平流式加压溶气气浮池计算

平流式加压溶气气浮池计算

气浮技术是污水处理中高效去除悬浮物、油类及胶体污染物的核心工艺，平流式加压溶气气浮池（PSAF）凭借结构简单、处理效果稳定、适应性强等特点，在工业废水处理中广泛应用，本文系统阐述PSAF的设计计算方法，涵盖基本原理、关键参数及设计步骤,为工程应用提供参考。

基本原理与工艺流程

平流式加压溶气气浮池通过加压溶气-微气泡吸附-固液分离的机制实现处理，其核心工艺流程包括：

1. 溶气系统：将空气在加压条件下溶解于水中，形成溶气水；
2. 溶气释放：溶气水通过减压释放装置（如释放器）减压，使溶解空气以微气泡形式释放；
3. 气浮分离：微气泡与水中悬浮颗粒结合，在浮力作用下上浮至水面形成浮渣层，经撇渣后出水；
4. 回流系统：部分出水回流至溶气罐，与空气再次混合溶气,循环利用。

设计参数与计算方法

设计需基于处理水量、进水水质及处理要求，主要计算参数包括设计流量、气浮池尺寸、溶气罐容积、回流比等。

设计流量计算

设计流量 ( Q ) 需考虑高峰负荷及水量变化系数，公式为：
[ Q = Q{text{max}} times (1 + alpha) ]
( Q{text{max}} ) 为最大设计流量（m³/h），( alpha ) 为变化系数（通常取1.1-1.3）。

气浮池尺寸计算

气浮池尺寸需满足处理流量、表面负荷及水力停留时间要求。

• 表面负荷率 ( q )：单位时间内单位面积的处理水量，一般取5-10 m³/(m²·h)；
• 气浮池面积 ( A )：
  [ A = frac{Q}{q} ]
• 池体尺寸：通常采用矩形结构，长 ( L )、宽 ( B )、深 ( H )（包括超高），长宽比 ( L/B ) 一般为3-5:1，水深 ( H ) 通常为2-4 m。
  • 长度 ( L = frac{A}{n} )（( n ) 为池格数，通常取2-4格）
  • 宽度 ( B = frac{A}{nL} )
  • 总深度 ( H_{text{总}} = H + text{超高} )（超高取0.3-0.5 m）

溶气罐容积计算

溶气罐容积 ( V ) 需满足溶气时间及空气溶解量要求：
[ V = Q times t times (1 + alpha) times frac{P_1 – P_2}{P1} times frac{rho{text{空气}}}{rho_{text{水}}} ]
( t ) 为溶气时间（min，通常取3-5 min），( P_1 ) 为溶气压力（MPa），( P2 ) 为常压（0.1 MPa），( rho{text{空气}} approx 1.293 , text{kg/m}^3 )，( rho_{text{水}} approx 1000 , text{kg/m}^3 )。

回流比计算

回流比 ( R ) 是溶气水量与原水量的比值，公式为：
[ R = frac{Q_{text{溶气}}}{Q} ]
通常回流比取20%-40%,根据处理效果调整。

设计示例

以某污水处理厂设计流量 ( Q_{text{max}} = 1000 , text{m}^3/text{h} ) 为例，计算过程如下：

运行注意事项

1. 进水水质波动：定期监测进水悬浮物浓度，调整溶气压力及回流比，确保处理效果稳定；
2. 溶气压力控制：过高溶气压力可能导致气泡过大，过低则气泡细度不足，需根据实际调整；
3. 气浮池水位控制：保持水位稳定，避免溢流或水位过低影响气泡与颗粒结合；
4. 浮渣处理：及时撇除浮渣，防止二次污染,浮渣可回收利用或进一步处理。

相关问答FAQs

1. 问：平流式加压溶气气浮池的表面负荷如何选择？
   答： 表面负荷率 ( q ) 是气浮池设计的关键参数，直接影响处理效果，一般工业废水处理中，表面负荷率可取5-10 m³/(m²·h)，具体选择需根据进水水质（如悬浮物浓度、油类含量）及处理要求确定，高悬浮物废水可适当降低表面负荷率（如5-7 m³/(m²·h)），以保证足够的停留时间；低浓度废水可提高表面负荷率（如8-10 m³/(m²·h)）以减小池体尺寸。

   

2. 问：溶气压力对气浮效果有什么影响？
   答： 溶气压力是影响气泡细度及溶气量的核心因素，溶气压力越高，空气溶解度越大，气泡粒径越小（通常压力从0.2 MPa升至0.5 MPa时，气泡粒径从100 μm降至30 μm以下），与悬浮颗粒的吸附作用越强，气浮效果越好，但过高的溶气压力会增加能耗及设备成本，通常工业设计中溶气压力取0.3-0.5 MPa，需根据处理水量、进水水质及经济性综合确定。