目录
第一章设计任务书...................................................... 1..
1.1设计题目........................................................ 1..
1.2设计资料......................................................... 1.
1.3设计内容.........................................................
2.
1.4设计成果.........................................................
2.
第二章设计说明与计算书................................................ 2.
2.1设计原理及方案选择.............................................. 2.
2.1.1设计原理.................................................... 2.
2.1.2方案选择.................................................... 4.
2.2设计工艺计算..................................................... 5.
2.2.1供气量与空压机选型 (5)
2.2.2溶气罐...................................................... 6.
2.2.3气浮池...................................................... 7.
2.2.4附属设备.................................................... 9.第三章参考文献...................................................... 1.0第四章设计心得体会................................................. .1.1第五章附图.......................................................... 1.1气浮池的设计计算
第一章设计任务书
1.1设计题目
加压溶气气浮设备的设计（平流式）
1.2设计资料
某工厂污水工程拟用气浮设备代替二沉池，经气浮实验取得以下参数：溶气水采用净化后处理水进行部分回流，回流比0.2，气浮池内接触时间为5min,溶气罐内停留时间为3min,分离时间为15min,溶气罐压力为0.4Mpa，气固比0.02，
温度30 C。设计水量850mVd。
1.3 设计内容
（1）确定设计方案；
（2）气浮设备的设计计算；
（3）系统设备选型，包括水泵、溶气释放器、溶气压力罐、空压机及刮渣机等；（4）计算书编写，计算机绘图。
1.4 设计成果
（1）设备工艺设计计算说明书；要求参数选择合理，条理清楚，计算准确，并附设计计算示意图；提交电子版和A4 打印稿一份。
（2）气浮系统图和气浮设备结构详图（包括平面图、剖面图）；要求表达准确规范；提交电子版和A3打印稿一份。
第二章设计说明与计算书
2.1 设计原理及方案选择
2.1.1 设计原理
加压气浮法是在加压情况下，将空气溶解在废水中达饱和状态，然后突然减
至常压，这时溶解在水中的空气就成了过饱和状态，以极微小的气泡释放出来，乳化油和悬浮颗粒就粘附于气泡周围而随其上浮，在水面上形成泡沫层，然后由刮泡器清除，使废水得到净化。
根据废水中所含悬浮物的种类、性质、处理水净化程度和加压方式的不同，基本流程有以下三种。
1、全部废水溶气气浮法
全部废水溶气气浮法是将全部废水用水泵加压，在泵前或泵后注入空气。如
图1、图 2 所示。在溶气罐内空气溶解于废水中，然后通过减压阀将废水送入气浮池，废水中形成许多小气泡粘附废水中的乳化油或悬浮物而浮出水面，在水面
上形成浮渣。用刮板将浮渣连续排入浮渣槽，经浮渣管排出池外，处理后的废水 通过溢流堰和出水管排出。
图1全部的废水加压容器气浮（泵前加气）
图2全部废水加压溶气气浮（泵后加气）
全流程溶气气浮法的优点是：（a ）溶气量大，增加了油粒或悬浮颗粒与气 泡
的接触机会；（b ）在处理水量相同的条件下，它较部分回流溶气气浮法所需 的气浮池小，从而减少了基建投资。但由于全部废水经过压力泵，所以增加了含 油废水的乳化程度，而且所需的压力泵和溶罐均较其它两种流程大，因此投资和 运转动力消耗较大。
2、部分溶气气浮法
部分溶气气浮法是取部分废水加压和溶气，其余废水直接进入气浮池并在池 中
与溶气废水混合，如图3所示。其特点为：（a ）较全流程溶气气浮法所需的 压力泵小，故动力消耗低；（b ）压力泵所造成的乳化油量较全部溶气法低；
（c
）
气浮池的大小与全部溶气法相同，但较部分回流溶气法小。 MEN
岀水
也 1 剂
水射器
混
减压闻
浮透池
图3部分进水加压溶气气浮法流程
3、部分回流溶气气浮法
部分回流溶气气浮法是取一部分除油后的出水回流进行加压和溶气， 减压后 直
接进入气浮池，与来自絮凝池的含油废水混合后气浮， 如图4所示。回流量一 般为含油废水的25% ~50%。其特点为：（a ）加压的水量少，动力消耗省；（b ） 气浮过程中不促进乳化；（c ）矶花形成好，后絮凝也少；（d ）缺点是气浮池的 容积较前两种流程大。
为了提高气浮的处理效果，往往向废水中加入混凝剂或浮选剂， 投加量因水 质
不同而异，一般由试验确定。
水射爲
回 <25%-50%
图4部分回流溶气气浮流程
2.1.2方案选择
本设计采用平流式气浮池，以下来平流式气浮池分析带气絮凝体上浮分离过 程
的运动状态
津选池
进水
混凝捌 浮选池 出水
气
M
废水 加压爵
带气絮粒在接触室内通过浮力、重力与水流阻力的平衡作用后，取得了向上的升速U上。进入分离区后，又受到两个力的作用：一是水流扩散后由水平推力所产生的水平向流速U推；二是由于底部出流所产生的向下流速U下。这两种流速的合速度大小及方向决定了带气絮凝体或是上浮去除，或是随水流挟出。至于其中上升或下降的速度则视合成速度U合在纵轴上投影的大小。该速度影响了气浮的处理效果。絮凝体的大小，气泡的大小，气浮池体中水流向下的速度三者直接影响合成向上速度。合成向上的速度越大，气浮的去除效率越高，气浮池体的就越小，整个工程造价越低。要使上浮效果好，首先在池体中尽量降低U下。它可用扩大底部出流面积或提高出水的均匀度实现，随着底部的均匀集流、出流，水流到池未端U平约为零，这有利于上浮力较小的带气絮凝体的分离；如要提前实现上浮去除，应尽量降低u平，这可用扩大气浮池横断面的方式来实现。接着要处理好絮凝体的大小，通过加药混合，和絮凝反应来完成，应注意控制以下几个点，药剂的品种，投药量，药剂和污水的混合时间和混合强度，药剂的投加点，药剂和污水的反应时间和反应强度，产生的絮凝体的大小。另外还要控制溶气系统中气泡的大小。
本设计采用空压机供气，而且采用部分回流水加压工艺，因而采用溶气效果较好的填料罐。
2.2设计工艺计算2.2.1供气量与空压机选型
1. 气浮所需空气量
Qg = Q X R' X ac X 0
=850 X 0.02 X 40 X L2 三24
=34L/h
式中Qg------气浮所需空气量，L/h
Q——- 气浮池设计水量，m3/h
R' —- 实验条件下的回流比，%
ac ----- -实验条件下的释气量，L/m3
------水温校正系数，取1.1~1.3 （主要考虑水的粘度影响，试验
时水温与冬季水温相差大者取高值）本设计取 1.2.
2. 加压溶气水量
Qg
736 n pKT
3斗
736 X 98% X 2.06 X 10( - 2) X 0.4
=5.72m3/h
式中Qp ------ 加压溶气水量，m3/h
P——选定的溶气压力，MPa
KT ---- 溶解度系数，可根据水温查表
n——溶气效率，对装阶梯环填料的溶气罐可查表
3. 空压机额定气量
Qg
60 X 1000
34
=0r000793m3/min
选用Z-0.036/7型空气压缩机。
222溶气罐
按过流密度计算：取过流密度I=3000m3/（m2 ? d）
1）溶气罐直径（内径）
4 X 572 X 24
3-14 X 3000
=0.241m
式中：Dd——溶气罐内径，m
I ------- 过流密度，m3/m2 h，这里取填料罐L= 3000m3/m2 h 2）溶气罐高度
=1.4% 60 X 1000
El = 2HI + H2 + H3 + H^l
式中：H i --------------------- 罐顶底封头高，m.目前多采用以内径为公称直径的椭
圆形封头。
按【JB1154- 73】规定，封头高度与公称直径的关系：
H1 = h| h27
h i :曲面高度；h2：直边高度 :.:壁厚由D d= 0.241 m
查表取h i = 25mm h 2=75mm :. =6mm
则｝11 " - i" -i
H3 --------- 布水区高度，取H3 = 0.25m
H 4 -------- 贮水区高度，取H4= 1.0 m
H5 --------- 填料层高度，当采用阶梯环时，可取 1.0~1.3m。本次取H5= 1.2m
贝q II ' < 1 ；：' : I
=2 X OJ06 + 0.25 + 1.0 + 1.2
=2.662m
H
7? = 1 ]
D ，符合高径比应大于2.5?4
选用上海同济大学水处理技术开发中心附属工厂生产的TR- 300型溶气罐，采用阶梯环填料。
2.2.3气浮池
(1)气浮池用挡板分为接触室和分离室
①接触区容积Vc
Vc=[^+Qp)T2/60
850
=(-- + 5.72) X S/60
=3.43m3
T 2------ 气浮池内接触时间，T2=5 min
② 分离区容积Vs
Vs = + Qp )Ts/60
=10,28tii3
T s ------ 分离室内停留时间，Ts=15 min ③ 气浮池有效水深h 2 h 2二v s T s =1.35m
v s ----- 水流上升速度，取1.5?3.0mm/s ，本设计取2 mm/s
④ 分离区面积A 和长度L2
As = Vs/H
1O._28 "2.
662
=3, 86m2
取池宽B=i.5m 则分离区长度
As
L2 = —= 2* 6ni 1 . 5 ⑤ 接触区面积A 和长度Li
Vc
\c - — - L 29m2 n 取池宽B=im 则接触区长度
Ar
LI = —= 1. 3m L> ⑥ 浮选池进水管：Dg=200mm,v=0.9947m/s
⑦ 浮选池出水管：Dg=150mm
⑧ 集水管小孔面积S 取小孔流速w=1m/s
850
5+72 Q + Qp 86400 + 3600 S = — = ---------- - -------- = 0.(Hlni2
门二
4 X --------------------- = 64
5 取小孔直径D=0.015m 则孔数 ?…I 个孔数取整数,
孔口向下，与水平成45。角，分二排交错排列
850
(_24~
+ 572) X 15/60
⑨气浮池总高：
fl = h] | h2 | h3 = 0+-I i 2 + 0. 3 = 2+ 7m
hi ----- 保护高度，取0.3?0.4m。本设计中取h1 =0.4m
h2——有效水深，取2 m
h3 ――池底安装出水管所需高度，取0.3m。
图1气浮池计算草图
224附属设备
1. 刮渣机选型
气浮池宽度为1.5m，气浮池壁厚度取400mm则刮渣机跨度应为1.5+0.4=1.9m 此设计为矩形气浮池，所以采用桥式刮渣机刮渣，此类型的刮渣机适用范围一般在跨度10m以下，集渣槽的位置在池的一端。
2. 集水装置
(1)进水装置
气浮池常用的进水方向为底部进水。废水在接触室中的上升流速较小，在接触室中停留时间应大于60s。
进水管内径：
D=[4(Q ma+Qp)/ n u]1/2=[4 X (850+137.28)/86400 XnX 1.5] "2=0.46m=460mm
(2)集水装置
本设计中气浮池的集水装置采用200的铸铁穿孔管。
集水管中心线距池底200mm相邻两管中心距为0.5m,沿池长方向排列。
1.2 2、6
n = —= —= 5. 2
{]. 5 0. 5
取6根。
核算中心距：2.6/6=0.43m
气浮池集水管根数取6根，这每个集水管的集水量：
q°=(Q max+ Qp)/6=(850+137.28)/(86400 X 6)=0.0019m3/s
集水孔孔口流速：取丄-0.96,^0.25
2gh=0.96 2 9.8 0.5= 2.13m/s
每个集水管的孔口总面积：
取.-0.63 W=q 0 & V o=0.0019/(0.63 X 2.13)=0.0014m2
单个孔眼面积：取d o=21mm=0.021m
wO = —X 0, 021 X 0 021 = 0+ 00035m2
■1
则每根集水管的孔眼数：
n=w/w)=0.0014/3.5 X 10-4=4 取4 个
由于孔眼沿管长开两排，两排孔的中心线呈45夹角。
集水管的有效长度L=2.6m,则孔距：
10=L/(n Q/2+1)=2.6/3 =0.87m
3. 溶气释放器
由于本设计采用回流水加压系统，回流水SSC 10mg/L,故选用TS— 78- V型高
效溶气释放器。
第三章参考文献
1. 给水排水设计手册编写组编.《给排水设计手册》(第三册)，北京：中国建筑工业
出版社,2002 ;
2. 郑铭《环保设备----原理?设计?应用》第二版化学工业出版社,2006 ;
3. 《三废处理工程技术》(废水卷),化学工业出版社,2001 ;
4．罗辉. 《环保设备设计与应用》高等教育出版社, 1997 ；
5．高廷耀./ 顾国维.周琪. 《水污染控制工程》（下册），高等教育出版社，2007。
第四章设计心得体会
通过这次对气浮设备的设计，让我不仅将所学的知识应用到实际中来，而且也是对所学知识的一种巩固和提升。经过一个星期的努力, 我终于将环保设备设计与应用的课程设计做完了。在这个过程中, 我遇到了许多困难, 但在不断地努力下，我顺利的完成了设计。从确定设计方案，计算书编写，附属设备的选型设计，到气浮系统图和气浮设备结构详图的绘制，这次设计不仅仅让我掌握了气浮设备的设计步骤与方法; 也使我对制图有了更进一步的掌握，动手能力、观察能力、综合分析和处理问题的能力都有所提升。总之这次的课程设计让我受益非浅。
在这一个星期里，在做课设的同时我认识到学习中很多不足的地方。在整个过程中,我发现像我们这些学生最最缺少的是经验, 没有感性的认识,空有理论知识,有些东西很可能与实际脱节.总体来说,我觉得做课程设计对我们的帮助还是很大的,它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来, 从中暴露出自身的不足, 以待改进. 虽然最后的设计结果可能还是会有许多不足，不够完美, 但我相信我会慢慢成熟，
对属于专业的知识的运用会更加如火纯清！尽管这次设计的时间是短暂的, 但过程是曲折的,我的收获还是很大的。
感谢这次课程设计赋予我们检验知识的机会！
第五章附图
第六章