)始曝氣,剛開(kāi)始由于轉(zhuǎn)速小,對(duì)出水的擾動(dòng)小,氣泡的直徑很小,但此時(shí)由于轉(zhuǎn)速小,負(fù)壓區(qū)產(chǎn)生的負(fù)壓自然小,進(jìn)氣量也很小,所以總的去除率不高。隨著轉(zhuǎn)速的逐漸增加,雖然氣泡的直徑同時(shí)跟著略有增大,但總的進(jìn)氣量因轉(zhuǎn)速的增大和負(fù)壓區(qū)負(fù)壓的增大,而有較大的增幅,所以去除率在增加。當(dāng)轉(zhuǎn)速在900r/min左右時(shí),去除率達(dá)到最高。再隨著轉(zhuǎn)速的增加,氣泡的直徑超過(guò)0.5mm,雖然進(jìn)氣量還在增加,但去除率開(kāi)始下降。因此試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖罴艳D(zhuǎn)速應(yīng)取為900r/min。3.2最佳轉(zhuǎn)速的確定試驗(yàn)結(jié)果表明,在工作水深為0.35cm時(shí),達(dá)到最佳處理效果的轉(zhuǎn)速為900r/min。在實(shí)際工程中氣浮裝置的工作水深約為1.1～1.6m(軸長(zhǎng)1.5～2.0m),由于工作水深增大,進(jìn)氣所需要達(dá)到的負(fù)壓值也相應(yīng)地增大,故實(shí)際工程中的轉(zhuǎn)速應(yīng)該大于900r/min。在實(shí)驗(yàn)室條件下,測(cè)得不同工作水深時(shí)的最佳轉(zhuǎn)速如表3。由上,總結(jié)出工作水深H和最佳轉(zhuǎn)速的關(guān)系為H=αv22gΗ=αv22g式中:v為葉輪外緣線速度,m/s;α為壓力系數(shù)。當(dāng)α取1時(shí),對(duì)應(yīng)的v為進(jìn)氣轉(zhuǎn)速,當(dāng)α取0.3～0.5時(shí),對(duì)應(yīng)的v為最佳轉(zhuǎn)速,。以上式計(jì)算的進(jìn)氣轉(zhuǎn)速和最佳轉(zhuǎn)速與試驗(yàn)值的偏差在5%～10%。4氣水混合室式氣浮裝置工作溫度的確定(1)氣水混合室式氣浮裝置對(duì)含油廢水的處理效率很高,達(dá)到最佳轉(zhuǎn)速時(shí),對(duì)SS和石油類(lèi)物質(zhì)的去除率能達(dá)到95%以上。(2)氣水混合室式氣浮裝置單位時(shí)間的處理量很大,達(dá)到最佳轉(zhuǎn)速900r/min時(shí)