氣提裝置在污水處理站中的應(yīng)用

林進(jìn)躍

摘 要：淺析氣提裝置的工作原理，其被廣泛應(yīng)用于污水處理行業(yè)中，裝置簡單維護(hù)方便。通過實例分析，其在企業(yè)的污水處理站中不僅解決了一系列的堵塞問題，同時在節(jié)能降耗中發(fā)揮了較大的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：氣提裝置；應(yīng)用；污水處理；節(jié)能降耗

1 引言

目前工業(yè)中，氣提裝置已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于有毒液體處理、生化反應(yīng)器設(shè)計、核化工和廢水處理行業(yè)中，特別是廢水處理較為普遍。它的特點(diǎn)是設(shè)備 管道結(jié)構(gòu)簡單、無傳動部件、無維修部件、可靠性好以及效率高[1]。

2 氣提裝置的原理及特點(diǎn)

氣提是一個物理過程，它的原理就是根據(jù)亨利定律，提高一相分壓來降低另一相分壓來實現(xiàn)。氣提裝置，應(yīng)用在污水行業(yè)中用來提升污水或污泥的，又稱氣提泵，它與日常使用的水泵不同之處是不用消耗電能，而是以高壓空氣為動力來提升液體或污泥的一種氣提裝置。工業(yè)生產(chǎn)中常用的氣提裝置原理如下（如圖1氣提裝置圖所示）：

當(dāng)氣體被通往提升管底部后，氣泡由于浮力作用會上升，并充滿整個提升管，管內(nèi)便是氣和水的混合液，管外是污水，管外管內(nèi)相連通。提升管內(nèi)水之所以被提升，一般是按連通管原理來解釋的，因為水氣溶液的密度小于水（一般上升的水氣溶液相對密度為0.25-0.35左右），密度小的液體液面高，在高度為H的水柱壓力作用下，根據(jù)液體液體平衡的條件，水氣溶液便上升至L高度，其等式如下：

ρ1H=ρ2L

式中： ρ1-污水的密度（kg/m3）；

ρ2-提升管內(nèi)水氣溶液的密度；

H-淹沒深度；

L-提升高度+淹沒深度，H/L為淹沒率。

從式中看出，只要ρ1H>ρ2L，水氣溶液就能沿提升管上升至管口而溢出，氣泵就能正常工作，將上式移項得：

L-H=（ρ1/ρ2-L）H

由上式可知，要使水氣溶液上升至某高度L-H時，必須有一定的淹沒深度H，并需供應(yīng)一定量的壓縮空氣，以形成一定的ρ2值。水氣溶液的上升高度L-H越大，其密度ρ2就應(yīng)越小，需要消耗的氣量也越大，而淹沒深度也就越大。因此，壓縮氣量和淹沒深度是與提升高度L-H值直接有關(guān)的兩個因素。

3 氣提裝置應(yīng)用在污水行業(yè)的設(shè)計

氣提泵應(yīng)用于污水處理站中，其一般設(shè)澄清池、生化反應(yīng)池和污泥池的排泥，以及用于污泥回流及生化反硝回流。從以上的原理分析中可看出，淹沒深度H與壓縮氣量是氣提泵工作的前提。另外要使整個裝置正常運(yùn)行，達(dá)到最佳的回流效果，對氣管和回流管的構(gòu)造選型也是至關(guān)重要。

從圖1可見，H為淹沒水深，L-H為提升高度。升液筒在回流池中最小的淹沒深度H（min）按正式計算：H（min）=（L-H）/（n-1），式中：n-密度系數(shù)，一般取值2-2.5。在一般情況下：H/L≥0.5。空氣用量Qu一般為最大提升污泥量的3～5倍，也可以按下式計算：

式中：Qu-空氣用量，同m3/h；

Ku-安全系數(shù)，一般采用1.2；

Qa-每臺空氣提升泵設(shè)計提升流量，m3/h；

η-效率系數(shù)，一般為0.35～0.45。

空氣壓力應(yīng)大于淹沒濃度H×3kPa以上。例如：回流管的最小直徑為120mm，則壓縮空氣管的最小管徑應(yīng)為40mm。

4 氣提裝置應(yīng)用實例

某玻璃廠碎玻璃清洗污水處理站引入氣提技術(shù)，應(yīng)用于污泥回流環(huán)節(jié)。氣提裝置可通過控制進(jìn)氣時間和強(qiáng)度來控制排泥流量及排泥時間，達(dá)到自動排泥功能；裝置排泥通暢、無堵塞、且構(gòu)造簡單、節(jié)能、排泥量任意調(diào)節(jié)、排泥點(diǎn)任意布置、容易操作。系統(tǒng)能保證長周期穩(wěn)定運(yùn)行，其不但解決了以普通回流泵作回流泵經(jīng)常性堵塞問題，減少設(shè)備損壞故障的維修工作，同時也節(jié)約了不少的電耗，在企業(yè)的節(jié)能減排中取得了非常明顯的效果。

在該污水處理站中，由于污水的COD較低，污泥的培養(yǎng)過程，生長較慢，如果在運(yùn)行過程中，營養(yǎng)藥劑投加不及時或者污泥流失太多，則很容易會導(dǎo)致由于污泥濃度過低而影響出水水質(zhì)變差。因此，在活性污泥池與中沉之間安裝了氣提污泥回流裝置，用于中沉池中的污泥回流至活性污泥池，以防止活性污泥池中的污泥大量流失，確保污泥濃度。污水站工藝流程以及氣提泵安裝位置如圖2所示：

該氣提泵主要的氣源來源于站內(nèi)風(fēng)機(jī)，氣壓約0.1MP。對其詳細(xì)設(shè)計如圖3所示：

目前該氣提裝置運(yùn)行穩(wěn)定，效果好，為活性污泥池中的污泥濃度提供了有力保障，與以往用電動污水泵作為污泥回流泵也節(jié)約了不少的電耗。其為企業(yè)節(jié)省的電耗如按以往所用的污水泵的功率為0.75KW計算，電價按0.8元/度，則一臺氣提泵一年可節(jié)省電耗為：0.75KW×24h×365d=6570kw.h，則電費(fèi)為：6570×0.8=5256元。

5 結(jié)論

應(yīng)用氣提原理改裝成為氣提裝置，用于流體輸送。在污水站的應(yīng)用中，氣提泵結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，故障率低，操作維護(hù)方便。用它代替?zhèn)鹘y(tǒng)的污泥提升泵或排泥泵，不但可減少污水站的設(shè)備維修頻次，而且可節(jié)省這部分的電耗，在企業(yè)的節(jié)能減排中發(fā)揮著非常大的優(yōu)勢。對氣提裝置的開發(fā)應(yīng)用，在工業(yè)生產(chǎn)中已是非常普遍了。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜圣階，任風(fēng)儀.核燃料后處理工學(xué)[M].北京：原子能出版社，1995，3691.

[1]陸大瑋，樓上游.一種新型氣提裝置的介紹[J].2007.1002-6673.endprint