Prinsip Operasi Tangki Pengapungan di Loji Air

Kaedah pengapungan adalah untuk menghasilkan sejumlah besar buih kecil dalam air melalui teknologi tertentu, supaya ia mematuhi zarah terampai dalam air sisa. Apabila ketumpatan menurun kepada kurang daripada air, ia terapung ke permukaan air untuk membentuk buih, dengan itu mengeluarkan zarah terampai dalam air. Kaedah pengapungan digunakan terutamanya untuk merawat air yang mengandungi zarah terampai dengan ketumpatan hampir 1 dan sukar dibuang melalui kaedah pemendapan, seperti nitrogen ammonia, bahan organik, zarah koloid, air sumber air bersuhu rendah dan kekeruhan rendah dengan lebih banyak alga.

1. Ketegangan antara muka dan tenaga bebas antara muka Apabila cecair dan gas bersentuhan, molekul permukaan cecair dan molekul dalaman tertakluk kepada daya tarikan molekul yang berbeza, dan daya tarikan bersama antara molekul cecair, iaitu daya kohesi, adalah jauh lebih besar daripada lekatan antara molekul cecair dan molekul gas. Oleh itu, molekul permukaan dan molekul dalaman cecair tertakluk kepada daya tidak sekata, iaitu daya paduan pada molekul dalaman cecair adalah sifar, dan daya paduan pada molekul permukaan cecair adalah lebih besar daripada sifar. Magnitud daya paduan adalah sama, dan arahnya berserenjang dengan permukaan sentuhan dan menunjuk ke bahagian dalam cecair dan gas. Daya ini cuba mengurangkan luas permukaan cecair. Air dengan isipadu yang sangat kecil di udara wujud dalam bentuk titisan air (iaitu sfera, kerana luas permukaan sfera adalah yang paling kecil). Perkara yang sama berlaku untuk fasa gas.

2. Udara di dalam air wujud dalam bentuk buih (iaitu sfera), dan tegangan antara muka ialah tarikan antara molekul permukaan, yang wujud pada masa yang sama dengan daya kohesi antara molekul, dan arahnya adalah tangen kepada permukaan sentuhan. Molekul permukaan cecair masih berada di permukaan cecair di bawah tindakan kohesi, yang bermaksud bahawa tarikan antara molekul permukaan cecair, iaitu, ketegangan antara muka, adalah lebih besar daripada tarikan antara molekul dalaman. Oleh itu, molekul permukaan cecair mempunyai lebih banyak tenaga daripada molekul dalaman.

Jumlah udara yang sama membentuk gelembung kecil yang tersebar, dan luas permukaannya lebih besar daripada luas permukaan gelembung besar, yang akan meningkatkan peluang perlanggaran dan lekatan antara gelembung dan zarah; di samping itu, pergolakan hidraulik ganas gelembung besar semasa proses meningkat tidak kondusif kepada lekatan gelembung dan zarah, dan ia juga akan mengetuk buih yang terjerap, jadi gelembung kecil yang terbentuk adalah kondusif untuk pengapungan.

Amalan telah membuktikan bahawa diameter gelembung adalah di bawah 100um untuk melekat dengan baik pada zarah. Gelembung itu sendiri mempunyai kecenderungan untuk melekat antara satu sama lain dan mengurangkan tenaga antara muka, iaitu, kesan penggabungan gelembung, yang juga akan mengurangkan kemungkinan perlanggaran dan lekatan. Jika gabungan buih dan zarah, iaitu buih, naik ke permukaan air dan cepat pecah, zarah terjerap tidak akan mempunyai masa untuk dikeluarkan oleh peralatan mengikis dan tenggelam ke dalam air semula. Oleh itu, mesti ada sejumlah surfaktan di dalam air untuk mengelakkan percantuman buih dan keruntuhan buih yang cepat. Surfaktan juga dipanggil agen berbuih. Kebanyakannya terdiri daripada molekul polar dan bukan polar. Kepala bulat mewakili kumpulan polar, yang mudah larut dalam air dan masuk jauh ke dalam air (kerana air adalah molekul polar yang kuat); ekor mewakili kumpulan bukan kutub, iaitu kumpulan hidrofobik dan masuk jauh ke dalam buih. Tolakan cas dengan tanda yang sama boleh menghalang penggabungan dan keruntuhan buih, dengan itu meningkatkan kestabilan buih. Apabila surfaktan tidak mencukupi di dalam air, untuk memastikan kesan pengapungan, ia perlu ditambah, dan jumlah penambahan harus ditentukan mengikut ujian.

Sekiranya terdapat terlalu banyak surfaktan di dalam air, gelembung atau zarah (seperti zarah minyak) terlalu stabil kerana tanda yang sama, dan ia juga sukar untuk membentuk buih. Serbuk pepejal hidrofilik yang terkandung dalam air mempunyai sudut pembasahan antara 0 dan 90 darjah, jadi sebahagian kecil permukaannya melekat pada minyak. Titisan minyak dilindungi oleh serbuk pepejal ini, menjadikannya sukar untuk membentuk buih. Oleh itu, kaedah yang berkesan ialah menggunakan koagulan untuk meningkatkan koloid bercas di dalam air, menghapuskan tolakan cas, dan membolehkan zarah melekat pada buih.

Mengikut tekanan berbeza di mana gelembung dimendakan, pengapungan udara terlarut boleh dibahagikan kepada dua jenis: pengapungan udara terlarut vakum dan pengapungan udara terlarut bertekanan.

Pengapungan udara terlarut vakum ialah proses udara terlarut ke dalam air di bawah tekanan normal atau keadaan bertekanan dan mendakan di bawah keadaan tekanan negatif. Ciri-ciri utamanya ialah: tekanan yang diperlukan untuk pembubaran udara adalah lebih rendah daripada tekanan udara terlarut, dan peralatan kuasa dan penggunaan elektrik adalah kurang; pengapungan udara beroperasi di bawah keadaan tekanan negatif, dan tangki pengapungan udara perlu ditutup, menjadikan struktur tangki pengapungan udara kompleks, penyelenggaraan dan operasi, penyelenggaraan peralatan sukar, dan jumlah udara terlarut adalah kecil. Kaedah ini hanya sesuai untuk merawat air sisa dengan kepekatan pencemar yang rendah dan jarang digunakan dalam pengeluaran.

Udara udara terlarut bertekanan larut ke dalam air dalam keadaan bertekanan dan mendakan di bawah tekanan biasa. Ciri-cirinya ialah: isipadu udara terlarut yang besar, buih mikro yang mencukupi boleh disediakan, yang boleh memenuhi keperluan pemisahan pepejal-cecair keperluan yang berbeza dan memastikan kesan penyingkiran; saiz zarah gelembung yang dihasilkan selepas penyahmampatan dan pelepasan adalah kecil (20 ~ 100um), saiz zarah adalah seragam, buih mikro naik sangat perlahan dalam tangki pengapungan, dan gangguan kepada tangki adalah kecil, yang sangat sesuai untuk pemisahan flok longgar dan pepejal halus; peralatan dan proses adalah agak mudah, dan penyelenggaraan dan pengurusan adalah mudah. Pengapungan udara terlarut bertekanan adalah kaedah pengapungan yang paling banyak digunakan dalam pengeluaran. Prosesnya terdiri daripada peralatan tepu udara, peralatan pelepas udara, tangki pengapungan, peralatan penyingkiran sanga, dll. Terdapat tiga aliran proses asas: aliran udara terlarut penuh, aliran udara terlarut separa dan aliran udara terlarut bertekanan refluks.

Aliran udara terlarut penuh adalah untuk menekan dan melarutkan semua air sisa, dan kemudian memasuki tangki pengapungan melalui peranti pelepas penyahmampatan untuk pengasingan pepejal-cecair. Berbanding dengan dua proses lain, penggunaan kuasanya adalah tinggi, tetapi kerana tiada air udara terlarut ditambah, isipadu tangki pengapungan adalah kecil.

Aliran udara terlarut separa adalah untuk menekan dan melarutkan sebahagian daripada air buangan, dan sisa air sisa terus dihantar ke tangki pengapungan. Proses ini lebih menjimatkan tenaga elektrik daripada proses gas terlarut penuh. Oleh kerana sebahagian daripada air buangan melalui tangki gas terlarut, isipadu tangki gas terlarut adalah agak kecil. Walau bagaimanapun, oleh kerana jumlah udara yang boleh disediakan oleh gas terlarut bertekanan sebahagian daripada air sisa adalah kecil, jika anda ingin menyediakan jumlah udara yang sama, anda mesti meningkatkan tekanan tangki gas terlarut. Gas terlarut bertekanan refluks merefluks sebahagian daripada efluen dan menekannya terus ke dalam tangki pengapungan. Kaedah ini sesuai untuk pengasingan pepejal dan cecair dalam air dengan kepekatan tinggi bahan terampai.

Di bawah, kami akan memperkenalkan peralatan yang diperlukan untuk pengapungan. Peralatan ketepuan udara terdiri daripada pam air bertekanan dan bekalan udara, gas terlarut dan peralatan lain. Fungsinya adalah untuk melarutkan udara dalam air di bawah tekanan tertentu untuk menyediakan air gas terlarut yang diperlukan untuk rawatan air.

1. Pam penggalak

Pam penggalak digunakan untuk membekalkan sejumlah air pada tekanan tertentu. Jika tekanan pam penggalak terlalu tinggi, jumlah udara terlarut per unit isipadu akan meningkat. Selepas penyahmampatan, sejumlah besar udara boleh dimendakkan, yang akan menggalakkan pengagregatan buih mikro dan tidak kondusif untuk pengasingan pengapungan. Di samping itu, oleh kerana jumlah air gas terlarut yang diperlukan di bawah tekanan tinggi dikurangkan, ia tidak kondusif untuk pencampuran penuh air gas terlarut dan air sisa asal. Sebaliknya, jika tekanan pam penggalak terlalu rendah, jumlah air udara terlarut pasti akan meningkat, dengan itu meningkatkan jumlah tangki pengapungan.

2. Bekalan udara

Bekalan udara boleh dibahagikan kepada tiga cara: pam air sedutan paip sedutan bekalan udara, pam air tekanan paip jet bekalan udara dan pam air bekalan udara pemampat udara. Bekalan udara sedutan paip pam air boleh dibahagikan kepada dua bentuk: satu ialah menggunakan tekanan negatif dalam paip sedutan pam air untuk membuka lubang kecil dalam paip sedutan, dan udara disedut ke dalam tangki udara terlarut selepas disedut. melalui pelarasan volum udara dan peralatan pemeteran; yang lain ialah menyambungkan paip cawangan ke paip tekanan pam air, dan memasang ejector pada paip cawangan. Ejector digunakan untuk menyedut udara dan menghantarnya ke paip sedutan, dan kemudian ke tangki udara terlarut melalui pam air. Kelebihannya adalah peralatan mudah dan pemampat udara tidak diperlukan; Kelemahannya ialah jumlah udara terlarut adalah kecil, secara amnya tidak melebihi 10% (nisbah isipadu) aliran pam air, jika tidak, ia akan menyebabkan getaran pam air yang tidak normal.

Paip tekanan pam air bekalan udara jet adalah dengan menggunakan ejector yang dipasang pada paip tekanan pam air untuk menyedut udara. Kelebihannya adalah peralatan mudah, tidak memerlukan pemampat udara, tiada getaran abnormal pam air dan bahaya peronggaan; kelemahannya ialah kehilangan tenaga besar ejector itu sendiri, secara amnya kira-kira 30%, dan tekanan pada saluran keluar pam air adalah lebih besar daripada tekanan air udara terlarut yang diperlukan.

Bekalan udara dengan pemampat pengubah udara untuk pam air adalah kaedah bekalan udara yang biasa digunakan pada masa ini. Udara terlarut dalam kaedah ini dibekalkan oleh pemampat udara, dan air tekanan memasuki tangki udara terlarut dengan pam air sahaja, atau ia boleh digabungkan dengan udara termampat untuk memasuki tangki udara terlarut. Untuk mengelakkan udara termampat atau air tekanan daripada mengalir kembali ke dalam pam air atau pemampat udara akibat operasi yang tidak betul, arah yang sama dari atas ke bawah sering digunakan untuk mengalir ke dalam tangki udara terlarut.

Kelebihannya ialah kuasa pemampat udara adalah kecil kerana kurang udara diperlukan di bawah tekanan tertentu. Penggunaan tenaga adalah kecil; kelemahannya ialah sedikit bunyi bising dan pelinciran dan pencemaran minyak penyejuk. Ia amat penting untuk mengawal tekanan pam air dan pemampat udara dan menjadikannya mencapai keadaan seimbang.

3. Tangki udara terlarut

Fungsi tangki udara terlarut adalah untuk mengintegrasikan sentuhan penuh antara air dan udara dan mempercepatkan pembubaran udara. Terdapat beberapa bentuk yang biasa digunakan pada masa ini. Terdapat dua jenis tangki udara terlarut: tangki kosong dan tangki terisi. Tangki yang diisi boleh meningkatkan tahap pergolakan, meningkatkan penyebaran fasa cecair, dan terus mengemas kini antara muka antara fasa cecair dan fasa gas, jadi kecekapan udara terlarut adalah tinggi. Terdapat pelbagai bentuk tangki udara terlarut yang diisi. Kajian telah menunjukkan bahawa kecekapan udara terlarut bagi gelang langkah adalah yang paling tinggi, yang boleh mencapai lebih daripada 90%, diikuti dengan gelang Raschig, dan yang paling rendah ialah gulung lembaran beralun. Kecekapan udara terlarut bagi gulungan kepingan beralun adalah kira-kira 25% lebih tinggi daripada tangki kosong. Apabila ketebalan lapisan pembungkusan melebihi 0.8m, ia boleh mencapai ketepuan. Beban permukaan tangki udara terlarut biasanya 300~2500m3/(m2·d), jadi tangki udara terlarut yang diisi biasanya digunakan.

4. Pelepas udara terlarut

Fungsi alat pelepas udara adalah untuk membebaskan udara dengan cepat dalam tekanan air udara terlarut dalam bentuk buih mikro selepas penyahmampatan. Diameter buih mikro dikehendaki 20~100mm. Diameter dan bilangan buih mikro mempunyai pengaruh yang besar terhadap kesan pengapungan. Pada masa ini, peralatan pelepas penyahmampatan yang digunakan dalam pengeluaran dibahagikan kepada dua kategori: satu ialah injap pengurangan tekanan dan satu lagi adalah pelepas. Injap pengurangan tekanan menggunakan injap henti sedia ada, dan kelemahannya ialah: tahap pembukaan pelbagai injap tidak konsisten antara satu sama lain, dan tahap pembukaan optimumnya sukar untuk dilaraskan dan dikawal, jadi aliran keluar dari setiap injap adalah berbeza, dan saiz buih yang dikeluarkan tidak konsisten; injap dipasang di luar tangki pengapungan, dan selepas penyahmampatan, ia dihantar ke tangki pengapungan melalui bahagian saluran paip. Sekiranya bahagian saluran paip ini panjang, fenomena penggabungan gelembung adalah serius, yang menjejaskan kesan pengapungan; di samping itu, di bawah kesan air udara terlarut bertekanan siang dan malam, teras injap dan skru batang injap mudah dilonggarkan, dan lubang salur masuk air, ruang lubang jurang, kotak lubang dan lubang keluar air menyebabkan perubahan aliran, menjadikan operasi tidak stabil.

Di China, terdapat jenis TS, TJ dan jenis TV. Pelepas udara terlarut jenis TS, apabila air udara terlarut bertekanan melalui kotak lubang, air udara terlarut berulang kali mengalami penguncupan, resapan, hentaman, refluks, penyemperitan, sinaran, pusaran dan keadaan aliran lain, dan dalam {{{{5} }}}.1s, kehilangan tekanan adalah kira-kira 95%, dan udara terlarut dibebaskan dengan cepat. Kelebihan pelepas jenis TS ialah pengurangan tekanan dan pelesapan tenaga adalah menyeluruh. Kecekapan pelepasan gas satu kali boleh setinggi 99% atau lebih, hampir semua gas terlarut dalam air dibebaskan; pelesapan tenaga dan pelepasan gas selesai serta-merta. Selepas air gas terlarut 0.3MPa melalui pelepas, diameter purata gelembung ialah 20~30um, yang mengawal buih yang tidak berguna pada tahap minimum; ia boleh mengawal kadar aliran alur keluar pelepas dengan lebih baik, menghapuskan kemudaratan aliran air pecah floccules; menghalang kemungkinan gelembung bergabung di sepanjang jalan, dan meningkatkan kesan pengapungan. Kelemahannya ialah aliran air dalam pelepas adalah kecil, dan kadangkala ia tersekat disebabkan oleh bahan terampai dalam air gas terlarut tekanan. Pelepas khas jenis TV dan TJ menggunakan peranti pneumatik atau vakum untuk membuka celah dalam pelepas untuk melepaskan air gas terlarut, dan serpihan di dalamnya boleh dihanyutkan tanpa membuka pelepas. Gunakan kesan pengapungan yang stabil.

Secara ringkasnya, pengapungan air dalam loji air memainkan peranan penting dalam teknologi pengeluaran air. Ia berkesan boleh mengeluarkan bahan terampai, gris, floccules, dan air alga tinggi di dalam air. Peralatan pengapungan mempunyai pelaburan kecil, jejak kecil, dan tahap automasi yang tinggi. Ia mempunyai kesan yang sangat ketara dalam rawatan kualiti air loji air.