水處理之氣浮

1、第八章第八章 氣浮氣浮氣浮的基本原理氣浮的基本原理氣浮的分類與特點氣浮的分類與特點氣浮法在廢水處理中的應用氣浮法在廢水處理中的應用8.1 氣浮的基本原理氣浮的基本原理 1、基本概念 利用高度分散的微小氣袍作為載體粘附于廢水中的懸浮污染物，使其浮力大于重力和阻力，從而使污染物上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣設(shè)備自水面刮除泡沫，實現(xiàn)固液或液液分離的過程稱為氣浮。 懸浮顆粒與氣泡粘附的原理 ：水中懸浮固體顆粒能否與氣泡粘附主要取決于顆粒表面的性質(zhì)。顆粒表面易被水濕潤，該顆粒屬親水性；如不易被水濕潤，屬疏水性。親水性與疏水性可用氣、液、固三相接觸時形成的接觸角大小來解釋。在氣、液、固三相接觸時，固、液

2、界面張力線和氣液張力線之間的夾角稱為濕潤接觸角以表示。為了便于討論，氣、液、固體顆粒三相分別用1，2，3表示。 如圖所示。如90 ? u ? u為疏水性顆粒，易于與氣泡粘附。在氣、液、固相接觸時，三個界面張力總是平衡的。以表示界面張力，有： 1.3=1.2cos(180 ? u)+ 2.3 (2-11-17) 式中：1.3水、固界面張力； 1.2液、氣界面張力； 2.3氣、固界面張力； 接觸角。 水中氣泡與顆粒粘附之前單位界面面積上的界面能為W1=1.3十1.2，而粘附后則減為W2=2.3界面能減少的數(shù)值為： WW1W21.3十1.2一2.3 （21118) 將式(21117)代入式(2111

3、8)得； W1.2 (1-cos) 親水性和疏水性物質(zhì)的接觸，當0 ? 1，即顆粒完全被水濕潤cosl，W0，顆粒不與氣泡粘附，就不宜用氣浮法處理。當 180 ? 1，顆粒完全不被水濕潤，cos-1，W21.2，顆粒易于與氣泡粘附，宜于氣浮法處理。此外如1.2很小，W亦小，也不利于氣泡與顆粒的粘附。 親水性和疏水性物質(zhì)的接觸 親 水 性顆 粒氣 泡疏 水 性顆 粒1.21.21.32.32.31.3 2投加化學藥劑對氣浮效果的促進作用 (1)投加表面活性劑維持泡沫的穩(wěn)定性 (2)利用混凝劑脫穩(wěn)以油的顆粒為例，表面活性物質(zhì)的非極性端吸附于油粒上，極性端則伸向水中，極性端在水中電離，使油粒被包圍了

4、一層負電荷，產(chǎn)生了雙電層現(xiàn)象，增大了-電位，不僅阻礙油粒兼并，也影響抽粒與氣泡粘附。 (3)投加浮選劑改變顆粒表面性質(zhì) 8.2 氣浮的分類與特點氣浮的分類與特點根據(jù)氣泡產(chǎn)生的方式氣浮法分為：電解氣浮法；散氣氣浮法：擴散板曝氣氣浮、葉輪氣浮。溶氣氣浮法：溶氣真空氣浮加壓溶氣氣?。喝軞饬鞒?、部分溶氣流程、回流加壓溶氣流程。8.2.1電解氣浮法電解氣浮法8211工作原理工作原理 電解氣浮法是用不溶性陽極和陰極，通以直流電，直接將廢水電解。陽極和陰極產(chǎn)生氫氣和氧的微細氣泡，將廢水中的污染物顆?；蛳冉?jīng)混凝處理所形成的絮凝體粘附而上浮至水面，生成泡沫層，然后將泡沫刮除，實現(xiàn)分離去除污染物質(zhì)。 在直流電作

5、用下，正負兩極產(chǎn)生的氫和氧的微氣泡，將廢水中呈顆粒狀的污染物帶至水面以進行固液分離。222HeH2224OOHeOH 8.2.1.2.電解氣浮法的氣浮裝置 1、豎流式電解氣浮池（圖84） 圖 8-4 豎流式電解氣浮池1-入流室；2-整流柵；3-電極組；4-出流孔；5-分離室；6-集水孔； 7-出水管；8-排沉泥管；9-刮渣機；10-水位調(diào)節(jié)器109432716855排泥出水進水2、平流式電解氣浮池（圖85）平流式電解氣浮裝置的工藝設(shè)計 電流板塊數(shù) 式中：B電解池的寬度，mm l極板面與池壁的凈距，取100mm e極板凈距，mm；e=1520mm 極板厚度，mm；=610mmeeBn21 圖 8

6、-5 雙室平流式電解氣浮池1-入流室；2-整流柵；3-電極組；4-出口水位調(diào)節(jié)器； 5-刮渣機；6-浮渣室；7-排渣閥；8-污泥排除口i8b12385674L2L2BLH1 電極作用表面積 （87）式中：Q廢水設(shè)計流量，m3/h。E比流量，A h/m3 i電極電流密度，A /m3 極板面積 （88） 極板高度 b = h1（氣浮分離室澄清層高度） 極板長度 L= A/ b（m） 電極室長度 L2 =L+2l（m） （89）)(2miEQS AhmmhAEQ33:)(12mnSA 電極室總高度 H= h1+h2+h3 （810）式中：h1澄清層高度m，取1.01.5mh2浮渣層高度m，取0.40

7、.5mh3保護高度m，取0.30.5m 電極室容積V1=BHL2（m3） 分離室容積V2=Qt，t氣浮分離時間，試驗定，一般為0.30.75h 電解氣浮池容積V=V1+V2（m3）8.2.2 散氣氣浮法散氣氣浮法8.2.2.1微孔曝氣氣浮法（圖86）圖 8-6 擴 散 板 曝 氣 氣 浮 法1-入 流 液 ； 2-空 氣 進 入 ； 3-分 離 柱 ； 4-微 孔 陶 瓷 擴 散 板 ； 5-浮 渣 ； 6-出 流 液345628.2.2.2剪切氣泡氣浮法（1）葉輪氣浮設(shè)備構(gòu)造（圖87、8）121143556進水空氣出水進水泡沫出水1097112368圖 8-7 葉輪氣浮設(shè)備構(gòu)造示意1-葉輪；

8、2-蓋板；3-轉(zhuǎn)軸；4-軸套；5-軸承；6-進氣管；7-進水槽；8-出水槽； 9-泡沫槽；10-刮沫板；11-整流板 圖 8 - 8 葉 輪 蓋 板 構(gòu) 造51 3 46 0o726葉 輪 旋 轉(zhuǎn) 方 向1 - 葉 輪 ； 2 - 蓋 板 ； 3 - 轉(zhuǎn) 軸 ； 4 - 軸 套 ； 5 - 葉 輪 葉 片 ； 6 - 導 向 葉 片 ； 7 - 循 環(huán) 進 水 孔2）葉輪氣浮池的設(shè)計總?cè)莘eW=Qt（m3）式中：Q處理廢水量，m3/min t 氣浮時間，為1620min 系數(shù)一般1.11.4 總面積式中：h氣浮池工作水深1.52m，而3m式中：H氣浮池中的靜水壓力 氣水混合體的容重，0.67kg

9、/L式中：壓力系數(shù)，等于0.20.3 U葉輪的圓周線速度1015m/s)(2mhWF )(2mHh)(22mgUH每座氣浮池的表面積f（m2）采用正方形，邊長L=6D（D葉輪直徑200400mm）所以：f=36D2氣浮池數(shù)目 一個葉輪能吸入的水氣混合體量q為：式中：曝氣系數(shù)，試驗確定，可取0.35 葉輪轉(zhuǎn)速 葉輪所需功率 式中：約等于0.20.3 fFm)/()1 ( 601000SLmQqmin)/(60rDUn)(102KWHqN 8.2.3 溶氣氣浮法溶氣氣浮法 根據(jù)氣泡析出時所處壓力不同，溶氣氣浮法分為：溶氣真空氣?。嚎諝庠诔夯蚣訅合氯苋胨?，在負壓下析出。加壓溶氣氣?。嚎諝庠诩訅合?/p>

10、溶入水中，在常壓下析出。 1、溶氣真空氣浮 廢氣在常壓下被曝氣，使其充分溶氣，然后在真空條件下，使廢水中溶氣析出，形成細微氣泡，粘附顆粒雜質(zhì)上浮于水面形成泡沫浮渣而除去。此法優(yōu)點是：氣泡形成、氣泡粘附于微粒以及絮凝體的上浮都處于穩(wěn)定環(huán)境，絮體很少被破壞。氣浮過程能耗小。其缺點是：容氣量小，布、不適于處理含懸浮物濃度高的廢水；氣浮在負壓下運行，刮渣機等設(shè)備都要在密封氣浮池內(nèi)，所以氣浮池的結(jié)構(gòu)復雜，維護運行困難，故此法應用較少 2、加壓溶氣氣浮 （1）工作原理 在加壓條件下，使空氣溶于水，形成空氣過飽和狀態(tài)。然后減至常壓，使空氣析出，以微小氣泡釋放于水中，實現(xiàn)氣浮，此法形成氣泡小，約20100m，

11、處理效果好，應用廣泛。 （2）加壓溶氣氣浮工藝流程 加壓溶氣氣浮可分為：全溶氣流程、部分溶氣流程、回流加壓溶氣流程。 全溶氣流程（圖89） 圖 8-9 全溶氣方式加壓溶氣浮上法流程1-原水進入；2-加壓泵；3-空氣加入；4-壓力溶氣罐 （含填料層）；5-減壓閥；6-氣浮池；7-放氣閥； 8-刮渣機；9-集水系統(tǒng)；10-化學藥劑出水浮渣96857423101 部分溶氣流程（圖810） 圖 8-10 部分溶氣方式浮上法流程1-原水進入；2-加壓泵；3-空氣加入；4-壓力溶氣罐 （含填料層）；5-減壓閥；6-氣浮池；7-放氣閥； 8-刮渣機；9-集水系統(tǒng)；10-化學藥劑壓力表11032475869浮

12、渣出水 回流加壓溶氣流程（圖811） 圖 8-11 回流加壓溶氣方式流程示意圖1-原水進入；2-加壓泵；3-空氣進入；4-壓力溶氣罐 （含填料層）；5-減壓閥；6-氣浮池；7-放氣閥； 8-刮渣機；9-集水管及回流清水管6回流13247589出水 3、加壓溶氣氣浮系統(tǒng)的設(shè)計 （1）溶氣方式 水泵吸入管溶氣方式：水泵吸水管吸氣、水泵壓力管上的支管射流器吸氣 吸氣量 0.15Mpa，釋放溶氣量的99%TJ 型溶氣釋放器 在0.2Mpa以上低壓下工作，凈水效果良好TV型溶氣釋放器 氣泡微細2040um圖 8 - 1 6 溶氣釋放器（a ）T S 型（b ）T J 型（c ）T V 型接口(a)上接口

13、下接口共8 根輻射管接口( b )( c )（4）氣浮池 平流式氣浮池（圖817）圖 8-17 有回流的平流式氣浮池1-溶氣水管；2-減壓釋放及混合設(shè)備；3-原水管；4-接觸區(qū)；5-分離區(qū)；6-集水管；7-刮渣設(shè)備；8-回流管；9-集渣槽；10-出水管1097654321860 豎流式氣浮池（圖818）圖 8 - 1 8 豎 流 式 氣 浮 池879546321QRQ1 - 溶 氣 水 管 ； 2 - 減 壓 釋 放 器 ； 3 - 原 水 管； 4 - 接 觸 區(qū) ； 5 - 分 離 區(qū) ； 6 - 集 水 器 ； 7 - 刮渣 機 ； 8 - 水 位 調(diào) 節(jié) 器 ； 9 - 排 渣 器 反

14、應氣浮池（圖819） 反應氣浮沉淀池（圖820）圖 8 - 1 9 平 流 式 氣 浮 池 （ 反 應 - 氣 浮 ）原 水溶氣水排 渣出 水圖 8-20 組 合 一 體 化 氣 浮 池原 水集水溶氣水排渣(反 應 -氣 浮 -沉 淀 ）排 泥 反應氣浮過濾池（圖821）圖 8-21 組 合 式 一 體 化 氣 浮 池 （ 反 應 -氣 浮 -過 濾 ）溶氣水原水砂泵排渣出 水（5）平流式矩形氣浮池的設(shè)計設(shè)計參數(shù)： H有效=2.02.5m； q=510m3/m2h； t停留=1020min； L/B=1：（11.5） U上升（接觸區(qū)下端）=20mm/s； U上升（接觸區(qū)上端）=510mm/s；

15、 t停留2min；隔板角度600，隔板直段高度300500mm 分離區(qū)U下=13mm/s（含溶氣水回流量）式中：rCs相當于（815）式中的Sa 空氣在水中的溶解度（L/L）與空氣容重（mg/L）的乘積 r空氣容重，（mg/L） Cs空氣在水中的溶解度（mL/L，L/L） P溶氣壓力，絕對壓力； RQ壓力水回流量或加壓溶氣水量，m3/d f 回流加壓水空氣飽合度，一般為（5080）%量懸浮帶入的懸浮固體總總量經(jīng)減壓釋放的溶解空氣SAa10001)1(RQfPrCsAS=QSa（kg/d） （817）式中：Sa廢水中懸浮顆粒濃度，kg/m3。相當于（815）式中的Co所以，氣固比所以： 一般可選用0.