气水混合室式气浮装置运行性能试验研究

气水混合室式气浮装置运行性能试验研究

过去，对油处理的研究主要集中在射流浮选法、油流离失所法、复合聚吡咯法和超滤膜上。近来一种新型的负压气浮技术,以占地面积小、能耗低、噪声小、处理效果好等优点,受到关注,对此项技术的研究也越来越多。笔者利用负压气浮原理,开发出一套气水混合室式气浮装置,并设计制作出实验室模型,利用该模型针对含油废水进行了一系列的室内试验研究,取得了令人满意的结果。1气浮废水处理工艺流程气水混合室式气浮实验装置见图1。试验模型的工作水深指出水口到气水混合室底面的高度;气水混合室底面直径76mm,高50mm;导向叶片长度17.5mm。各种气浮过程都包括气泡产生、气泡与颗粒(固体或液滴)附着及上浮分离三个连续的步骤。电机带动轴、气水混合室和导向叶片(导向叶片是空心管状)高速旋转,在气水混合室内外形成负压区。空气由进气孔吸入,沿套筒内壁,进入气水混合室,而废水由进水槽吸入气水混合室。在气水混合室中,空气与废水完全混合后,被导向叶片甩出,形成微气泡,再经过整流板稳流后,在接触室(气水混合室附近的紊流区)中污染物质与微气泡接触,附着在气泡上,上浮到分离区(接触室以上,出水口以下的区域)经出水口流到水箱。浮渣由刮渣机刮除,清水由淹没式出水堰进入出水管,排出。水箱底部的沉渣连同部分废水因叶片周围的负压区的存在而重新被吸入接触室中,再次进行气浮处理。整个过程反复进行。2试验与研究2.1水样前处理后的水样去除率应用试验模型,对从成都机务段取回的废水进行气浮处理。试验1当工作水深为30cm时,分别测试进水水样(1#进水)和电机转速为900r/min时出水水样(1#出水)。试验2当工作水深为40cm时,分别测试进水水样(2#进水)和电机转速为600r/min(2-1#出水),900r/min(2-2#进水),1200r/min(2-3#出水)时的出水水样。试验结果见表1。石油类物质是去除的难点,也是我们关注的重点。从出水水样的数据比较及去除率情况来看,石油类物质,SS及CODCr的去除情况很好,去除率很高(900r/min时除油率达95%以上)。而且,石油类物质和SS的去除率在600r/min时较低,900r/min时最高,1200r/min时较900r/min时有较大的下降。2.2除油率的测定试验模型的处理能力的测试过程如下:首先向试验水槽中进废水,水深30cm(水槽长宽均为1.5m),即进废水0.675m3,启动实验模型,使其正常工作后,逐步将转速调节到600r/min。2min后,每隔1min取水样一次,测其除油率,试验结果如图2。由图2得,除油率为90%时的工作时间约为3.9min,按下式计算转数为600r/min时试验模型单位时间的处理量为P=QρtΡ=Qρt式中:P为实验装置的单位时间的处理量;Q为废水的处理量;ρ为废水的密度;t为处理时间。同样的方法测得试验模型在900r/min和1200r/min时单位时间内的处理量如表2。试验模型的电机功率为2.5kW,在最佳转速900r/min的时,单位时间的处理量为18t/h,较传统加压溶气气浮法的能耗约减低12%。同时,占地面积约减少66%。3试验结果的分析3.1转速、污染物的去除由表1中2-1#,2-2#和2-3#出水水样情况的比较,不难发现转速过高或过低对去除石油类物质和SS都是不利的。导致这种现象的原因是影响试验模型去除率的因素主要是进气量和气泡的直径的大小。进气量越大,气泡的直径越小,试验模型的去除率就越高。以工作水深为35cm为例,试验模型的转速与污染物的去除率的情况如图3。当转速为500r/min左右时,试验模型开始曝气,刚开始由于转速小,对出水的扰动小,气泡的直径很小,但此时由于转速小,负压区产生的负压自然小,进气量也很小,所以总的去除率不高。随着转速的逐渐增加,虽然气泡的直径同时跟着略有增大,但总的进气量因转速的增大和负压区负压的增大,而有较大的增幅,所以去除率在增加。当转速在900r/min左右时,去除率达到最高。再随着转速的增加,气泡的直径超过0.5mm,虽然进气量还在增加,但去除率开始下降。因此试验模型的最佳转速应取为900r/min。3.2最佳转速的确定试验结果表明,在工作水深为0.35cm时,达到最佳处理效果的转速为900r/min。在实际工程中气浮装置的工作水深约为1.1～1.6m(轴长1.5～2.0m),由于工作水深增大,进气所需要达到的负压值也相应地增大,故实际工程中的转速应该大于900r/min。在实验室条件下,测得不同工作水深时的最佳转速如表3。由上,总结出工作水深H和最佳转速的关系为H=αv22gΗ=αv22g式中:v为叶轮外缘线速度,m/s;α为压力系数。当α取1时,对应的v为进气转速,当α取0.3～0.5时,对应的v为最佳转速,。以上式计算的进气转速和最佳转速与试验值的偏差在5%～10%。4气水混合室式气浮装置工作温度的确定(1)气水混合室式气浮装置对含油废水的处理效率很高,达到最佳转速时,对SS和石油类物质的去除率能达到95%以上。(2)气水混合室式气浮装置单位时间的处理量很大,达到最佳转速900r/min时