中核建中核燃料元件有限公司一直以来都遵章守纪，做到了各种废水、废气的达标排放，但是随着国家环境保护法的颁布实施，对于节能减排的要求越来越高，特别是在水资源有限的今天，废水的循环再利用，减少废水的排放具有十分重要的意义。因此该公司对于废水的处理也提出了更高的要求，特别是废水中重金属离子的含量、水中悬浮物的含量必须接近或达到自来水的标准。在废水处理生产线中针对废水中重金属离子和悬浮物的处理，配置了1台气浮装置，但是使用效果非常差，处理后的废水远达不到循环再利用的要求。因此针对废水的实际情况，设计一台气浮器用于处理废水中的重金属离子和悬浮物，减少试剂的使用量，减少沉降设备和厂房空间的投入，同时为废水的循环再利用提供可靠保障条件十分必要。
1、原气浮装置的状况
原气浮装置属水泵吸水管吸入空气气浮设备，主要由罐体、进水分布装置、气泡产生装置(含爆气头)、涡流泵、刮渣装置、出水调节装置等组成，其结构简图如图1所示。
水泵吸水管吸入空气气浮是一种最简单的气浮方法，由于水泵工作特性的限制，吸入的空气量不宜过多，一般不大于吸入量的10%(按体积计)，否则将破坏水泵吸入管的负压工作。另外，气泡在水泵内被破坏的不够完全，粒度大，气浮效果不好。从原气浮装置投入使用以来，经过多次试验，均达不到气浮的效果，后又将原32NPD15Z型自吸式精密不锈钢涡流泵改为40NPD22Z型自吸式精密不锈钢涡流泵，又经过多次试验仍达不到气浮的效果。
2、含重金属的废水处理原理
废水中的重金属多以离子的形式存在，无法用物理方法进行处理，因此通常采用化学方法进行处理。其原理是：向废水中投加硫化钠或硫化氢等硫化物，使重金属离子与硫离子反应，生成难溶的金属硫化物沉淀，该方法称为硫化物沉淀法。重金属离子与硫离子有很强的亲和力，能生成容度积的硫化物，因此用硫化物除去废水中溶解性的重金属离子是一种有效的处理方法。
由于重金属硫化物的粒度细微，大部分悬浮于废水中，要达到较好的去除效果，一方面加入的处理试剂硫化钠必须按一定比例过量，另一方面废水的静置时间必须足够长，保证悬浮于废水中的重金属硫化物的粒度细微全部沉淀。如此一来，既要增加硫化钠的使用量，又要增加沉降设备、增加厂房的空间。因此采用辅助设备降低废水中重金属离子的含量，减少处理试剂的加入量，缩短静置沉淀时间，减少沉降设备和厂房的资金投入非常必要。
3、气浮器的设计
3.1 气浮原理及方案选择
气浮法就是向废水中通入空气，并以微小气泡形式从水中析出成为载体，使废水中的微小悬浮颗粒等污染物质粘附在气泡上，随气泡一起上浮到水面，形成泡沫--气、水、颗粒三相混合体，通过收集泡沫或浮渣达到分离杂质、净化废水的目的。
根据各种处理方法的工艺复杂程度、投资大小并结合生产实际情况，本次设计选用溶解空气气浮法中的部分回流溶气气浮法。
3.2 工艺设计计算
气浮工艺是取一部分去除重金属离子后的出水回流进行加压和溶气，减压后直接进入气浮池，与来自絮凝池的含重金属离子废水混合后气浮，气浮流程示意图如图2所示。
3.2.1 供气量与空压机选型
(1)气浮所需空气量计算：
(2)压溶气水量的计算：
(3)空压机额定气量计算：
3.2.2 溶气罐的计算
选用上海同济大学水处理技术开发中心附属工厂生产的TR-300型溶气罐，采用阶梯环填料。
(1)溶气罐直径计算：
(2)溶气罐高度计算：
3.2.3气浮池的设计
气浮池计算草图如图3所示，气浮池分为接触室和分离室两部分，中间用挡板分隔开。
(1)接触室容积Vc的计算：
(2)分离室容积Vs的计算：
(3)气浮池有效水深的计算：
(4)分离区面积As和长度L2的计算：
(5)接触区面积Ac和长度L1的计算：
(6)其它相关尺寸。经过计算或参照标准选取，各相关尺寸如表1所示。
集水管孔口向下，与水平成45°角，分二排交错排列。
4、试用效果
气浮机应用后分别对其前后水中重金属含量、悬浮物含量进行了分析，其检测结果如表2所示。从表2中数据可知，气浮机对重金属的处理效率能达到75%以上，对悬浮物的处理效率能达到85%以上。
使用中从气浮机出来的水不再有混浊的现象，是清澈透明的，而且在清水池的静止时间由以前的48h缩短为8h，同时在清水池底部产生的沉淀物只有以前的1/5。
气浮机具有处理去除重金属的效能，因此进入气浮机的废水中的重金属含量可以较以前适当高一些，从而减少了硫化钠和硫酸亚铁试剂的使用量，经计算两种试剂的使用量可分别减少18%和15%。
5、结语
实际应用证明，气浮机的设计满足使用要求，气浮机的应用能有效去除废水中的悬浮物，并能适当去除废水中的重金属，为废水的循环利用提供了保障基础，为环保事业作出了贡献。( >
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