气提装置在污水处理站中的应用

林进跃

摘 要：浅析气提装置的工作原理，其被广泛应用于污水处理行业中，装置简单维护方便。通过实例分析，其在企业的污水处理站中不仅解决了一系列的堵塞问题，同时在节能降耗中发挥了较大的优点。

关键词：气提装置；应用；污水处理；节能降耗

1 引言

目前工业中，气提装置已经被广泛地应用于有毒液体处理、生化反应器设计、核化工和废水处理行业中，特别是废水处理较为普遍。它的特点是设备 管道结构简单、无传动部件、无维修部件、可靠性好以及效率高[1]。

2 气提装置的原理及特点

气提是一个物理过程，它的原理就是根据亨利定律，提高一相分压来降低另一相分压来实现。气提装置，应用在污水行业中用来提升污水或污泥的，又称气提泵，它与日常使用的水泵不同之处是不用消耗电能，而是以高压空气为动力来提升液体或污泥的一种气提装置。工业生产中常用的气提装置原理如下（如图1气提装置图所示）：

当气体被通往提升管底部后，气泡由于浮力作用会上升，并充满整个提升管，管内便是气和水的混合液，管外是污水，管外管内相连通。提升管内水之所以被提升，一般是按连通管原理来解释的，因为水气溶液的密度小于水（一般上升的水气溶液相对密度为0.25-0.35左右），密度小的液体液面高，在高度为H的水柱压力作用下，根据液体液体平衡的条件，水气溶液便上升至L高度，其等式如下：

ρ1H=ρ2L

式中： ρ1-污水的密度（kg/m3）；

ρ2-提升管内水气溶液的密度；

H-淹没深度；

L-提升高度+淹没深度，H/L为淹没率。

从式中看出，只要ρ1H>ρ2L，水气溶液就能沿提升管上升至管口而溢出，气泵就能正常工作，将上式移项得：

L-H=（ρ1/ρ2-L）H

由上式可知，要使水气溶液上升至某高度L-H时，必须有一定的淹没深度H，并需供应一定量的压缩空气，以形成一定的ρ2值。水气溶液的上升高度L-H越大，其密度ρ2就应越小，需要消耗的气量也越大，而淹没深度也就越大。因此，压缩气量和淹没深度是与提升高度L-H值直接有关的两个因素。

3 气提装置应用在污水行业的设计

气提泵应用于污水处理站中，其一般设澄清池、生化反应池和污泥池的排泥，以及用于污泥回流及生化反硝回流。从以上的原理分析中可看出，淹没深度H与压缩气量是气提泵工作的前提。另外要使整个装置正常运行，达到最佳的回流效果，对气管和回流管的构造选型也是至关重要。

从图1可见，H为淹没水深，L-H为提升高度。升液筒在回流池中最小的淹没深度H（min）按正式计算：H（min）=（L-H）/（n-1），式中：n-密度系数，一般取值2-2.5。在一般情况下：H/L≥0.5。空气用量Qu一般为最大提升污泥量的3～5倍，也可以按下式计算：

式中：Qu-空气用量，同m3/h；

Ku-安全系数，一般采用1.2；

Qa-每台空气提升泵设计提升流量，m3/h；

η-效率系数，一般为0.35～0.45。

空气压力应大于淹没浓度H×3kPa以上。例如：回流管的最小直径为120mm，则压缩空气管的最小管径应为40mm。

4 气提装置应用实例

某玻璃厂碎玻璃清洗污水处理站引入气提技术，应用于污泥回流环节。气提装置可通过控制进气时间和强度来控制排泥流量及排泥时间，达到自动排泥功能；装置排泥通畅、无堵塞、且构造简单、节能、排泥量任意调节、排泥点任意布置、容易操作。系统能保证长周期稳定运行，其不但解决了以普通回流泵作回流泵经常性堵塞问题，减少设备损坏故障的维修工作，同时也节约了不少的电耗，在企业的节能减排中取得了非常明显的效果。

在该污水处理站中，由于污水的COD较低，污泥的培养过程，生长较慢，如果在运行过程中，营养药剂投加不及时或者污泥流失太多，则很容易会导致由于污泥浓度过低而影响出水水质变差。因此，在活性污泥池与中沉之间安装了气提污泥回流装置，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，确保污泥浓度。污水站工艺流程以及气提泵安装位置如图2所示：

该气提泵主要的气源来源于站内风机，气压约0.1MP。对其详细设计如图3所示：

目前该气提装置运行稳定，效果好，为活性污泥池中的污泥浓度提供了有力保障，与以往用电动污水泵作为污泥回流泵也节约了不少的电耗。其为企业节省的电耗如按以往所用的污水泵的功率为0.75KW计算，电价按0.8元/度，则一台气提泵一年可节省电耗为：0.75KW×24h×365d=6570kw.h，则电费为：6570×0.8=5256元。

5 结论

应用气提原理改装成为气提装置，用于流体输送。在污水站的应用中，气提泵结构简单，安装方便，故障率低，操作维护方便。用它代替传统的污泥提升泵或排泥泵，不但可减少污水站的设备维修频次，而且可节省这部分的电耗，在企业的节能减排中发挥着非常大的优势。对气提装置的开发应用，在工业生产中已是非常普遍了。

参考文献：

[1]姜圣阶，任风仪.核燃料后处理工学[M].北京：原子能出版社，1995，3691.

[1]陆大玮，楼上游.一种新型气提装置的介绍[J].2007.1002-6673.endprint