城镇供水气浮设备应用现状及存在问题分析

城镇供水气浮设备应用现状及存在问题分析

郭文旭

哈尔滨供水集团有限责任公司 黑龙江哈尔滨 150000

摘要：本文在阐述气浮设备主要结构下，分析了气浮设备生产应用现状，并对气浮设备的内在问题提出解决措施。

关键词：气浮设备；城镇供水；现状分析

引言

尽管气浮在水处理中得到了较广泛的应用，但目前国内的气浮设备产品规格参差不齐，缺少统一的行业标准，尤其针对给水气浮的标准更是稀少。为实现气浮设备标准化、模块化、国产化、智能化，对国内部分气浮设备的使用及生产进行调研，总结我国国内气浮设备产品生产及使用现状，分析目前存在的问题及解决对策，对气浮设备材料未来的发展趋势进行引导，加强企业对薄弱性能环节的提升，为产品生产及应用标准化奠定基础。

1气浮设备主要结构

经生化处理后的供水自沉淀池进入后物化提升泵房，由提升泵将水送入气浮池。气浮池在多种药剂的作用下，使污泥上浮后经排泥系统输送到供水处理区域进行处理与处置，气浮出水经排水提升泵房后排入江河。气浮设备由气浮机本体、固定筒、旋转筒、污泥筒、气浮格栅、回转无级调速装置、撇泥无级调速装置、均衡消能系统、溶气管、回流泵、空压机及贮气罐、电机控制柜等组成。进水泵房设置提升泵，铝盐及氧化剂投加间设加药泵机，PAM投加系统由一体化溶药机、输送泵、恒压供水系统组成。排泥系统主要有潜污泵、搅拌机、螺杆泵等设备。供气系统主要由空压机、贮气罐及空气管道等组成。

2气浮设备生产应用现状

常规的加压溶气气浮设备是由加压溶气装置、溶气释气装置组合而成。加压溶气装置也称为加压空气饱和装置，包括溶气泵、空气压缩机（或射流器）、压力溶气罐以及其他附属设备；溶气释放装置是由溶气释放器和溶气水管路组成；气浮池是进行固液分离过程的池体，是将气泡与水中的悬浮物、胶体、大部分有机物等分离的场所。（1）加压溶气装置。在实际工艺运行过程中，利用溶气泵高速旋转的叶轮将回流水和气体充分混合搅拌后与利用空气压缩机加压的空气一同以一定的压力送至溶气罐，溶气泵和空压机的工作压力与溶气罐的工作压力相联系。通过对国内运行比较良好的水厂进行调研发现，大多数水厂的溶气压力维持在0.3～0.4MPa，Yong等也通过实验发现当溶气罐压力从330kPa升至550kPa时，溶气效率从83%升至91%。溶气罐有多种形式，但是目前应用最多的是喷淋式填料溶气罐，这种溶气罐的溶气效率与无填料的相比高出约30%。王广丰等通过实验发现，在溶气过程中设法保证溶气罐中新鲜气体的含量，不仅能使溶气系数提高10%，而且还能减少约10%的能耗。因此，填料溶气罐借助其能耗低、溶气效率高的优势在气浮水厂中得到了广泛应用。（2）溶气释放装置。释放器的作用是对溶气罐内的溶气水减压，使溶气水中的气体以微气泡的形式释放出来，能够快速、均匀地附着在水中颗粒物质的表面。对于溶气释放器，目前采用较多的来自东湖水厂和同济大学生产的产品，即TS型、TJ型及TV型溶气释放器，其中TS型除用于试验性装置外，在生产上已很少采用。释放器喷嘴的尺寸对微气泡的直径大小的影响远大于溶气压力对气泡直径的影响，王晨等对TS型释放器进行研究，在圆盘缝隙尺寸为3mm时生成的粒径小于50μm的气泡较稳定；Kim等通过实验研究发现，在压力值一定的情况下，使用喷嘴尺寸为0.6mm的释放器时，处理效率最高，且在喷嘴尺寸为0.6mm及以下时，微气泡尺寸和流速随喷嘴尺寸的减小而减小。

3解决措施

3.1气浮机本体问题的解决

（1）溶气系统故障。

气浮机在制造过程中，溶气系统在运行过程中出现调节故障，严重影响气浮池的出水水质。为此制作了与其他机器一致的溶气装置进行更换，实现了调节方便、出水效果较好的目标。（2）腐蚀。气浮机由16m的水池及旋转撇泥装置组成，材质为普通碳钢，钢构件表面均涂覆有机防腐涂料。净化池处理后的水质:pH值为6～9，氯离子约700mg/L。另外，出水中所含的烷、苯、萘、酚等有机物以及双氧水成分，会对有机防腐涂层造成损伤，又由于有一定水压，一般防腐防水材料难以满足要求，已陆续出现防腐层局部脱落、钢板及构件产生腐蚀的情况，底板已有腐蚀孔眼。为此，采取阴极保护和三布五油防腐相结合的措施进行处理。根据气浮装置的特点，对静态的装置部分，即气浮机底板及周边立板内壁采用强制电流法阴极保护;对动态的旋转撇泥装置采用牺牲阳极法进行阴极保护。

3.2附属设备问题的解决

（1）回流泵气蚀。回流泵属于高扬程、低流量泵，在泵体处容易产生气蚀，使泵机的使用寿命下降，严重时会影响设备的正常运行。针对回流泵出口管道出现腐蚀的情况，直接将弯头更换成不锈钢材质弯头。针对回流泵和提升泵泵壳存在气蚀的情况，采购316L不锈钢材质泵壳，在出现故障时进行更换。（2）提升泵阀门、管道结垢严重。结垢严重时将使泵机进出通道变小，影响提升泵的流量，使总处理水量降低。提升泵因吸水井在改造后进水管道加长，额定流量有所下降，气浮处理能力受到限制。通过调整加药点，减少液碱在管道内壁结垢，流量得到了恢复。

3.3产品发展趋势

由于传统的溶气气浮工艺中气泡对水中细小悬浮物的附着捕捉效率不高，夹气絮体不稳定等问题常有发生，鉴于传统溶气气浮装置还有很大的优化空间，许多专家学者在考虑实际运行功效的前提下对溶气气浮工艺进行改进优化。Wang等研发一种将逆向流与同向流集成一体进行工作的气浮工艺，显著改善了传统DAF工艺黏附效率低，絮体不稳定等问题；陈为民等使用旋涡气液混合泵代替空气压缩机、溶气罐、释放器和溶气泵，不但减少了占地面积和能源消耗，还利用发散渐扩式的释放口出水，使溶气水消能减压分配均匀，并解决了释放器易堵塞等问题；江华水处理设备公司引进的多相流泵可以直接溶解空气，省去了空气压缩机、溶气罐等设备，气泡在池内更均匀地分布，同时也减少了能耗损失。

4目前存在的问题

4.1标准化体系不完善

通过对现有规范进行搜集整理，发现用于气浮技术的规范和标准并不多，仅有的气浮规范也多是专注于环保和污水气浮处理领域，专门针对给水气浮技术的规范更是匮乏，且各类标准并不系统，缺少统一的标准规定。

4.2生产企业实力弱

国内的气浮设备生产企业规模大小不一，且以中小型为主，规模较小，企业对市场的抗风险能力偏弱，对产品的创新能力偏弱，进而品牌竞争力相对较弱；产品价格也不稳定，企业门槛偏低，任何具备一定能力的厂家均可生产，虽然产品出厂均需符合各种标准规范的要求，但是产品质量不稳定，导致设备使用年限及条件也不同，难以管理；产品价格可低至千元，市场出现盲目低价竞争、忽视产品质量的现象。

结束语

随着我国城镇化进程的不断发展，城镇居民对高质量饮用水的稳定供应也提出了越来越高的要求，对供水关键材料设备的需求也日益增大。气浮作为供水关键设备，可以向水中通入大量微小气泡，实现固、液分离，具有自动化程度高、占地面积小、除藻效率高等特点。为了高效节能无污染的净化饮用水水质，在处理工艺中开始逐渐将气浮引入其中。

参考文献

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［3］赵鹏，方全利，陈宝锋.加压溶气气浮设备结构与工艺技术研究现状［J］.中国化工装备，2015，17（04）：8-9.