污水處理用去油氣浮裝置
摘要：從氣浮系統的分離設備、溶氣、釋放方式等方面， 分析 比較傳統氣浮設備的落后和HRA(W)F氣浮設備的先進。 溶氣氣浮是氣浮法中 應用 最廣泛的一種。溶氣氣浮就是設法在待處理水中通入大量密集的微細氣泡，使其與雜質、絮粒互相黏附，形成整體比重小于水的浮體，從而依靠浮力上至水面，以完成固液，液液分離的凈水 方法 。它在造紙、煉油、印染等行業的應用是非常廣泛的。 尤其近幾年來，HRA(W)F的氣浮設備已有十幾臺應用在 中國 造紙行業的白水處理中，它的的運轉效果令用戶非常滿意，但被用戶和環保設計部門高度重視卻是近兩年的事情。
關鍵詞：污水處理 去油 氣浮裝置
從氣浮系統的分離設備、溶氣、釋放方式等方面，分析比較傳統氣浮設備的落后和HRA(W)F氣浮設備的先進。
溶氣氣浮是氣浮法中應用最廣泛的一種。溶氣氣浮就是設法在待處理水中通入大量密集的微細氣泡，使其與雜質、絮粒互相黏附，形成整體比重小于水的浮體，從而依靠浮力上至水面，以完成固液，液液分離的凈水方法。它在造紙、煉油、印染等行業的應用是非常廣泛的。
尤其近幾年來，HRA(W)F的氣浮設備已有十幾臺應用在中國造紙行業的白水處理中，它的的運轉效果令用戶非常滿意，但被用戶和環保設計部門高度重視卻是近兩年的事情。因為過去HRA(W)F氣浮池只作為造紙設備的附屬設備而隨主機一齊引進，或只作為造紙行業的專用設備被引進。人們在當初認識它時，看到的可能只是它對紙漿的回收和利用，而忽略了它同時是一種防治污染的水處理的設備。另外一個原因是它高昂的價格，令中小型用戶不敢問津。近來隨著我國 經濟 的高速 發展 、環保治理、法規的健全、環保經費的加大投入和人們對環保認識的提高;匯絢公司與國內公司的合資、合作，也使產品的價格大幅度的降低。在幾乎沒有競爭對手的情況下，使HRA(W)F 的氣浮設備漸漸走俏。但許多用戶對它與傳統氣浮設備的區別，或換句話說，它到底好在那里還不太了解。為加快引進技術的國產化進程和推廣應用，先將該設備的結構原理、工藝流程及具體應用等介紹如下：
1.典型工藝流程:
原水泵3 從 原水池1中將原水提升到反應室4，絮凝劑在吸水管上投入，并經葉輪混合在反應室中進行絮凝，反應后的絮凝水通過孔墻進入接觸室，與來自溶氣釋放器的釋氣水相混合。此時水中的絮粒和微氣泡相碰撞粘附形成帶氣絮粒而上浮，并在分離區7進行固液分離。浮至水面的浮渣，由刮渣機刮至排渣槽9排出。清水則由穿孔集水管匯集到集水槽10后出流，部分清水經由溶氣水泵11加壓后進入溶氣罐12，在罐內與空壓機13的壓縮空氣相互接觸溶解，飽和溶氣水從罐底通過管道輸向溶氣釋放器5。
2. 基本設計參數：
① 表面負荷2-5m3/m2h ; ②回流比25-50%
③ 分離時間20-45min; ④溶氣壓力2-4bur(表壓);
⑤ 氣浮池深; ⑥反應時間10-15min;
3.設備在應用中的不足
①氣泡不能均衡地充斥到整個氣浮池分離區，對于長方形氣浮池，其后段的氣的氣浮效果是不太理想的，亦可稱"氣浮死區"。
②因氣浮池較深，為2.0-2.5m，而且要懸浮顆粒的VE>VE(VE在靜止狀態下，顆粒上浮速度：VE：水流在分離區下降速度)，才能有氣浮分離效果，所以決定了出水不能太快，停留時間較長，表面負荷低，致使氣浮池體積龐大。
③浮渣的清除是用刮沫機進行"一刀切"式清除，不論早浮上來的，還是晚浮上來的;不論浮渣層厚薄，均定期刮除，是一種以"不變應萬變"的"粗放式"工作方式，不但對水體有很大的擾動，對出渣的含固率也沒有保證。當刮渣方向與水流方向一致時，可能會跌落在氣浮池下游的浮渣很難再被浮起，直接 影響 出水水質;當刮渣方向與水流方向相反時，可能跌落的浮渣大部分跌落在接觸區，這時仍可由接觸區上升的帶氣絮粒將其再次托起，但進水水流對逆向刮渣的沖擊要比順向刮渣大，這也破壞了已浮起的懸浮物，徙然增加氣浮池的負荷。
④"動態"進水，"動態"出水，對水體的擾動很大。
⑤通過對過去應用氣浮池的調查，選用的參數-氣固比都偏低，致使出水懸浮物濃度偏高，出渣含固率偏低。而氣固比的提高要通過增大固流水量、提高溶氣效率、增大容器壓力來實現，而這些都會增加溶氣罐的制造難度-體積要增大，耐壓要增高。
⑥對于溶氣罐，為了提高罐的容積利用率，在罐內加設各種填料，以增加氣、液兩相的接觸面積，但靠加填料使面積的增加是有限的，溶氣水在罐內的停留時間仍長達2-4分鐘，致使罐內的體積增大，制作、運輸、安裝都不方便。
⑦因為進入溶氣罐那的加壓水一般都是回流水，回流水中還含有一定量的懸浮物，所以罐內的填料要定期更換或清洗，否則會發生堵塞。
⑧只意識到："溶氣罐的水位必須妥加控制，水位不能淹沒填料層，但也不宜過低，以防在出水中帶出大量的氣泡"，帶出的大量氣泡之所以有害，是因為它們在氣浮池內的上升過程中，將產生劇烈的水力攪動，產生的慣性沖擊力不僅不能使氣泡很好地附著在顆粒表面，反而將撞碎礬花粒，甚至把附著的小氣泡撞開，但如果設法讓其帶出的是20-100pm的小氣泡呢?豈不變害為利!
⑨對微細氣泡的形成不是進行"疏"的方法，而是用"堵"的方法;不注重"溶"，而只在"釋"上做文章，片面依賴溶氣釋放器的作用，對溶氣釋放器的研制是精益求精。
⑩在氣浮池的接觸區，因每個溶氣釋放器的服務面積有限。需并聯多個溶氣釋放器，它們之間的最佳開啟難度難以調節一致，致使每個釋放器的出流量各異，且釋放出的氣泡大小不一致。
(11)廢水中存在的一些不易氣浮的固體顆粒會慢慢地沉積在分離區地池底，而池底部又沒有泥斗和污泥去除機械，所以沉積物無法及時排除，在沉積物底沉積越來越多，沉積高度超過穿孔集水管底開孔時，沉積物會被澄清水帶出，造成出水中懸浮物增多，出水再次被污染。
(12)因為白水中含有表面活性物質和其它藥劑，因此在生產中和輸送過程中會產生泡沫。當白水進入反應室時，由于反應時間偏長，流速偏慢，白水中的泡沫上浮時把部分纖維一起上浮至池 ，浮漿在反應室表面越集越多，越來越厚，造成反應室浮漿腐敗，產生硫化氫臭味，影響環境。
二、HRA(W)F氣浮設備
1、結構原理
結構: N1-進水口; N2-排渣口; N3-出水口; N4-排混口; N5-迴流口;
1.浮選槽
不銹鋼制圓筒槽,具有足夠強度以承受滿水重量.
2.中央旋轉軸承
經特殊設計并精密制造之中央旋轉軸承,支撐整個浮選槽旋轉部分機件一半之重量,能完全承擔及導引選機于任何情況下正常運轉,其中間部分同時作為進流水管道.
3.分水器
調整分配進流水進入浮選槽,以促進進流水均勻穩定并進行浮選作用.上設幾個可調式滑門及一個排氣閥,以便于調節進流水均勻擴散整個槽面及釋放過剩空氣.底部及槽內緣處設有刮板,以刮除沉淀污泥粘附于槽壁的污泥至污泥坑排除.
4.整流柵
角鋼制成,固定于旋轉操縱臺,可進一步消除流水之擾動現象.
5.出水管
由三支以上方管制成,設于出槽近底部處,連同出水槽一起旋轉,使澄清水穩定地流入出水槽.
6.出水槽
由鋼板制成,下設橡膠墊,使緊密地與浮選密合,有效地隔離處理水與澄清水,避免澄清水二次污染
7.液位調整堰
由鋼板制成,藉底部之升降器支撐并可調整浮選槽內液位高低,以控制浮除半刮渣量及含水率,使整個操作更具彈性.
8.升降裝置
由三具螺旋升降器組成,裝設于浮選槽底部,藉由傳動機構配合手輪,可輕易地作液位的調整.
9.旋轉操作臺
以槽型鋼主梁組成的鋼橋,跨越于浮選槽中心至槽旁,懸載所有運轉機件,并敷設花紋板及扶手,提供操作及取樣之便利.
10.浮除斗及其驅動設備
1) 經特殊設計之高效率浮除斗,可由一片以上的盛斗組成,借助驅支裝置驅動旋轉,將上浮的浮渣刮起并流入中心管,靠重力排放至污泥槽.
2) 變速驅動裝置,其調整范圍為1:6.
3) 驅動裝置由馬達,變速機及減速機組成, 減速機為全密封油潤式,藉鏈條驅動浮除斗.
11.周邊回轉驅動裝置
由馬達,變速機及減速機組成, 減速機為全密封油潤式, 藉鏈條驅動滾輪,以浮除槽中心為軸街,產于浮選槽之邊緣軌道上. 變速器的變速調整范圍為1:6,可調整繞行速度,以確保槽內處理水于無流速狀態下清除.
12.玻璃視窗
裝設于浮除槽壁,便于視察槽內膠羽上浮狀況,以提供操作調整之 參考 .
13.回轉繼電器
由滑動銅塊,碳刷,軸承等組成,用來供應所有驅動裝置所需之電源.回流水(澄清水)經回流加壓泵壓送入溶氣管入口，沿管內以切線方向推進至末端出水口排入浮選槽中，壓縮空氣自管底散氣板送入與回流水完全地混合溶入。
中央旋轉部分包括進水口、出水口和污泥去除機械，這部分和旋轉泥斗以和進水流速一致的速度沿池旋轉。
源水從池中心的旋轉接頭進入，通過配水器布水。配水器的移動速度和進水流速相同，這樣就產生了"零速度"，我們定義為"零速原理"。這一原理的 應用 是本設備的關鍵，這樣進水不會對源水產生憂動，使得顆粒的懸浮和沉降在一種靜態下進行。
收集浮渣的螺旋泥斗也是一項專利，它收集的浮渣靠重力作用排放到靜止的中央部分。根據氣浮池直徑的大小和浮渣的厚薄，旋轉泥斗亦可分別選用一斗、二斗或三斗的結構形式。
清水由集水管排出，集水管連在中央部分和它一起旋轉，這樣源水的氣浮分離時間就是中央旋轉部分的回轉周期。連在移動的配水器上的刮板將池低和池壁上沉泥刮集到泥斗中，定期排放。行走部分和泥斗的轉動由調速電機驅動，中心滑環供電。
2.基本設計參數
① 表面負荷9.6-12m3/m2h;
②回流比20%-40%;
③分離時間3-5min;
④ 溶氣壓力6-7.5bar(表壓);
⑤ 氣浮池深650mm;
⑥氣浮池有效水深550mm
3.設備在應用中的優點
① 微細氣泡與絮粒的粘附發生在整個氣浮分離過程，也就是說沒有"氣浮死區"
② 應用"淺池 理論 "進行設計，池深只有650mm，有效水深<550mm，進出水的巧妙隔離VE、VF的限制，氣浮分離的時間3-5分鐘，使設備的占用空間大幅度減小，以同樣處理量7000m3/d的造紙白水為例，傳統氣浮池的占用面積為115(95+20)m2，HRA(W)F氣浮池的占用面積約為51m2。
③ 浮渣的清除，用螺旋泥斗，清除的浮渣在某一時刻總是池內浮起時間最長的浮渣。換句話說，也就是此處固、液分離最徹底，而且浮渣是隨時清除，隔離排除，對水體幾乎沒有擾動，另外，通過調速電機調節，螺旋泥斗的自轉周期 The 浮渣的厚薄有嚴格的匹配關系，非常靈活，機動。
④ "靜態"進水，"靜態"出水，對水體的擾動非常小。
⑤ 在一定的程度上，氣固比較大，使出水懸浮物的濃度越低，浮渣含固率越高。因為KROFTA氣浮池應用了新的溶氣機理，在溶氣管體積比傳統氣浮池配備的溶氣罐小12-17倍的情況下，氣固比反而高2-3倍。
⑥ 溶氣罐的新溶氣機理是：利用一特制結構，先把壓縮空氣切割成微細氣泡，然后在擾動非常劇烈的情況下與加壓水混合和溶解。這時空氣在溶氣管內以兩種形式存在，一種形式是溶解在水中(此處與溶氣罐類似，不過溶氣罐的停留時間是2-4分鐘，而溶氣管的停留時間是8-12秒，同時溶氣管內的氣、液被接觸面積要遠遠大于罐內的接觸面積)，另一種形式是微細氣泡以游離狀態夾 ，混合在水中，在氣浮時這種氣泡直接用于氣管，并且作為氣泡的主要來源，從溶氣水中釋放的微細氣泡加入到氣浮過程中去。這兩種途徑形成的微細氣泡數量要遠遠大于溶氣罐加溶氣釋放器的結構形式的數量，這也是兩種溶氣結構本質區別所在也是溶氣管結構不必要加溶氣釋放器的原因所在。
⑦ 溶氣管的特殊結構使其沒有填料堵塞的 問題 ，也沒有要加控制罐內水位高低的問題，因為在其治"標"的同時，也治于"水"，(空氣在溶解前已為微細化)。
⑧ 原水、溶氣和藥劑在加入氣管池本體前，已在一段管道內充分混合，氣泡及時均勻地彌散在懸浮顆粒中，避免了因多個閥門或溶氣釋放器地開啟度不一而造成地氣泡不均勻現象，也避免了因反應室的設置而帶來的浮漿腐敗等問題。
⑨ 池底設置了泥斗和排出管，中央回轉部分設置了池側和池底的刮泥機構，能保證池中的沉積物定期清除，對出水不會產生任何 影響 。
【結論：】
通過以上 分析 和比較，可以看出HRA(W)F氣浮設備與傳統氣浮設備相比有質的飛躍，是傳統氣浮設備的更新換代產品。該產品給我們帶來巨大的 經濟 效益和環境效益。對油田含油廢水撇油分離效率可達98%左右，對污泥濃縮分離優于常規污泥濃縮機。
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