氣浮課件講義整理

第7章氣浮AirFlotation1.第7章1.本章要回答的問(wèn)題：什么是氣?。勘人芏却蟮奈镔|(zhì)能上浮嗎？如何實(shí)現(xiàn)？氣浮在水處理中的作用是什么？氣浮在實(shí)際水處理中是如何應(yīng)用的？氣浮的工藝有幾種？氣浮池的結(jié)構(gòu)是怎樣的？為什么？?????學(xué)完本章你會(huì)了解更多的知識(shí)！2.本章要回答的問(wèn)題：什么是氣?。?.氣浮氣浮是利用廢水中的顆粒的疏水性，通過(guò)在氣浮池中向廢水中通入一定尺寸的氣泡，使廢水中的污染物吸附在氣泡上，隨氣泡的上浮，污染物也隨之浮到水面上而形成由氣泡、水和污染物形成的三相泡沫層（浮渣），收集泡沫層即可把污染物與水分離。3.氣浮氣浮是利用廢水中的顆粒的疏水性，通過(guò)在氣浮池中向廢水中通空氣含懸浮物的廢水空氣所產(chǎn)生的氣泡氣泡在上升的過(guò)程中吸附固體顆粒氣泡在水的表面形成三相泡沫層氣浮后的水變清空氣以適當(dāng)方式收集泡沫層，完成懸浮物的去除，也可使懸浮物得到富集，為回收創(chuàng)造條件氣浮過(guò)程示意圖4.空氣含懸浮物的廢水空氣所產(chǎn)生的氣泡氣泡在上升的過(guò)程中吸附固體第7章

氣浮的主要內(nèi)容7.1氣浮所用的設(shè)備放映7.2氣浮所需氣泡的產(chǎn)生方式鏈接7.3氣浮的原理鏈接7.4氣浮的工藝流程鏈接7.5氣浮的特點(diǎn)和應(yīng)用鏈接5.第7章氣浮的主要內(nèi)容7.1氣浮所用的設(shè)備放映7．1氣浮池（flotationcell)氣浮池是氣浮過(guò)程的主要設(shè)備，它的作用是當(dāng)廢水從減壓閥流入水池后，由于壓力減至常壓，使溶解于廢水中的空氣以微小氣泡形式逸出。氣泡在上升過(guò)程中吸附乳化油和細(xì)小懸浮顆粒，上浮至水面形成浮渣，由刮渣機(jī)除去。浮選池的種類較多，介紹平流式、豎流式、斜板式和葉輪式四種6.7．1氣浮池（flotationcell)氣浮池是氣浮過(guò)程平流式氣浮池出水管排空管進(jìn)水管，進(jìn)入的是氣泡和水的混合物集油槽刮油機(jī)污油管7.平流式氣浮池出水管排空管進(jìn)水管，進(jìn)入的是氣泡和水的混合物集油8.8.9.9.刮油機(jī)集油槽蒸汽加熱10.刮油機(jī)集油槽蒸汽加熱10.豎流式氣浮池刮油機(jī)進(jìn)水管出水管沉渣排出管浮渣排出口溶氣罐水射器沉渣槽11.豎流式氣浮池刮油機(jī)進(jìn)水管出水管沉渣排出管浮渣排出口溶氣罐水射12.12.13.13.刮渣板浮渣槽浮渣14.刮渣板浮渣槽浮渣14.斜板式氣浮池池體斜板混合液入口浮渣濃縮室刮渣機(jī)出水管15.斜板式氣浮池池體斜板混合液入口浮渣濃縮室刮渣機(jī)出水管15.葉輪氣浮設(shè)備構(gòu)造示意圖返回目錄空氣管進(jìn)水出水泡沫槽刮渣機(jī)泡沫出口攪拌葉輪16.葉輪氣浮設(shè)備構(gòu)造示意圖返回目錄空氣管進(jìn)水出水泡沫槽刮渣機(jī)泡沫7．2氣泡的產(chǎn)生方法氣浮過(guò)程包括氣泡(bubble)的產(chǎn)生、氣泡與顆粒的附著及上浮分離等連續(xù)步驟。產(chǎn)生數(shù)量和尺寸合適的氣泡是氣浮過(guò)程實(shí)現(xiàn)的重要條件。廢水處理中采用的氣浮法，按水中氣泡產(chǎn)生的方法可分為溶氣法(dissolvedairflotation,DAF)、布?xì)夥?diffusedairflotation)和電解法(electrolyzedflotation)三類。17.7．2氣泡的產(chǎn)生方法氣浮過(guò)程包括氣泡(bubble)的產(chǎn)生、7．2．1溶氣法定義：溶氣法是使空氣在一定壓力的作用下溶解于水中，并達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，然后再突然使廢水減到常壓，這時(shí)溶解于水中的空氣便以微小氣泡的形式從水中逸出，以進(jìn)行浮選過(guò)程的方法。分類：根據(jù)氣泡在水中析出時(shí)的所處壓力的不同，溶氣浮選又可分為:加壓溶氣浮選和溶氣真空浮選兩種類型。加壓溶氣法需要有空氣壓縮機(jī)、溶氣罐、減壓閥或溶氣釋放器、水泵。按空氣與水混合的位置又分為泵前進(jìn)氣與泵后進(jìn)氣兩種。18.7．2．1溶氣法定義：溶氣法是使空氣在一定壓力的作用下溶解于泵前進(jìn)氣：這是由水泵壓水管中引出一支管，在支管上按裝水力噴射器，由于水噴射時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓，將空氣吸入，與廢水混合后，經(jīng)吸水管、水泵送入溶氣罐。溶氣水去浮選水射器進(jìn)水池水泵吸水管溶氣罐水泵壓水管水泵空氣19.泵前進(jìn)氣：這是由水泵壓水管中引出一支管，在支管上按裝水力噴射特點(diǎn)：比較簡(jiǎn)便，水氣混合均勻，但水泵必須采用自吸式進(jìn)水，而且要保持1m以上的水頭。最大吸氣量不能大于水泵吸水量的10％，否則，水泵工作不穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。溶氣水去浮選水射器進(jìn)水池水泵吸水管溶氣罐水泵壓水管水泵空氣20.特點(diǎn)：溶氣水水射器進(jìn)水池水泵吸水管溶氣罐水泵壓水管水泵空氣2泵后進(jìn)氣：一般是在壓水管上通入壓縮空氣。這種方法使水泵工作穩(wěn)定，而且不必要求在正壓下工作。但需要由空氣壓縮機(jī)供給空氣，為了保證良好的溶氣效果，溶氣罐的容積也比較大，一般需采用較復(fù)雜的填充式溶氣罐。溶氣水去浮選空氣壓縮機(jī)進(jìn)水池水泵吸水管溶氣罐水泵壓水管水泵21.泵后進(jìn)氣：一般是在壓水管上通入壓縮空氣。溶氣水空氣壓縮機(jī)進(jìn)水溶氣罐：溶氣罐（airreceiver)的作用是在一定的壓力(一般0.2～0.6MPa)下，保證空氣能充分地溶于廢水中，并使水、氣良好混合?；旌蠒r(shí)間一般為1～3min，混合時(shí)間與進(jìn)氣方式有關(guān):即泵前進(jìn)氣混合時(shí)間可短些;泵后進(jìn)氣混合時(shí)間要長(zhǎng)些。22.溶氣罐：溶氣罐（airreceiver)的作用是在一定的壓溶氣罐形式（a）縱隔板式(e)渦輪式(d)填充式(b)花板式(c)橫隔板式出水出水出水出水進(jìn)水進(jìn)水進(jìn)水進(jìn)水進(jìn)水出水電機(jī)放空放空多余空氣放空23.溶氣罐形式（a）縱隔板式(e)渦輪式(d)填充式(b)花板式24.24.減壓閥：減壓閥的作用是保持溶氣罐出口處的壓力恒定，從而可以控制出罐后氣泡的粒徑和數(shù)量。也可用低壓溶氣釋放器來(lái)代替減壓閥，溶氣水流經(jīng)釋放器時(shí)，由于形成強(qiáng)烈的攪動(dòng)和渦流，便產(chǎn)生微細(xì)氣泡。25.減壓閥：減壓閥的作用是保持溶氣罐出口處的壓力恒定，從而可以控7．2．2布?xì)鈿飧》ú細(xì)飧∵x是利用機(jī)械剪切力，將混合于水中的空氣粉碎成細(xì)小的氣泡，以進(jìn)行浮選的方法。按粉碎氣泡方法的不同，布?xì)鈿飧∮址譃樗姆N：水泵水管吸氣浮選射流浮選擴(kuò)散曝氣浮選葉輪氣浮26.7．2．2布?xì)鈿飧》ú細(xì)飧∵x是利用機(jī)械剪切力，將混合于水中的（1）水泵吸水管吸入空氣氣浮這是最原始的也是最簡(jiǎn)單的一種氣浮方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)主要是由于水泵工作特性的限制，吸入的空氣量不能過(guò)多，一般不大于吸水體積的10％，否則將破壞水泵吸水管的負(fù)壓工作。此外，氣泡在水泵內(nèi)破碎的不夠完全，粒徑大，因此，氣浮效果不好。這種方法用于處理通過(guò)除油池后的石油廢水，除油效率一般在50％～65％27.（1）水泵吸水管吸入空氣氣浮這是最原始的也是最簡(jiǎn)單的一種氣?。?）射流氣浮這是采用以水帶氣射流器向廢水中混入空氣進(jìn)行氣浮的方法。溶氣水去浮選水射器進(jìn)水池水泵吸水管水泵壓水管水泵空氣28.溶氣水水射器進(jìn)水池水泵吸水管水泵壓水管水泵空氣28.射流器構(gòu)造示意圖由噴嘴射出的高速?gòu)U水使吸入室形成負(fù)壓，并從吸氣管吸入空氣，在水氣混合體進(jìn)入喉管段后進(jìn)行激烈的能量交換，然后進(jìn)入擴(kuò)壓段(擴(kuò)散段)，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，進(jìn)一步壓縮氣泡，增大了空氣在水中的溶解度。喉管段擴(kuò)散段吸氣管噴嘴漸縮段吸入室29.射流器構(gòu)造示意圖由噴嘴射出的高速?gòu)U水使吸入室形成負(fù)壓，并從吸(3)擴(kuò)散板曝氣氣浮壓縮空氣通過(guò)具有細(xì)孔隙的擴(kuò)散板或微孔管，使空氣以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入水中，進(jìn)行氣浮過(guò)程L。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是:簡(jiǎn)單易行但缺點(diǎn)較多:

主要的是空氣擴(kuò)散裝置的微孔易于堵塞;氣泡較大，浮選效率不高等

因此這種方法近年已少用。30.(3)擴(kuò)散板曝氣氣浮壓縮空氣通過(guò)具有細(xì)孔隙的擴(kuò)散板或微孔管，31.31.（4）葉輪浮選在浮選池底部設(shè)有旋轉(zhuǎn)葉輪，在葉輪的上部裝著帶有導(dǎo)向葉片的固定蓋板，蓋板上有孔洞。當(dāng)電動(dòng)帶動(dòng)動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在蓋板下形成負(fù)壓，從空氣管吸入空氣，廢水由上面的小孔進(jìn)入，在葉輪的攪動(dòng)下，空氣被粉碎成細(xì)小的氣泡，并與水充分混合成為水氣混合體，甩出導(dǎo)向葉片之外，在池體內(nèi)平穩(wěn)地垂直上升，進(jìn)行浮選。L形成的泡沫不斷地被刮板刮出槽外。這種氣浮池是從礦物浮選中直接移植過(guò)來(lái)的。32.（4）葉輪浮選在浮選池底部設(shè)有旋轉(zhuǎn)葉輪，在葉輪的上部裝著帶有33.33.34.34.布?xì)飧∵x的特點(diǎn):設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是空氣被粉碎的不夠充分，形成的氣泡粒徑較大，一般不小于l0OOm，這樣，在供氣量一定的情況下，氣泡的表面積小。由于氣泡直徑大，運(yùn)動(dòng)速度快，氣泡與被去除污染物質(zhì)的接觸時(shí)間短促，這些因素都使布?xì)鈿飧》ㄐ瘦^低。35.布?xì)飧∵x的特點(diǎn):設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。35.7．2．3電解氣浮法電解浮選法是對(duì)廢水進(jìn)行電解，這時(shí)在陰極產(chǎn)生大量的氫氣泡，氫氣泡的直徑很小，僅有20～100m。廢水中的懸浮顆粒粘附在氫氣泡上，隨其上浮，從而達(dá)到了凈化廢水的目的。與此同時(shí)，在陽(yáng)極上電離形成的氫氧化物起著混凝劑的作用，有助于水中的污泥上浮或下沉。36.7．2．3電解氣浮法電解浮選法是對(duì)廢水進(jìn)行電解，這時(shí)在陰極產(chǎn)37.37.返回目錄38.返回目錄38.7．3氣浮的原理與氣泡與固體的作用形式7.3.1氣浮的原理

親水性(hydrophilicity)：如果顆粒易被水潤(rùn)濕，則稱該顆粒為親水性的。疏水性(hydrophobicity)：如顆粒不易被水潤(rùn)濕，則是疏水性的。物質(zhì)的親水性強(qiáng)弱可以用接觸角來(lái)衡量。接觸角(contactangle)：在靜止?fàn)顟B(tài)下，當(dāng)氣、液、固三相接觸達(dá)到平衡時(shí)，氣－液界面張力線和固液界面張力線之間的夾角(包含液相的)稱為平衡接觸角，用表示。39.7．3氣浮的原理與氣泡與固體的作用形式7.3.1氣浮的原接觸角示意圖固體固體疏水固體親水固體水滴水滴接觸角接觸角GSLGLS當(dāng)氣泡與顆粒共存于水中時(shí)，顆粒是否能附著在氣泡上和附著的牢固程度，取決于附著前后界面能的變化。如果總能量降低，則能附著，且能量降低越多，附著越牢固；如果能量增加，則不能附著。平衡時(shí)有：LS＋LGcos＝GS40.接觸角示意圖固體固體疏水固體親水固體水滴水滴接觸角接觸角接觸前后的能量變化：W=W2－W1=GS－LS－LG因?yàn)椋篖S＋LGcos＝GSW＝LG(cos－1)在顆粒與氣泡附著前，單位界面面積上的界面能W1等于氣－液界面能和液－固界面能之和：即W1=LS＋LG。附著后，由于附著部分沒(méi)有了固液界面，所以單位附著面積上的界面能相應(yīng)變?yōu)閃2＝GS。41.接觸前后的能量變化：在顆粒與氣泡附著前，單位界面面積上的界面W＝LG(cos－1)（a）當(dāng)顆粒完全被水潤(rùn)濕時(shí)，＝0，cos＝1，W＝0，顆粒不能與氣泡粘附。（b）當(dāng)顆粒完全不被水潤(rùn)濕時(shí)，＝180，cos＝－l，W＝－2LG，顆粒與氣泡粘附的動(dòng)力大，易于用氣浮法處理。（c）固體的接觸角越大，越易于與氣泡的粘附。但對(duì)于LG很小的體系，雖然有利于固體向氣泡的粘附，但由于粘附動(dòng)力較小，顆粒向氣泡的粘附困難。42.W＝LG(cos－1)（a）當(dāng)顆粒完全被水潤(rùn)濕時(shí)，＝7．3．2顆粒與氣泡的作用形式

顆粒與氣泡的作用有氣泡與顆粒吸附、氣泡頂托和絮凝體中裹夾三種形式

氣泡與顆粒吸附43.7．3．2顆粒與氣泡的作用形式顆粒與氣泡的作用有氣泡與顆氣泡頂托氣泡在絮凝體中裹夾44.氣泡頂托氣泡在絮凝體中裹夾44.7．3．2氣浮過(guò)程的調(diào)節(jié)污染物的顆粒是否與氣泡粘附及粘附的牢固程度，與污染物的疏水性強(qiáng)弱有關(guān)。有時(shí)污染物的疏水性較弱，用氣浮法處理時(shí)效率很低。為了增加廢水中懸浮顆粒的疏水性，提高浮選效果，需向廢水中投加化學(xué)藥劑，這些化學(xué)藥劑稱為浮選劑。浮選劑（flotationreagent)根據(jù)其作用的不同可分為以下幾種：45.7．3．2氣浮過(guò)程的調(diào)節(jié)污染物的顆粒是否與氣泡粘附及粘附的牢浮選藥劑的分類：捕收劑(collector)：能夠提高顆?？筛⌒缘乃巹┓Q為捕收劑。起泡劑(frother)：它的作用是降低液體表面自由能，產(chǎn)生大量微細(xì)且均勻的氣泡，防止氣泡相互兼并，形成相當(dāng)穩(wěn)定的泡沫層。

因此起泡劑是作用在氣－液界面上，用以分散空氣，形成穩(wěn)定的氣泡。46.浮選藥劑的分類：捕收劑(collector)：能夠提高顆?？烧{(diào)整劑：

調(diào)整劑包括抑制劑、活化劑和介質(zhì)調(diào)整劑三大類。（1）抑制劑(depressant)：能降低物質(zhì)可浮性的藥劑稱為抑制劑。（2）活化劑(activator)：能夠消除抑制作用的藥劑稱為活化劑。（3）介質(zhì)調(diào)整劑(regulator)：介質(zhì)調(diào)整劑的主要作用是調(diào)整廢水的pH值。返回目錄47.調(diào)整劑：調(diào)整劑包括抑制劑、活化劑和介質(zhì)調(diào)整劑三大類。返回目7．4加壓溶氣浮選法的流程流程：根據(jù)廢水加壓方式的不同，基本流程有以下三種：1）全部廢水溶氣浮選法（DAFwithtotalaerationofflow)2）部分廢水溶氣浮選法(DAFwithpartialaerationofflow)3）部分回流溶氣浮選法（DAFwithrecycleaerationofflow)48.7．4加壓溶氣浮選法的流程流程：根據(jù)廢水加壓方式的不同，基全部廢水加壓溶氣浮選(泵前加氣)減壓閥氣浮池49.全部廢水加壓溶氣浮選(泵前加氣)減壓閥氣浮池49.全部廢水加壓溶氣浮選(泵后加氣)進(jìn)水空氣泵溶氣罐減壓閥氣浮池出水混凝劑50.全部廢水加壓溶氣浮選(泵后加氣)進(jìn)水空氣泵溶氣罐減壓閥氣浮池部分進(jìn)水加壓溶氣氣浮法流程浮選池出水51.部分進(jìn)水加壓溶氣氣浮法流程浮選池出水51.部分回流溶氣浮選流程減壓閥浮選池回流率25%～50%，即回流水的流量與進(jìn)水量之比52.部分回流溶氣浮選流程減壓閥浮選池回流率25%～50%，即回流全部廢水加壓溶氣浮選流程的特點(diǎn)進(jìn)水空氣泵溶氣罐減壓閥氣浮池出水混凝劑（a）溶氣量大，增加了油?；驊腋☆w粒與氣泡的接觸機(jī)會(huì)；（b）在處理水量相同的條件下，它較部分回流溶氣氣浮法所需的浮選池小，從而減少了基建投資。（c）但由于全部廢水經(jīng)壓力泵，所以增加了含油廢水的乳化程度，而且壓力泵和溶氣罐均較其它兩種流程大，因此投資和運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力消耗較大。53.全部廢水加壓溶氣浮選流程的特點(diǎn)進(jìn)水空氣泵溶氣罐減壓閥氣浮池出部分進(jìn)水加壓溶氣氣浮法流程的特點(diǎn)浮選池出水（a）較全流程溶氣浮選法所需的壓力泵小，故動(dòng)力消耗低；（b）壓力泵所造成的乳化油量較全部溶氣法低；（c）氣浮池的大小與全部溶氣法相同，但較部分回流溶氣法小。但溶氣量小。兩種流程的共同缺點(diǎn)是減壓閥或溶氣釋放器易堵塞！54.部分進(jìn)水加壓溶氣氣浮法流程的特點(diǎn)浮選池出水（a）較全流程溶氣部分回流溶氣浮選流程的特點(diǎn)減壓閥浮選池回流25%～50%（a）加壓的水量少，動(dòng)力消耗??；

（b）浮選過(guò)程中不促進(jìn)乳化；（e）缺點(diǎn)是浮選池的容積較前兩種流程大。（c）減壓閥或溶氣釋放器不易堵塞；（d）礬花形成好返回目錄55.部分回流溶氣浮選流程的特點(diǎn)減壓閥浮選池回流25%～50%（a7．5氣浮法的應(yīng)用及特點(diǎn)(a)分離廢水中的細(xì)小懸浮物、藻類及微絮體；(b)回收工業(yè)廢水中的有用物質(zhì)，如造紙廠廢水中的紙漿纖維及填料等；(c)代替二次沉淀池，分離和濃縮剩余活性污泥，特別適用于那些易于產(chǎn)生污泥膨脹的生化處理工藝中；L(d)分離回收含油廢水中的懸浮油和乳化油；(e)分離回收以分子或離子狀態(tài)存在的污染物，如表面活性物質(zhì)和金屬離子。56.7．5氣浮法的應(yīng)用及特點(diǎn)(a)分離廢水中的細(xì)小懸浮物、藻類及氣浮法的特點(diǎn)：(a)由于氣浮池的表面負(fù)荷有可能高達(dá)l2m3/m2·h，水在池中停留時(shí)間只需10～20min，而且池深只需2m左右，故占地較少，節(jié)省基建投資；(b)氣浮池具有預(yù)曝氣作用，出水和浮渣都含有一定量的氧，有利于后續(xù)處理或再用，泥渣也不易腐化；(c)對(duì)那些很難用沉降法去除的低濁度含藻水，氣浮法處理效率高，甚至還可去除原水中的浮游生物，出水水質(zhì)好；57.氣浮法的特點(diǎn)：(a)由于氣浮池的表面負(fù)荷有可能高達(dá)l2m3/氣浮法的特點(diǎn)：(d)浮渣含水率低，一般在96%以下，比沉淀池污泥體積少50％～80％，這對(duì)污泥的后續(xù)處理有利，而且表面刮渣也比池底排泥方便；(e)可以回收利用有用物質(zhì)；(f)氣浮法所需藥劑量比沉淀法節(jié)省。(g)氣浮法的缺點(diǎn)： 氣浮法電耗較大，處理每噸廢水比沉淀法多耗電約0.02～0.04kWh；

目前使用的溶氣水減壓釋放器易堵塞； 浮渣怕較大的風(fēng)雨襲擊。返回目錄58.氣浮法的特點(diǎn)：(d)浮渣含水率低，一般在96%以下，比沉淀池自然沉降1h，清水占總體積的1％添加聚丙烯酰胺后沉降1h，清水占總體積的10％添加新氣浮劑后氣浮濃縮10min，清水占總體積的65％59.自然沉降1h，清水占總體積的1％添加聚丙烯酰胺后沉降1h，清第7章氣浮AirFlotation60.第7章1.本章要回答的問(wèn)題：什么是氣??？比水密度大的物質(zhì)能上浮嗎？如何實(shí)現(xiàn)？氣浮在水處理中的作用是什么？氣浮在實(shí)際水處理中是如何應(yīng)用的？氣浮的工藝有幾種？氣浮池的結(jié)構(gòu)是怎樣的？為什么？?????學(xué)完本章你會(huì)了解更多的知識(shí)！61.本章要回答的問(wèn)題：什么是氣??？2.氣浮氣浮是利用廢水中的顆粒的疏水性，通過(guò)在氣浮池中向廢水中通入一定尺寸的氣泡，使廢水中的污染物吸附在氣泡上，隨氣泡的上浮，污染物也隨之浮到水面上而形成由氣泡、水和污染物形成的三相泡沫層（浮渣），收集泡沫層即可把污染物與水分離。62.氣浮氣浮是利用廢水中的顆粒的疏水性，通過(guò)在氣浮池中向廢水中通空氣含懸浮物的廢水空氣所產(chǎn)生的氣泡氣泡在上升的過(guò)程中吸附固體顆粒氣泡在水的表面形成三相泡沫層氣浮后的水變清空氣以適當(dāng)方式收集泡沫層，完成懸浮物的去除，也可使懸浮物得到富集，為回收創(chuàng)造條件氣浮過(guò)程示意圖63.空氣含懸浮物的廢水空氣所產(chǎn)生的氣泡氣泡在上升的過(guò)程中吸附固體第7章

氣浮的主要內(nèi)容7.1氣浮所用的設(shè)備放映7.2氣浮所需氣泡的產(chǎn)生方式鏈接7.3氣浮的原理鏈接7.4氣浮的工藝流程鏈接7.5氣浮的特點(diǎn)和應(yīng)用鏈接64.第7章氣浮的主要內(nèi)容7.1氣浮所用的設(shè)備放映7．1氣浮池（flotationcell)氣浮池是氣浮過(guò)程的主要設(shè)備，它的作用是當(dāng)廢水從減壓閥流入水池后，由于壓力減至常壓，使溶解于廢水中的空氣以微小氣泡形式逸出。氣泡在上升過(guò)程中吸附乳化油和細(xì)小懸浮顆粒，上浮至水面形成浮渣，由刮渣機(jī)除去。浮選池的種類較多，介紹平流式、豎流式、斜板式和葉輪式四種65.7．1氣浮池（flotationcell)氣浮池是氣浮過(guò)程平流式氣浮池出水管排空管進(jìn)水管，進(jìn)入的是氣泡和水的混合物集油槽刮油機(jī)污油管66.平流式氣浮池出水管排空管進(jìn)水管，進(jìn)入的是氣泡和水的混合物集油67.8.68.9.刮油機(jī)集油槽蒸汽加熱69.刮油機(jī)集油槽蒸汽加熱10.豎流式氣浮池刮油機(jī)進(jìn)水管出水管沉渣排出管浮渣排出口溶氣罐水射器沉渣槽70.豎流式氣浮池刮油機(jī)進(jìn)水管出水管沉渣排出管浮渣排出口溶氣罐水射71.12.72.13.刮渣板浮渣槽浮渣73.刮渣板浮渣槽浮渣14.斜板式氣浮池池體斜板混合液入口浮渣濃縮室刮渣機(jī)出水管74.斜板式氣浮池池體斜板混合液入口浮渣濃縮室刮渣機(jī)出水管15.葉輪氣浮設(shè)備構(gòu)造示意圖返回目錄空氣管進(jìn)水出水泡沫槽刮渣機(jī)泡沫出口攪拌葉輪75.葉輪氣浮設(shè)備構(gòu)造示意圖返回目錄空氣管進(jìn)水出水泡沫槽刮渣機(jī)泡沫7．2氣泡的產(chǎn)生方法氣浮過(guò)程包括氣泡(bubble)的產(chǎn)生、氣泡與顆粒的附著及上浮分離等連續(xù)步驟。產(chǎn)生數(shù)量和尺寸合適的氣泡是氣浮過(guò)程實(shí)現(xiàn)的重要條件。廢水處理中采用的氣浮法，按水中氣泡產(chǎn)生的方法可分為溶氣法(dissolvedairflotation,DAF)、布?xì)夥?diffusedairflotation)和電解法(electrolyzedflotation)三類。76.7．2氣泡的產(chǎn)生方法氣浮過(guò)程包括氣泡(bubble)的產(chǎn)生、7．2．1溶氣法定義：溶氣法是使空氣在一定壓力的作用下溶解于水中，并達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，然后再突然使廢水減到常壓，這時(shí)溶解于水中的空氣便以微小氣泡的形式從水中逸出，以進(jìn)行浮選過(guò)程的方法。分類：根據(jù)氣泡在水中析出時(shí)的所處壓力的不同，溶氣浮選又可分為:加壓溶氣浮選和溶氣真空浮選兩種類型。加壓溶氣法需要有空氣壓縮機(jī)、溶氣罐、減壓閥或溶氣釋放器、水泵。按空氣與水混合的位置又分為泵前進(jìn)氣與泵后進(jìn)氣兩種。77.7．2．1溶氣法定義：溶氣法是使空氣在一定壓力的作用下溶解于泵前進(jìn)氣：這是由水泵壓水管中引出一支管，在支管上按裝水力噴射器，由于水噴射時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓，將空氣吸入，與廢水混合后，經(jīng)吸水管、水泵送入溶氣罐。溶氣水去浮選水射器進(jìn)水池水泵吸水管溶氣罐水泵壓水管水泵空氣78.泵前進(jìn)氣：這是由水泵壓水管中引出一支管，在支管上按裝水力噴射特點(diǎn)：比較簡(jiǎn)便，水氣混合均勻，但水泵必須采用自吸式進(jìn)水，而且要保持1m以上的水頭。最大吸氣量不能大于水泵吸水量的10％，否則，水泵工作不穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。溶氣水去浮選水射器進(jìn)水池水泵吸水管溶氣罐水泵壓水管水泵空氣79.特點(diǎn)：溶氣水水射器進(jìn)水池水泵吸水管溶氣罐水泵壓水管水泵空氣2泵后進(jìn)氣：一般是在壓水管上通入壓縮空氣。這種方法使水泵工作穩(wěn)定，而且不必要求在正壓下工作。但需要由空氣壓縮機(jī)供給空氣，為了保證良好的溶氣效果，溶氣罐的容積也比較大，一般需采用較復(fù)雜的填充式溶氣罐。溶氣水去浮選空氣壓縮機(jī)進(jìn)水池水泵吸水管溶氣罐水泵壓水管水泵80.泵后進(jìn)氣：一般是在壓水管上通入壓縮空氣。溶氣水空氣壓縮機(jī)進(jìn)水溶氣罐：溶氣罐（airreceiver)的作用是在一定的壓力(一般0.2～0.6MPa)下，保證空氣能充分地溶于廢水中，并使水、氣良好混合?；旌蠒r(shí)間一般為1～3min，混合時(shí)間與進(jìn)氣方式有關(guān):即泵前進(jìn)氣混合時(shí)間可短些;泵后進(jìn)氣混合時(shí)間要長(zhǎng)些。81.溶氣罐：溶氣罐（airreceiver)的作用是在一定的壓溶氣罐形式（a）縱隔板式(e)渦輪式(d)填充式(b)花板式(c)橫隔板式出水出水出水出水進(jìn)水進(jìn)水進(jìn)水進(jìn)水進(jìn)水出水電機(jī)放空放空多余空氣放空82.溶氣罐形式（a）縱隔板式(e)渦輪式(d)填充式(b)花板式83.24.減壓閥：減壓閥的作用是保持溶氣罐出口處的壓力恒定，從而可以控制出罐后氣泡的粒徑和數(shù)量。也可用低壓溶氣釋放器來(lái)代替減壓閥，溶氣水流經(jīng)釋放器時(shí)，由于形成強(qiáng)烈的攪動(dòng)和渦流，便產(chǎn)生微細(xì)氣泡。84.減壓閥：減壓閥的作用是保持溶氣罐出口處的壓力恒定，從而可以控7．2．2布?xì)鈿飧》ú細(xì)飧∵x是利用機(jī)械剪切力，將混合于水中的空氣粉碎成細(xì)小的氣泡，以進(jìn)行浮選的方法。按粉碎氣泡方法的不同，布?xì)鈿飧∮址譃樗姆N：水泵水管吸氣浮選射流浮選擴(kuò)散曝氣浮選葉輪氣浮85.7．2．2布?xì)鈿飧》ú細(xì)飧∵x是利用機(jī)械剪切力，將混合于水中的（1）水泵吸水管吸入空氣氣浮這是最原始的也是最簡(jiǎn)單的一種氣浮方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)主要是由于水泵工作特性的限制，吸入的空氣量不能過(guò)多，一般不大于吸水體積的10％，否則將破壞水泵吸水管的負(fù)壓工作。此外，氣泡在水泵內(nèi)破碎的不夠完全，粒徑大，因此，氣浮效果不好。這種方法用于處理通過(guò)除油池后的石油廢水，除油效率一般在50％～65％86.（1）水泵吸水管吸入空氣氣浮這是最原始的也是最簡(jiǎn)單的一種氣?。?）射流氣浮這是采用以水帶氣射流器向廢水中混入空氣進(jìn)行氣浮的方法。溶氣水去浮選水射器進(jìn)水池水泵吸水管水泵壓水管水泵空氣87.溶氣水水射器進(jìn)水池水泵吸水管水泵壓水管水泵空氣28.射流器構(gòu)造示意圖由噴嘴射出的高速?gòu)U水使吸入室形成負(fù)壓，并從吸氣管吸入空氣，在水氣混合體進(jìn)入喉管段后進(jìn)行激烈的能量交換，然后進(jìn)入擴(kuò)壓段(擴(kuò)散段)，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，進(jìn)一步壓縮氣泡，增大了空氣在水中的溶解度。喉管段擴(kuò)散段吸氣管噴嘴漸縮段吸入室88.射流器構(gòu)造示意圖由噴嘴射出的高速?gòu)U水使吸入室形成負(fù)壓，并從吸(3)擴(kuò)散板曝氣氣浮壓縮空氣通過(guò)具有細(xì)孔隙的擴(kuò)散板或微孔管，使空氣以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入水中，進(jìn)行氣浮過(guò)程L。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是:簡(jiǎn)單易行但缺點(diǎn)較多:

主要的是空氣擴(kuò)散裝置的微孔易于堵塞;氣泡較大，浮選效率不高等

因此這種方法近年已少用。89.(3)擴(kuò)散板曝氣氣浮壓縮空氣通過(guò)具有細(xì)孔隙的擴(kuò)散板或微孔管，90.31.（4）葉輪浮選在浮選池底部設(shè)有旋轉(zhuǎn)葉輪，在葉輪的上部裝著帶有導(dǎo)向葉片的固定蓋板，蓋板上有孔洞。當(dāng)電動(dòng)帶動(dòng)動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在蓋板下形成負(fù)壓，從空氣管吸入空氣，廢水由上面的小孔進(jìn)入，在葉輪的攪動(dòng)下，空氣被粉碎成細(xì)小的氣泡，并與水充分混合成為水氣混合體，甩出導(dǎo)向葉片之外，在池體內(nèi)平穩(wěn)地垂直上升，進(jìn)行浮選。L形成的泡沫不斷地被刮板刮出槽外。這種氣浮池是從礦物浮選中直接移植過(guò)來(lái)的。91.（4）葉輪浮選在浮選池底部設(shè)有旋轉(zhuǎn)葉輪，在葉輪的上部裝著帶有92.33.93.34.布?xì)飧∵x的特點(diǎn):設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是空氣被粉碎的不夠充分，形成的氣泡粒徑較大，一般不小于l0OOm，這樣，在供氣量一定的情況下，氣泡的表面積小。由于氣泡直徑大，運(yùn)動(dòng)速度快，氣泡與被去除污染物質(zhì)的接觸時(shí)間短促，這些因素都使布?xì)鈿飧》ㄐ瘦^低。94.布?xì)飧∵x的特點(diǎn):設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。35.7．2．3電解氣浮法電解浮選法是對(duì)廢水進(jìn)行電解，這時(shí)在陰極產(chǎn)生大量的氫氣泡，氫氣泡的直徑很小，僅有20～100m。廢水中的懸浮顆粒粘附在氫氣泡上，隨其上浮，從而達(dá)到了凈化廢水的目的。與此同時(shí)，在陽(yáng)極上電離形成的氫氧化物起著混凝劑的作用，有助于水中的污泥上浮或下沉。95.7．2．3電解氣浮法電解浮選法是對(duì)廢水進(jìn)行電解，這時(shí)在陰極產(chǎn)96.37.返回目錄97.返回目錄38.7．3氣浮的原理與氣泡與固體的作用形式7.3.1氣浮的原理

親水性(hydrophilicity)：如果顆粒易被水潤(rùn)濕，則稱該顆粒為親水性的。疏水性(hydrophobicity)：如顆粒不易被水潤(rùn)濕，則是疏水性的。物質(zhì)的親水性強(qiáng)弱可以用接觸角來(lái)衡量。接觸角(contactangle)：在靜止?fàn)顟B(tài)下，當(dāng)氣、液、固三相接觸達(dá)到平衡時(shí)，氣－液界面張力線和固液界面張力線之間的夾角(包含液相的)稱為平衡接觸角，用表示。98.7．3氣浮的原理與氣泡與固體的作用形式7.3.1氣浮的原接觸角示意圖固體固體疏水固體親水固體水滴水滴接觸角接觸角GSLGLS當(dāng)氣泡與顆粒共存于水中時(shí)，顆粒是否能附著在氣泡上和附著的牢固程度，取決于附著前后界面能的變化。如果總能量降低，則能附著，且能量降低越多，附著越牢固；如果能量增加，則不能附著。平衡時(shí)有：LS＋LGcos＝GS99.接觸角示意圖固體固體疏水固體親水固體水滴水滴接觸角接觸角接觸前后的能量變化：W=W2－W1=GS－LS－LG因?yàn)椋篖S＋LGcos＝GSW＝LG(cos－1)在顆粒與氣泡附著前，單位界面面積上的界面能W1等于氣－液界面能和液－固界面能之和：即W1=LS＋LG。附著后，由于附著部分沒(méi)有了固液界面，所以單位附著面積上的界面能相應(yīng)變?yōu)閃2＝GS。100.接觸前后的能量變化：在顆粒與氣泡附著前，單位界面面積上的界面W＝LG(cos－1)（a）當(dāng)顆粒完全被水潤(rùn)濕時(shí)，＝0，cos＝1，W＝0，顆粒不能與氣泡粘附。（b）當(dāng)顆粒完全不被水潤(rùn)濕時(shí)，＝180，cos＝－l，W＝－2LG，顆粒與氣泡粘附的動(dòng)力大，易于用氣浮法處理。（c）固體的接觸角越大，越易于與氣泡的粘附。但對(duì)于LG很小的體系，雖然有利于固體向氣泡的粘附，但由于粘附動(dòng)力較小，顆粒向氣泡的粘附困難。101.W＝LG(cos－1)（a）當(dāng)顆粒完全被水潤(rùn)濕時(shí)，＝7．3．2顆粒與氣泡的作用形式

顆粒與氣泡的作用有氣泡與顆粒吸附、氣泡頂托和絮凝體中裹夾三種形式

氣泡與顆粒吸附102.7．3．2顆粒與氣泡的作用形式顆粒與氣泡的作用有氣泡與顆氣泡頂托氣泡在絮凝體中裹夾103.氣泡頂托氣泡在絮凝體中裹夾44.7．3．2氣浮過(guò)程的調(diào)節(jié)污染物的顆粒是否與氣泡粘附及粘附的牢固程度，與污染物的疏水性強(qiáng)弱有關(guān)。有時(shí)污染物的疏水性較弱，用氣浮法處理時(shí)效率很低。為了增加廢水中懸浮顆粒的疏水性，提高浮選效果，需向廢水中投加化學(xué)藥劑，這些化學(xué)藥劑稱為浮選劑。浮選劑（flotationreagent)根據(jù)其作用的不同可分為以下幾種：104.7．3．2氣浮過(guò)程的調(diào)節(jié)污染物的顆粒是否與氣泡粘附及粘附的牢浮選藥劑的分類：捕收劑(collector)：能夠提高顆?？筛⌒缘乃巹┓Q為捕收劑。起泡劑(frother)：它的作用是降低液體表面自由能，產(chǎn)生大量微細(xì)且均勻的氣泡，防止氣泡相互兼并，形成相當(dāng)穩(wěn)定的泡沫層。

因此起泡劑是作用在氣－液界面上，用以分散空氣，形成穩(wěn)定的氣泡。105.浮選藥劑的分類：捕收劑(collector)：能夠提高顆?？烧{(diào)整劑：

調(diào)整劑包括抑制劑、活化劑和介質(zhì)調(diào)整劑三大類。（1）抑制劑(depressant)：能降低物質(zhì)可浮性的藥劑稱為抑制劑。（2）活化劑(activator)：能夠消除抑制作用的藥劑稱為活化劑。（3）介質(zhì)調(diào)整劑(regulator)：介質(zhì)調(diào)整劑的主要作用是調(diào)整廢水的pH值。返回目錄106.調(diào)整劑：調(diào)整劑包括抑制劑、活化劑和介質(zhì)調(diào)整劑三大類。返回目7．4加壓溶氣浮選法的流程流程：根據(jù)廢水加壓方式的不同，基本流程有以下三種：1）全部廢水溶氣浮選法（DAFwithtotalaerationofflow)2）部分廢水溶氣浮選法(DAFwithpartialaerationofflow)3）部分回流溶氣浮選法（DAFwithrecycleaerationofflow)107.7．4加壓溶氣浮選法的流程流程：根據(jù)廢水加壓方式的不同，基全部廢水加壓溶氣浮選(泵前加氣)減壓閥氣浮池108.全部廢水加壓溶氣浮選(泵前加氣)減壓閥氣浮池49.全部廢水加壓溶氣浮選(泵后加氣)進(jìn)水空氣泵溶氣罐減壓閥氣浮池出水混凝