氣浮機(jī)生產(chǎn)工藝

氣浮機(jī)整體呈圓柱形，結(jié)構(gòu)緊湊，池子較淺。裝置主體由五大部分組成：池體、旋轉(zhuǎn)布水機(jī)構(gòu)、溶氣釋放機(jī)構(gòu)、框架機(jī)構(gòu)、集水機(jī)構(gòu)等。進(jìn)水口、出水口與浮渣排出口全部集中在池體*區(qū)域內(nèi)，布水機(jī)構(gòu)、集水機(jī)構(gòu)、溶氣釋放機(jī)構(gòu)都與框架緊密連接在一起，圍繞池體中心轉(zhuǎn)動(dòng)。下面看一下氣浮機(jī)的工藝流程：
     1、污水經(jīng)地溝自流至集水池，使水質(zhì)、水量均衡。
     2、再由污水提升泵提升至氣浮池。
     3、污水進(jìn)入管口加入PAC、PAM，經(jīng)氣浮池底部混合管充分混合，緊接著與溶氣系統(tǒng)產(chǎn)生的部分帶正電荷的微小氣泡混合，使微小氣泡與絮凝體、廢水中的污染物進(jìn)行吸附，橋聯(lián)進(jìn)入氣浮布水系統(tǒng)。
     4、通過(guò)布水系統(tǒng)使廢水進(jìn)入氣浮池體，通過(guò)布水系統(tǒng)及無(wú)級(jí)調(diào)速裝置使進(jìn)入池內(nèi)的廢水在布水區(qū)及氣浮區(qū)達(dá)到零速度。
     5、聚凝的絮體及被微氣泡吸附橋聯(lián)的污染物在浮力及零速度的作用下迅速進(jìn)行固液分離。
     6、在池清水區(qū)被分離而上浮的浮渣污染物被帶螺旋的撇泥勺撈走，自流至污泥桶，在重力的作用下自流至浮渣池。
     7、被分離在下層的清水通過(guò)回轉(zhuǎn)桶下面的清水抽提槽管自流至清水池。
     8、浮渣池內(nèi)的浮渣經(jīng)污泥泵送到污泥脫水系統(tǒng)，濾液由地溝排至集水池，干泥外運(yùn)填埋或綜合處理。
     氣浮機(jī)提供成套設(shè)備總成及控制系統(tǒng)，通過(guò)集中控制與分散控制相結(jié)合，使設(shè)備達(dá)到好的運(yùn)行狀態(tài)。在給水處理工藝流程中，固液分離技術(shù)及其設(shè)備是關(guān)鍵項(xiàng)目之一。對(duì)于比重接近于水的微小懸浮顆粒的去除，該設(shè)備是有效的方法之一。
不僅如此，污泥水熱脫水的工業(yè)化應(yīng)用在減耗方面也有突出優(yōu)勢(shì)。WANG等設(shè)計(jì)出一套污泥水熱處理耦合機(jī)械壓濾系統(tǒng)，將之與傳統(tǒng)熱干處理以及電脫水處理相比可發(fā)現(xiàn)污泥水熱脫水的能耗低于上述兩種處理方法。

污泥脫水

如圖2所示，其中熱干燥能耗區(qū)間底部為理論小值，即水的氣化潛熱2257kJ/kg；熱干燥能耗區(qū)間頂部為工業(yè)應(yīng)用大值，4320kJ/kg。ESCALA等也將污泥在205℃下水熱處理并進(jìn)行機(jī)械脫水處理以及能耗計(jì)算，得出污泥水熱脫水處理要比直接機(jī)械脫水處理減少65%熱能損耗與69%電能損耗。

GUAN等則研究了污泥分別在中性、酸性、堿性和CaCl2催化劑條件下的水熱脫水能耗，發(fā)現(xiàn)CaCl2催化劑作用下污泥水熱脫水處理能耗僅為185.1kJ/kg，比中性水熱條件下的能耗低74%。同時(shí)，由于污泥的水熱處理本身是一個(gè)放熱過(guò)程，若將污泥在水熱過(guò)程中所釋放的熱量以及反應(yīng)結(jié)束后的污泥余熱充分地回收利用，則能進(jìn)一步降低污泥水熱脫水過(guò)程中的能量輸入。

從污泥的水熱技術(shù)發(fā)展可以看出，水熱處理能有效提高污泥的脫水性，尤其在污泥的減量化和減耗方面體現(xiàn)出較大優(yōu)勢(shì)，具有良好的發(fā)展前景。但相對(duì)于工藝的改進(jìn)，污泥水熱脫水的相關(guān)機(jī)理一直沒(méi)有定論或者出現(xiàn)較多的矛盾結(jié)論。為了進(jìn)一步優(yōu)化水熱處理工藝，對(duì)污泥水熱脫水的影響因素與機(jī)理進(jìn)行深入分析十分重要。

2影響因素與機(jī)理

2.1污泥水熱處理的影響因素

污泥水熱處理過(guò)程中，水熱溫度、反應(yīng)時(shí)間以及pH等反應(yīng)條件對(duì)污泥的脫水性能影響很大。對(duì)于水熱溫度而言，WANG等在120～210℃條件下對(duì)污泥進(jìn)行水熱處理，發(fā)現(xiàn)在120～150℃下污泥含水率的降低趨勢(shì)不明顯，而當(dāng)水熱溫度高于150℃時(shí)，污泥含水率的降低程度增大，說(shuō)明150℃是污泥在水熱處理后脫水性能改善的一個(gè)臨界溫度點(diǎn)。

BOUGRIER等也在其研究中給出水熱處理改善污泥脫水性能的臨界溫度點(diǎn)為150℃，這與GUAN等的研究結(jié)果相近。同時(shí)，SAVEYN等在150～240℃的區(qū)間下進(jìn)行污泥水熱處理，發(fā)現(xiàn)在195～240℃范圍內(nèi)污泥含水率降低的趨勢(shì)趨于平緩，說(shuō)明水熱溫度對(duì)污泥脫水性能的改善也具有一個(gè)上限值。因此，在對(duì)污泥進(jìn)行水熱處理時(shí)，在合適的溫度范圍（150～210℃）內(nèi)，水熱污泥的脫水性能隨水熱溫度的增加而增加。

對(duì)于水解時(shí)間對(duì)污泥脫水性能的影響，WANG等研究了在10～90min水解時(shí)間下污泥的水熱脫水效果，發(fā)現(xiàn)水熱污泥含水率在10～30min區(qū)間內(nèi)緩慢降低，而在30～60min區(qū)間內(nèi)降低程度明顯。

當(dāng)水解時(shí)間超過(guò)60min后，污泥的深度脫水性能僅有微小的提高，說(shuō)明依靠延長(zhǎng)水熱停留時(shí)間以改善污泥脫水性能的程度是有限的，這與其他研究者的結(jié)論相符。因此，在對(duì)污泥進(jìn)行水熱處理時(shí)，在合適的時(shí)間范圍（30～60min）內(nèi)，水熱污泥的脫水性能隨水解時(shí)間的增加而增加。

此外，通過(guò)調(diào)節(jié)pH來(lái)進(jìn)行酸堿熱水解也由于其簡(jiǎn)單有效性而受到越來(lái)越多的關(guān)注。陳嘉愉等指出，在堿性條件下適當(dāng)提高污泥pH可以使胞外聚合物從污泥絮體表面脫離，釋放束縛水從而提高污泥的脫水性；而邢弈等則認(rèn)為在酸性條件下污泥脫水性能要優(yōu)于中性條件與堿性條件下處理的污泥，在酸性條件（pH為3）下處理的污泥含水率與毛細(xì)吸水值（CST）均為低值（60.8%和25.4s），這與DEVLIN等的結(jié)論相符。

HE等研究亦發(fā)現(xiàn)酸化處理可以使污泥中EPS發(fā)生水解，破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)，改變污泥中的水分分布以及減少污泥束縛水含量，從而提高污泥脫水性能。NEYENS等則分別研究了酸堿熱水解對(duì)污泥脫水性的影響，發(fā)現(xiàn)酸熱水解對(duì)污泥脫水性的改善效果要優(yōu)于堿熱水解，其含水率能從78%降至30%，而堿熱水解僅能將污泥含水率降至54%。一般而言，在酸性pH為3～5條件下進(jìn)行污泥酸水解能有效提高其脫水性能。

2.2污泥水分分布形態(tài)對(duì)其脫水的影響研究

大量研究發(fā)現(xiàn)，污泥脫水的效率與程度由污泥中水分的分布特性決定。污泥中水分分布根據(jù)其與固體顆粒間的結(jié)合力大小可分為4種形態(tài)，包括自由水、間隙水、表面吸附水和結(jié)合水，如圖3所示。

污泥脫水

其中自由水與間隙水是污泥水分的主要部分（占總水分的80%～90%），其受固體顆粒的影響較少，可通過(guò)沉降濃縮或機(jī)械力等方式進(jìn)行脫除。相反，表面吸附水與結(jié)合水則由于其分子間結(jié)合力等作用，較難以機(jī)械力等形式脫除。

在污泥脫水干化過(guò)程中，一般只將水分簡(jiǎn)單分為自由水分與束縛水分，能被機(jī)械力脫除的水分稱(chēng)為自由水分，反之則為束縛水分。HERWIJN通過(guò)結(jié)合能的大小定義自由水分與束縛水分，認(rèn)為當(dāng)結(jié)合能小于1kJ/kg時(shí)的水分可歸類(lèi)為污泥中的自由水分。

 污泥脫水

表2列舉了近年來(lái)關(guān)于污泥水熱脫水的研究成果，從中可發(fā)現(xiàn)直接對(duì)污泥進(jìn)行機(jī)械脫水一般只能將含水率降到70%～80%，但對(duì)污泥進(jìn)行水熱處理后能有效提高污泥脫水性，其機(jī)械脫水濾餅的含水率能降至20%～40%。

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