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标题: THK引气气浮系统的研制与应用 [打印本页]

作者: wHuT灬枫少 时间: 2012-12-20 17:52
标题: THK引气气浮系统的研制与应用
1 　引气气浮技术概述
  引气气浮 ( INDUCED AIR FLOTATION 简称
  THK)是一种新的机械碎气气浮技术 ,是专门为除
  去工业和城市生活污水中的油脂、胶状物和固体
  悬浮物所设计的系统 ,主要用于污水的预处理。
  THK系统是美国 HydroCal 环保公司于 1985 年发
  明的新技术 ,它能有效解决溶气气浮(简称 DAF)
  存在的问题 ,因此逐步在美国市场上推广。采用
  DAF法处理工业污水时 ,空气溶解到水中的过程
  常受到各种因素的限制, 而且 DAF 系统中所用
  的空气压缩机和循环水泵不仅要消耗大量的电
  能 , 而且由于释放器易堵塞 , 还给设备管理和维
  护造成困难。
  由于 THK系统采用独特的技术 ,简单地把空
  气以微细气泡状态(不是溶解于水中) 引入系统
  中 ,不需要空压机、溶气罐和循环水泵 ,空气是通
  过吸气管自然地进入气浮系统 ,也无需释放器 ,因
  而 THK系统具有全方位的优势。
  2 　THK系统
  2. 1 　THK系统的组成
  THK系统主要由气浮池、进料口、药剂进口、
  曝气机、刮渣机、螺旋输送器、排渣口及出水口等
  组成 ,其结构示意图见图1。
  1.进料口　 2.药剂进口　 3.曝气机
  4.刮渣机　 5.螺旋输送器6.可调堰板　 7.出料口　 8.溢流槽
  9.排渣口　 10.气浮池　 11.回流管
  图1　THK系统结构示意图
  2. 2 　THK微细气泡的产生
  THK系统微气泡的产生是利用空气通过输
  送管底部散气叶轮的高速旋转在水中形成一个真
  空区 ,液面上的空气通过曝气机被吸入水中去填
  补真空 ,依靠曝气机的叶片把空气粉碎成气泡 ,并
  螺旋地上升到水面。
  3 　THK系统与常规 DAF 系统的性
  能比较
  3. 1 　 DAF系统介绍
  DAF系统为溶气气浮法 ,分为真空式和压力
  溶气气浮法。真空式气浮法是利用抽真空的方法
  迫使在常压下溶解的空气以气泡的形式释放出来
  供气浮使用。由于常压下空气在水中的溶解度较
  92
  第15卷1期
  2002年2月
  城市环境与城市生态
  URBAN ENVIRONMENT &URBAN ECOLOGY
  Vol 15 ,No. 1
  Feb. 　 2002
  X 　收稿日期:2001 - 08 - 15低 ,气泡释放量受到限制 ,再加上设备需密闭 ,运
  行检修困难大 ,因此很少采用。压力溶气气浮法
  是在加压情况下 ,增大空气在水中溶解度 ,然后通
  过释放器骤然减压释放 ,产生的微气泡与悬浮物
  粘附而得以上浮。压力溶气气浮技术在我国应用
  较多 ,其系统工艺流程见图2所示。
  1.吸水井　 2.加压泵　 3.空压机　 4.压力容器罐
  5.减压释放阀　 6.浮上分离池　 7.原水进水管　 8.刮渣机
  9.集水系统　 10.填料层　 11.隔板
  图2　压力溶气气浮工艺流程图
  由图2可知 ,DAF系统主要由水泵(加压泵) 、
  空气压缩机、压力溶气罐、溶气释放器和气浮池等
  部分组成 ,其中压力溶气罐压力一般为 0. 3 - 0. 6
  MPa。
  3. 2 　THK系统与DAF操作性能的比较
  由于DAF系统的附属设备较多 ,而且对溶气
  罐的压力有较高的要求 ,因而造成DAF系统存在
  着占地面积大、操作复杂的缺点。而 THK系统仅
  需一台 THK引气气浮设备即可完成。整个气浮
  过程操作十分简单 ,根本不需要其它附属设备。
  下面以处理污水 100 m3
  / h 为例来比较 THK系统
  与DAF系统的各方面性能 ,见表1所示。
  表1　THK与常规DAF性能比较
  项目 THK 常规DAF
  电耗 2. 8 kW 22. 4 kW
  占地面积 19. 3 m2
  60 m2
  操作非常简单复杂
  适宜和范围对SS无限制低SS≤ 200 mg/ L
  构造简单复杂
  处理效果出水SS一般
  ≤ 20 - 30 mg/ L
  出水SS一般
  ≤ 20～30 mg/ L
  停留时间 15 min 30～50 min
  气泡大小 0. 5～100μ 1～50μ
  对气泡尺寸要求不一定均匀越均匀越好
  反应池不需要需要
  日常维修很少需要经常需要
  工作危险性无压力设备有压力设备
  噪音无大
  由表1可知,THK与DAF相比具有以下优点:
  (1)操作简单。没有复杂的机器设备 ,自动化
  程度高 ,基本不需要人工的参与。这个系统由两
  套机械组成 ,不象DAF溶气气浮系统包括压力容
  器、空气压缩机和循环泵等许多必需设备。
  (2)操作弹性大 ,适应悬浮物浓度范围广。由
  于 THK系统产生的气泡数量为DAF的4倍 ,因此
  THK系统对废水悬浮物浓度无特殊要求 ,仅需进
  水量即可完成设计。
  (3)运行费用低。THK系统的能耗较低 ,仅相
  当于DAF的1/ 8～1/ 10 ,可节省运行成本的 40 %
  ～90 %。
  (4)配套完整性好。占地面积小。安装位置
  较随意 ,地面、地下或高处均可安装。
  (5)无噪音。
  4 　THK系统的国产化生产
  前已述及 , THK引气气浮系统不仅设备简
  单 ,而且操作和维修都非常容易 ,特别适合中国国
  情 ,是工业界进行污水预处理的最佳选择。但从
  美国直接进口的设备价格比较昂贵。为降低设备
  成本 ,使 THK在中国得到更为广泛的推广 ,我院
  与有关方面经过深入探讨达成代理和在天津定点
  生产协议。为保证 THK设备生产质量 ,在天津的
  生产分三阶段进行 ,第一阶段 ,从美国进口曝气
  机、电机、螺旋输送器、刮渣机及驱动链轮 ,其它设
  备国内配套。第二阶段 ,仅从美国进口曝气机 ,其
  它设备全部国内配套。第三阶段 ,实现 THK设备
  的全部国产化。目前第二阶段工作已完成 ,国产
  化水平已达到80 %～90 %。
  在 THK国产化生产过程中 ,我们组织各专业
  科技人员对 THK设备的生产工艺作了系统的分
  析和认真研究。尤其对国内生产和配套的零部件
  都进行深入的探讨 ,结合我国的实际情况和有关
  国家标准、规范 ,对某些零部件的原材料以及公差
  配合、零件的表面粗糙度等作了相应的调整。目
  前已有多台国产化 THK设备投入运行 ,经过生产
  实际应用表明 ,国产 THK设备性能良好 ,各项指
  标均达到国外产品同等水平。
  5 　THK系统在污水处理中的应用
  自生产的国产 THK投放市场以来已得到使
  用厂家的一致好评 ,并受到业内人士的极大关注 ,
  现就采用国产化 THK的应用情况作扼要介绍。
  北京某玻璃纤维有限公司污水处理工程主要
  承担该公司拉丝过程中所产生的污水和生活污水
  的处理 ,污水中主要污染物为浸润剂的通常成分:
  聚丙烯酸酯和 V - 缩水甘油醚基丙基甲氧基烷
  等。其处理工艺流程如图3所示。
  03 　　城市环境与城市生态　 15卷1期　 2002年图3　玻璃纤维废水处理工艺流程图
  表2列出了药剂的选择过程和污水经 THK
  处理前后的有关水质指标。由表可知 ,污水经
  THK气浮处理后 ,COD 和 SS 的去除率分别达到
  91 %和 71. 4 % ,污水的 COD 值由 560 mg/ L 下降
  至 160 mg/ L ,极大地减轻了生物处理的有机
  负荷。
  表2　玻璃纤维废水处理药剂的确定
  药剂种类絮体
  情况
  气浮对 SS
  去除情况
  SS(mg/L)
  进
  水
  出
  水
  SS
  去除
  率( %)
  气浮对 COD
  去除情况
  COD(mg/L)
  进
  水
  出
  水
  COD
  去除
  率( %)
  絮体
  性质
  絮体对
  微气泡
  的粘附
  性
  PAC + NaOH
  + PAM 大、好 300 270 10 亲水性不好
  PAC + NaOH +
  Magnaflor
  (1011)
  大、好 300 25 91 560 160 71. 4 憎水性好
  　　THK对造纸、机加工和炭黑生产废水的处理
  效果分别见表3、表4。
  表3　昆明某造纸废水采用 THK处理效果
  项目 COD(mg/ L) SS(mg/ L)
  进水水质 457. 9～1 100 362～1 086
  出水水质 132. 5～134. 8 13. 4～18. 4
  去除率( %) 70. 5～87. 8 96～98
  表4　天津某机加工废水和某炭黑厂采用 THK处理效果
  项目
  THK进水
  机加工
  废水炭黑厂
  THK出水
  机加工
  废水炭黑厂
  去除率( %)
  机加工
  废水炭黑厂
  水量(m3
  / h) 5 6 5 6
  油(mg/ L) 1000 30. 0 9 1. 0 99 97
  COD(mg/ L) 4000 1700 450 400 89 76
  SS(mg/ L) 800 500 20 25 98 95
  pH 8～9 8. 4 6～9 6～9
  　　通过上述工程的实际应用证明 ,THK系统应
  用领域相当广泛 ,对 COD、 SS和油等污染物的去
  除非常有效 ,SS和油的去除率可分别达到 91 %～
  98 %和 97 %～99 % ,出水 SS 一般小于 20～
  30 mg/ L ,具有优良的技术性能。
  6 　结论
  通过对 THK设备的消化、吸收以及对其气浮
  效果的进一步研究 ,主要结论如下:
  THK引气气浮系统是美国最近发明的水处
  理设备 ,该系统不仅设备简单、能耗省 ,而且操作
  和维修也非常容易 ,特别适合我国国情。通过对
  THK系统的引进、消化、吸收和在工业废水处理
  上的应用研究、产品的一级代理等过程已实现
  THK设备的成套和系列化生产 ,目前国产化水平
  已达到80 %～90 %。
  THK系统能有效解决溶气气浮存在的问题 ,
  它通过先进的新型曝气机完成气浮过程 ,无需增
  压泵、空压机、溶气罐、释放器等附属设备。不仅
  占地面积少、运行费用低 ,而且不易发生堵塞现
  象。整体技术性能远远优于常规 DAF 溶气气
  浮法。
  由于 THK系统采用一种新的机械碎气技术 ,
  产生的微细气泡数量为常规DAF的 4 倍 ,对废水
  中悬浮物含量无特殊要求 ,操作弹性大。
  多项污水处理工程应用表明 ,THK可用于多
  种行业的污水处理 ,对 COD、 SS和油等污染物的
  去除稳定且高效 , SS 和油的去除率可分别达到
  91 %～98 %和97 %～99 % ,出水SS一般小于20～
  30 mg/ L ,具有优良的技术性能。

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