氣提裝置在污水處理站中的應用

林進躍

摘 要：淺析氣提裝置的工作原理，其被廣泛應用于污水處理行業中，裝置簡單維護方便。通過實例分析，其在企業的污水處理站中不僅解決了一系列的堵塞問題，同時在節能降耗中發揮了較大的優點。

關鍵詞：氣提裝置；應用；污水處理；節能降耗

1 引言

目前工業中，氣提裝置已經被廣泛地應用于有毒液體處理、生化反應器設計、核化工和廢水處理行業中，特別是廢水處理較為普遍。它的特點是設備 管道結構簡單、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

氣提是一個物理過程，它的原理就是根據亨利定律，提高一相分壓來降低另一相分壓來實現。氣提裝置，應用在污水行業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。工業生產中常用的氣提裝置原理如下（如圖1氣提裝置圖所示）：

當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，管內便是氣和水的混合液，管外是污水，管外管內相連通。提升管內水之所以被提升，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值直接有關的兩個因素。

3 氣提裝置應用在污水行業的設計

氣提泵應用于污水處理站中，其一般設澄清池、生化反應池和污泥池的排泥，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行，達到最佳的回流效果，對氣管和回流管的構造選型也是至關重要。

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，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，一般采用1.2；

Qa-每臺空氣提升泵設計提升流量，m3/h；

η-效率系數，一般為0.35～0.45。

空氣壓力應大于淹沒濃度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為40mm。

4 氣提裝置應用實例

某玻璃廠碎玻璃清洗污水處理站引入氣提技術，應用于污泥回流環節。氣提裝置可通過控制進氣時間和強度來控制排泥流量及排泥時間，達到自動排泥功能；裝置排泥通暢、無堵塞、且構造簡單、節能、排泥量任意調節、排泥點任意布置、容易操作。系統能保證長周期穩定運行，其不但解決了以普通回流泵作回流泵經常性堵塞問題，減少設備損壞故障的維修工作，同時也節約了不少的電耗，在企業的節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，污泥的培養過程，生長較慢，如果在運行過程中，營養藥劑投加不及時或者污泥流失太多，則很容易會導致由于污泥濃度過低而影響出水水質變差。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風機，氣壓約0.1MP。對其詳細設計如圖3所示：

目前該氣提裝置運行穩定，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約了不少的電耗。其為企業節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省電耗為：0.75KW×24h×365d=6570kw.h，則電費為：6570×0.8=5256元。

5 結論

應用氣提原理改裝成為氣提裝置，用于流體輸送。在污水站的應用中，氣提泵結構簡單，安裝方便，故障率低，操作維護方便。用它代替傳統的污泥提升泵或排泥泵，不但可減少污水站的設備維修頻次，而且可節省這部分的電耗，在企業的節能減排中發揮著非常大的優勢。對氣提裝置的開發應用，在工業生產中已是非常普遍了。

參考文獻：

[1]姜圣階，任風儀.核燃料后處理工學[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