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1、一、气浮的原理,实现气浮过程必须具备下述条件： 向水中提供足够数量的微气泡，气泡的理想尺寸为1530m； 使固态或液态污染物质颗粒呈悬浮状态且具有疏水性质，从而能附着在气泡上上浮； 有适合于气浮工艺的设备。,气浮是一种固液和液液分离的方法。 具体过程：通入空气产生微细气泡SS附着在气泡上上浮 应用：自然沉淀或上浮难于去除的悬浮物，以及比重接近1的固体颗粒 给水处理中除藻等 废水处理中去除纤维、悬浮物、油类、脂肪等,1、理论基础,界面张力和润湿接触角,任何不同介质的相表面上都因受力不均衡而存在界面张力。,气浮的情况涉及：气、水、固三相介质，每两相之间都存在界面张力。,：润湿接触角 90, 疏水性
2、,易于气浮 90,亲水性,三相间的吸附界面构成的交界线称为润湿周边。,2、悬浮物与气泡的附着条件,按照物理化学的热力学理论, 任何体系均存在力图使界面能减少为最小的趋势。,界面能 W =S S：界面面积;：界面张力 附着前: W1 =水气+水粒 （假设S 为1） 附着后: W2=气粒,界面能的减少=水气+水粒气粒,三个力之间的关系： 水粒 =气粒+水气COS(180-),=水气(1-COS) 悬浮物与气泡附着的条件：0 越大，推动力越大，越易气浮。,0, COS1, = 0 不能气浮 90, COS1, 水气 颗粒附着不牢 -亲水性,90, 水气 易气浮疏水性 180, =2水气 最易被气浮,
3、(2) 同时, COS （气粒水粒）/水气 水中颗粒与表面张力水气有关。 水气增加，增大, 有利于气浮,例如： 石油废水中表面活性物质含量少, 水气大, 乳化油粒疏水性强，直接气浮效果好。 而煤气洗涤水中的乳化焦油，由于水中表面活性物质含量多，水气小，直接气浮效果差。,气泡与颗粒的粘附形式,对于亲水性颗粒的气浮，表面需改性为疏水性 投加浮选剂（松香油、煤油、脂肪酸）,3、气泡的稳定性,气浮中要求气泡具有一定的分散度和稳定性。气泡粒径在100左右为好。 空气从水中析出过程分两个步骤： 气泡核的形成 气泡的增长,洁净水中： 气泡常不能达到气浮要求的极细分散度。 洁净水表面张力大，气泡有自动降低表面
4、自由能的倾向，即气泡合并。 稳定性不好。 缺乏表面活性物质的保护，气泡易破灭 。,加入起泡剂（一种表面活性物质），保护气泡的稳定性。,有机物含量不多的废水气浮时，气泡的稳定性可能成为重要的影响因素。 适当表面活性剂是必要的。,但表面活性物质过多,4、乳化现象与脱乳,疏水性颗粒易气浮，但多数情况下并不好。 乳化现象,以油粒为例： 表面活性物质存在： 非极性端吸附在油粒， 极性端则伸向水中 乳化油 极性端电离后带电双电层现象 稳定体系（阻碍细小油珠之间，油珠和气泡之间的粘附）,亲水性固体粉末（固体乳化剂）存在：如粉砂、粘土等 一小部分与油接触，大部分为水润湿。,带电的稳定体系是不利于气浮的，应 脱
5、稳、破乳 投加混凝剂压缩双电层降低电位 混凝剂： 硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁等,二、气浮的分类,气浮设备,散气气浮设备,电解气浮设备,溶气气浮设备,射流气浮,泵吸气浮,叶轮气浮,扩散曝气气浮,加压溶气气浮,真空溶气气浮,1、散气气浮设备： 工作原理：利用机械剪切力，将混合于水中的空气粉碎成微细气泡，从而进行气浮的设备。 （1）射流气浮 利用射流器或水泵吸入分散空气 特点：设备简单，但受设备和工作条件的限制，吸气量不大，一般不超过水量的10%（V%）。,（2） 水泵吸气,(3)扩散曝气气浮(微孔气浮法、充气气浮法） 通过由素烧陶瓷、粉末冶金或塑料制成的微孔板（管），将压缩空气分散为小气泡。 气
6、泡尺寸：较大（直径110mm） 缺点：微孔板（管）容易堵塞。,（4）叶轮气浮法,将空气引入一个高速旋转的叶轮附近，通过叶轮的高速剪切运动，将空气吸入并分散为小气泡，气泡直径1mm左右。 特点：适用于悬浮物浓度较高的废水，如用于洗煤废水及含油脂、羊毛等废水的处理，也可用于含表面活性剂的废水泡沫浮上分离，设备不容易堵塞。,2.电解气浮法： 直流电的电解作用下: 正极产生氢气 ，负极产生氧气，微气泡。 气泡小于溶气法和散气法。,电解气浮设备H2O 2H2 + O2,电解气浮池两种形式： 左：竖流式 右：平流式,向水中通入510V直流电，废水电解产生H2、O2和CO2等，气泡微细，密度小，直径约106
7、0m，浮升过程中不会引起水流紊动，浮载能力大，特别适用于脆弱絮凝体的分离。 （气泡理想尺寸为1530m） 表面负荷通常低于4m3/m2.h。 铝板或钢板作阳极，会溶蚀产生的Fe2+和Al3+具有混凝特性，有利于水中悬浮物的去除。 缺点：电耗较高、电极板易结垢，操作管理复杂。 目前主要用于小规模（10-20m3/h）的工业废水处理,具有多种作用： 除BOD、氧化、脱色等 去除污染物范围广 污泥量少，占地少。 但电耗大。,3、溶气气浮设备,溶气气浮是使空气在一定压力下溶于水中并呈饱和状态，然后骤然减压释放，这时溶解的空气便以微小的气泡从水中析出并进行气浮。 特点： 气泡直径约为20100m； 可人
8、为控制气泡与废水的接触时间； 净化效果比分散空气法好，应用广泛。,溶气 气浮设备,加压溶气气浮,溶气真空气浮,逐渐淘汰,全溶气方式,部分溶气方式,回流加压溶气方式,真空气浮,特点： 气浮池在负压下运行； 溶气压力比加压溶气低，能耗较小； 缺点： 气浮池结构复杂，设备密闭，运行维护都较困难，生产中应用不多。,加压溶气气浮,使空气在加压的条件下溶解于水，然后将压力骤减至常压而使过饱和的空气以微细气泡的形式释放出来。 按溶气水不同分为三种基本流程： 全部进水溶气 部分进水溶气 部分处理水溶气,工艺组成： 空气释放系统、气浮池、压力溶气系统,1. 加压溶气气浮工艺的主要设备,压力溶气系统： 加压水泵
9、压力溶气罐 空气供给设备 其他附属设备,加压水泵：提升污水，将水、气以一定压力送至压力溶气罐。 加压泵压力应适当， 过高：溶解到水中空气增加，经减压后释放的空气多，会促进微气泡的聚集，不利气浮； 太低：增加溶气水量，气浮池容积增加。,压力溶气罐：使水与空气充分接触，促进空气溶解。形式多样。,全部进水溶气 全部原水由泵加压至0.30.5MPa，压入溶气罐，用空压机或射流器向溶气罐压入空气进行溶气，然后经减压释放装置进入气浮池进行固液分离。,加压溶气气浮,部分进水溶气 部分原水进行压力溶气 ，其余部分直接进入气浮池。,回流加压溶气气浮,三种溶气方式比较：,（1）与全部进水溶气相比，部分进水溶气和出
10、水回流溶气两种方式用于加压溶气的水量只分别占总水量的3035%和1020%；更节能；设备容积大大减小。 （2）在相同能耗下，溶气压力可大大提高，形成的气泡更小，更均匀，更能得到充分利用； （3）当采用混凝气浮时，能够充分利用混凝剂，减少投药量，并避免絮凝体破坏。,三、气浮池种类,平流式、竖流式、气浮反应一体式、 气浮沉淀一体式、气浮过滤一体式,竖流式气浮池 池高可取4-5m，长宽或直径一般在9-10m以内。中央进水室、刮渣板和刮泥耙都安装在中心转轴上，依靠电机驱动匀速旋转。,竖流式气浮池的基本工艺参数与平流式气浮池相同。 其优点是接触室在池中央，水流向四周扩散，水力条件较好。 缺点是与反应池较
11、难衔接，容积利用率较低。 有经验表明，当处理水量大于150 200m3/h、废水中的可沉物质较多时，宜采用竖流式气浮池。,组合方式：,目前最常用，其反应池与气浮池合建。废水进入反应池完全混合后，经挡板底部进入气浮接触室以延长絮体与气泡的接触时间，然后由接触室上部进入分离室进行固液分离。池面浮渣由刮渣机刮入集渣槽，清水由底部集水槽排出。 平流式气浮池的优点是池深浅、造价低、构造简单、运行方便。 缺点是分离部分的容积利用率不高等。,四、气浮设备和装置,1、溶气水的减压释放设备 1）、减压阀 2）、专用释放器：TS型、TJ型、TV型,1,2,3,5,4,6,压力溶气罐,溶气罐的特点：,a、普通钢板卷
12、焊制成。属压力容器范畴。 b、2030度，释气量为理论饱和溶气量的90 99%。 c、填料高度0.81.3m。 d、不考虑进气的位置予形式。 e、采用浮球液位传感器控制液位。 f 、过流密度（溶气水流量与罐的截面积之比）3000-5000m3/m2d。 g、水、气应从溶气罐顶部进入。进气部位在有效水深1 以上。,TJ型溶气释放器 压力溶气罐,刮渣设备,桥式刮渣机 行星式刮渣机 履带式刮渣机 钢索式刮渣机,空气压缩机,五、气浮法在水处理中的应用 废水： 含油废水(石油化工、机械加工、食品工业等)： 悬浮油（10, 隔油池） 乳化油（10,一般0.1-2气浮） 溶解性,造纸厂白水回收纤维： 时间短，SS去除率90以上，COD去除率80，浮渣浓度5 染色废水等 毛纺工业洗毛废水羊毛脂及洗涤剂 浓缩污泥（效果比沉淀法高）,给水： 高含藻水源的净化：武汉东湖水厂，气浮替代沉淀，藻类去除率达80以上。 低温、低浊水的净化：沈阳市自来水厂。 对受污染水体的净化：对水体产生曝气，减轻嗅味与色度。,优点： 处理能力比沉淀池高 气浮污泥浓度高 可以同时去除多种污染物（表面活性剂、嗅味物质等） 缺点： 耗电、维修,