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。 |
