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1、7.4 气浮（Air Flotation）,一、气浮法原理 气浮法是固液分离或液液分离的一种技术。它是通过某种方法产生大量的微气泡，使其与废水中密度接近于水的团体或液体污染物微粒粘附，形成密度小于水的气浮体，在浮力的作用下，上浮至水面形成浮渣，进行固液或液液分离。 气浮法用于从废水中去除比重小于1的悬浮物、油类和脂肪，并用于污泥的浓缩。,水中颗粒与气泡粘附条件,1。润湿接触角 通过润湿周边即相界面交界线)分别作水、粒界面张力作用线和水、气面张力作用线，两作用线的交角为润湿接触角()。,3,润湿接触角示意图,13-液固间张力 12-液气间张力 23-气固间张力,5,WLG(cos1),（a）当0
2、（cos1，W0），颗粒完全被水润湿(完全亲水）时，颗粒不能与气泡粘附。,（b） 180（cosl，W2LG），颗粒完全不被水润湿（完全疏水）时，颗粒与气泡粘附的动力大，易于用气浮法处理。,（c）固体的接触角越大，越易于与气泡的粘附。但对于LG很小的体系，虽然有利于固体向气泡的粘附，但由于粘附动力较小，颗粒向气泡的粘附困难。,水中颗粒与气泡粘附条件:,6,气浮典型流程,浮渣,8,气浮池（flotation cell),气浮池是气浮过程的主要设备，它的作用是当废水从减压阀流入水池后，由于压力减至常压，使溶解于废水中的空气以微小气泡形式逸出。气泡在上升过程中吸附乳化油和细小悬浮颗粒，上浮至水面形成
3、浮渣，由刮渣机除去。 加压溶气浮选池的种类较多，介绍平流式、竖流式、斜板式和叶轮式四种,11,竖流式气浮池,12,13,14,气浮过程包括气泡(bubble)的产生、气泡与颗粒的附着及上浮分离等连续步骤。 产生数量和尺寸合适的气泡是气浮过程实现的重要条件。 废水处理中采用的气浮法，按水中气泡产生的方法可分为溶气法(dissolved air flotation, DAF)、布气法(diffused air flotation, DiAF)和电解法(electrolyzed flotation) 三类。,气泡的产生方法,15,定义：溶气法是使空气在一定压力的作用下溶解于水中，并达到过饱和状态，然
4、后再突然使废水减到常压，这时溶解于水中的空气便以微小气泡的形式从水中逸出，以进行浮选过程的方法。 分类：根据气泡在水中析出时的所处压力的不同，溶气浮选又可分为:加压溶气浮选和溶气真空浮选两种类型。 加压溶气法需要有空气压缩机、溶气罐、减压阀或溶气释放器、水泵。 (1)按空气与水混合的位置有分为泵前进气与泵后进气两种。,1.溶气法,16,泵前进气：这是由水泵压水管中引出一支管，在支管上按装水力喷射器，由于水喷射时产生负压，将空气吸入，与废水混合后，经吸水管、水泵送入溶气罐。,溶气水 去浮选,水射器,水泵吸水管,溶气罐,水泵压水管,空气,a.泵前进气：,17,特点： 比较简便，水气混合均匀， 但水
5、泵必须采用自吸式进水，而且要保持1 m以上的水头。 最大吸气量不能大于水泵吸水量的10，否则，水泵工作不稳定，会产生气蚀现象。,溶气水 去浮选,水射器,水泵吸水管,溶气罐,水泵压水管,空气,18,泵后进气：一般是在压水管上通入压缩空气。 这种方法使水泵工作稳定，而且不必要求在正压下工作。 但需要由空气压缩机供给空气，为了保证良好的溶气效果，溶气罐的容积也比较大，一般需采用较复杂的填充式溶气罐。,溶气水 去浮选,空气压缩机,水泵吸水管,溶气罐,水泵压水管,b.泵后进气,19,溶气罐（air receiver)的作用是在一定的压力(一般0.20.6MPa)下，保证空气能充分地溶于废水中，并使水、气
6、良好混合。 混合时间一般为13min，混合时间与进气方式有关，即泵前进气混合时间可短些，泵后进气混合时间要长些。,(2)溶气罐：,20,（a）纵隔板式；(b)花板式；(c)横隔板式；(d)填充式；(e)涡轮式,溶气罐形式,21,减压阀的作用是保持溶气罐出口处的压力恒定，从而可以控制出罐后气泡的粒径和数量。,也可用低压溶气释放器来代替减压阀，溶气水流经释放器时，由于形成强烈的搅动和涡流，便产生微细气泡。,(3)减压阀：,22,流程：根据废水中所含悬浮物的种类、性质、处理水净化程度和加压方式的不同，基本流程有以下三种： 1）全流程溶气浮选法（DAF with total aeration of f
7、low) 2）部分溶气浮选法(DAF with partial aeration of flow) 3）部分回流溶气浮选法（DAF with recycle aeration of flow),(4)加压溶气浮选法的流程,23,全部废水加压溶气浮选(泵前加气),24,全部废水加压溶气浮选(泵后加气),25,（a）溶气量大，增加了油粒或悬浮颗粒与气泡的接触机会；,（b）在处理水量相同的条件下，它较部分回流溶气气浮法所需的浮选池小，从而减少了基建投资。,（c）但由于全部废水经压力泵，所以增加了含油废水的乳化程度，而且压力泵和溶气罐均较其它两种流程大，因此投资和运转动力消耗较大。,全流程加压气浮特点
8、：,26,部分进水加压溶气气浮法流程,27,（a）较全流程溶气浮选法所需的压力泵小，故动力消耗低； （b）压力泵所造成的乳化油量较全部溶气法低； （c）气浮池的大小与全部溶气法相同，但较部分回流溶气法小。,部分废水加压溶气流程特点：,28,部分回流溶气浮选流程,29,（a）加压的水量少，动力消耗省；,（b）浮选过程中不促进乳化；,（c）矾花形成好，后絮凝也少；,（d）不易堵塞；,（e）缺点是浮选池的容积较前两种流程大。,部分回流溶气浮选法流程特点,30,布气浮选是利用机械剪切力，将混合于水中的空气粉碎成细小的气泡，以进行浮选的方法。,按粉碎气泡方法的不同，布气气浮又分为水泵水管吸气浮选、射流浮
9、选、扩散曝气浮选以及叶轮气浮等四种。,2 布气气浮法,31,这是最原始的也是最简单的一种气浮方法。,这种方法的优点是设备简单，其缺点主要是由于水泵工作特性的限制，吸入的空气量不能过多，一般不大于吸水体积的10，否则将破坏水泵吸水管的负压工作。,此外，气泡在水泵内破碎的不够完全，粒径大，因此，气浮效果不好。,这种方法用于处理通过除油池后的石油废水，除油效率一般在5065,（1）水泵吸水管吸入空气气浮,32,这是采用以水带气射流器向废水中混入空气进行气浮的方法。,溶气水 去浮选,水射器,水泵吸水管,水泵压水管,空气,（2）射流气浮,33,由喷嘴射出的高速废水使吸入室形成负压，并从吸气管吸入空气，在
10、水气混合体进入喉管段后进行激烈的能量交换，然后进入扩压段(扩散段)，动能转化为势能，进一步压缩气泡，增大了空气在水中的溶解度。,射流器构造示意图,34,压缩空气通过具有细孔隙的扩散板或微孔管，使空气以细小气泡的形式进入水中，进行气浮过程。 这种方法的优点是简单易行，但缺点较多，其中主要的是空气扩散装置的微孔易于堵塞，气泡较大，浮选效率不高等，因此这种方法近年已少用。,(3)扩散板曝气气浮,35,在浮选池底部设有旋转叶轮，在叶轮的上部装着带有导向叶片的固定盖板，盖板上有孔洞。 当电动带动动叶轮高速旋转时，在盖板下形成负压，从空气管吸入空气，废水由上的小孔进入，在叶轮的搅动下，空气被粉碎成细小的气
11、泡，并与水充分混合成为水气混合体，甩出导向叶片之外，在池体内平稳地垂直上升，进行浮选。L 形成的泡沫不断地被刮板刮出槽外。这种气浮池是从矿物浮选中直接移植过来的。,（4）叶轮浮选,36,叶轮气浮设备构造示意图,37,设备简单，易于实现。 其缺点是空气被粉碎的不够充分，形成的气泡粒径较大，一般不小于l0OOm，这样，在供气量一定的情况下，气泡的表面积小。由于气泡直径大，运动速度快，气泡与被去除污染物质的接触时间短促，这些因素都使布气气浮法去除效率较低。,布气浮选的特点:,38,电解浮选法是对废水进行电解，这时在阴极产生大量的氢气泡，氢气泡的直径很小，仅有20100m。,废水中的悬浮颗粒粘附在氢气
12、泡上，随其上浮，从而达到了净化废水的目的。,与此同时，在阳极上电离形成的氢氧化物起着混凝剂的作用，有助于水中的污泥上浮或下沉。,3 电解气浮法,40,污染物的颗粒是否与气泡粘附及粘附的牢固程度，与污染物的疏水性强弱有关。 有时污染物的疏水性较弱，用气浮法处理时效率很低。为了增加废水中悬浮颗粒的疏水性，以提高浮选效果，需向废水中投加化学药剂，这些化学药剂称为浮选剂。 浮选剂（flotation reagent)根据其作用的不同可分为以下几种：,4 气浮过程的调节,41,捕收剂(collector)：能够提高颗粒可浮性的药剂称为捕收剂。 起泡剂(frother)：它的作用是降低液体表面自由能，产生
13、大量微细且均匀的气泡，防止气泡相互兼并，形成相当稳定的泡沫层。因此起泡剂是作用在气液界面上，用以分散空气，形成稳定的气泡。,(1)浮选药剂的分类：,42,调整剂包括抑制剂、活化剂和介质调整剂三大类。,（1）抑制剂(depressor)：能降低物质可浮性的药剂称为抑制剂。,（2）活化剂(activator)：能够消除抑制作用的药剂称为活化剂。,（3）介质调整剂(regulator)：介质调整剂的主要作用是调整废水的pH值。,(2)调整剂：,43,(a)分离废水中的细小悬浮物、藻类及微絮体； (b)回收工业废水中的有用物质，如造纸厂废水中的纸浆纤维及填料等； (c)代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活
14、性污泥，特别适用于那些易于产生污泥膨胀的生化处理工艺中；,(d)处理含油废水，分离回收含油废水中的悬浮油和乳化油；,气浮法的应用及特点,44,(a)由于气浮池的表面负荷有可能高达l2m3/m2h，水在池中停留时间只需102Omin，而且池深只需2m左右，故占地较少，节省基建投资；,(b)气浮池具有预曝气作用，出水和浮渣都含有一定量的氧，有利于后续处理或再用，泥渣也不易腐化；,(c)对那些很难用沉降法去除的低浊度含藻水，气浮法处理效率高，甚至还可去除原水中的浮游生物，出水水质好；,气浮法的特点：,45,(d)浮渣含水率低，一般在96%以下，比沉淀池污泥体积少210倍，这对污泥的后续处理有利，而且表面刮渣也比池底排泥方便；,(e)可以回收利用有用物质；,(f)气浮法所需药剂量比沉淀法节省。,(g)气浮法电耗较大，处理每吨废水比沉淀法多耗电约0.020.04kWh；目前使用的溶气水减压释放器易堵塞；浮渣怕较大的风雨袭击。,