水質(zhì)工程學(xué)47氣浮

4.7氣浮將空氣通入水中，使水中產(chǎn)生大量的微細(xì)氣泡，使微小氣泡與水中懸浮物粘附在一起，形成密度小于水的浮體，在浮力作用下上浮至水面，實(shí)現(xiàn)固液或液液分離。氣泡與顆粒物的粘附當(dāng)廢水中有氣泡存在時(shí)，并非所有的顆粒都能粘附上去，它們能否與氣泡粘附取決于水對(duì)該顆粒的表面性質(zhì)(即顆粒的潤(rùn)濕性)。在靜止?fàn)顟B(tài)下，當(dāng)氣、液、固三相接觸時(shí)，在氣-液界面張力線和固-液界面張力線之間的夾角（對(duì)著液相的），稱為潤(rùn)濕角，用θ表示

θ<90°者為親水性物質(zhì);θ>90°者為疏水性物質(zhì)。LS＋LGcos＝GS在三相接觸點(diǎn)上，三個(gè)界面的張力總是處于平衡狀態(tài)：接觸吸附原理界面能和界面張力一樣也有降低到最小的趨勢(shì)。當(dāng)廢水中有氣泡存在時(shí)，懸浮顆粒就力圖粘附在氣泡上而降低其界面能。界面能：E=σ·Sσ：界面張力，N/cm2；

S：界面面積，cm2。

關(guān)于界面能：在氣泡與顆粒附著前，單位界面面積上的界面能之和為：

W1=σLS+σLG附著后，單位面積上的界面能：W2=σGS其界面能變化的數(shù)值為：W=W2－W1=LGS－LS－LG將LS＋LGcos＝GS代入上式得：W＝LG(cos－1)△W越大，越有利于顆粒與氣泡粘附

當(dāng)顆粒完全被水潤(rùn)濕時(shí)，θ→0°，cosθ→1，△E→0，顆粒不能與氣泡相粘附，因此也就不能用氣浮法分離；當(dāng)顆粒完全不被水潤(rùn)濕時(shí)，θ→180°，cosθ→-1，△E→2σLG,顆粒與氣泡粘附緊密，最易于用氣浮法去除；當(dāng)θ<90°時(shí)，顆粒表面仍是親水性占優(yōu)勢(shì)，不容易氣浮分離;當(dāng)θ>90°時(shí)，cosθ為負(fù)值，顆粒表面疏水性占優(yōu)勢(shì)，容易氣浮分離；W＝LG(cos－1)總結(jié)：

氣浮法只適宜于去除水中的疏水性顆粒，如乳化油；對(duì)于親水性顆粒（如紙漿纖維、煤粒、重金屬離子等），就必須投加合適的藥劑（浮選劑），改變顆粒的表面性質(zhì)（即改善顆粒表面的親水性能），可用氣浮法分離。對(duì)于顆粒很細(xì)小的微粒，直接氣浮效果較差，可投加混凝劑以提高其氣浮效果化學(xué)藥劑的投加對(duì)氣浮效果的影響

一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑

各種無(wú)機(jī)或有機(jī)高分子混凝劑，它們不僅可以改變污水中的懸浮顆粒的親水性能，而且還能使污水中的細(xì)小顆粒絮凝成較大的絮狀體以吸附、截留氣泡，加速顆粒上浮。

浮選劑大多數(shù)由極性-非極性分子組成。當(dāng)浮選劑的極性基被吸附在親水性懸浮顆粒的表面后，非極性基則朝向水中，這樣就可以使親水性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為疏水性物質(zhì)，從而能使其與微細(xì)氣泡相粘附。浮選劑的種類有松香油、石油、表面活性劑、硬脂酸鹽等?；瘜W(xué)藥劑的投加對(duì)氣浮效果的影響

一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑化學(xué)藥劑的投加對(duì)氣浮效果的影響

一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑

作用是提高懸浮顆粒表面的水密性，以提高顆粒的可浮性，如聚丙烯酰胺。化學(xué)藥劑的投加對(duì)氣浮效果的影響

一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑

作用是暫時(shí)或永久性地抑制某些物質(zhì)的浮上性能，而又不妨礙需要去除的懸浮顆粒的上浮，如石灰、硫化鈉等。化學(xué)藥劑的投加對(duì)氣浮效果的影響

一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑

主要是調(diào)節(jié)污水的pH，改進(jìn)和提高氣泡在水中的分散度以及提高懸浮顆粒與氣泡的粘附能力，如各種酸、堿等。按生產(chǎn)細(xì)微氣泡的方法分微氣泡曝氣氣浮法

剪切氣泡氣浮法

加壓溶氣氣浮法真空氣浮法電解氣浮法分散空氣氣浮法

溶解空氣氣浮法

氣浮法的類型電解氣浮法是將正負(fù)極相間的多組電極浸泡在廢水中，當(dāng)通以直流電時(shí)，廢水電解，正負(fù)兩級(jí)間產(chǎn)生的氫和氧的細(xì)小氣泡粘附于懸浮物上，將其帶至水面而達(dá)到分離的目的。電解氣浮法產(chǎn)生的氣泡小于其他方法產(chǎn)生的氣泡，故特別適用于脆弱絮狀懸浮物。電解浮上法的表面負(fù)荷通常低于4m3/(m2·h)。電解氣浮法主要用于工業(yè)廢水處理方面，處理水量約在10~20m3/h。由于電耗高、操作運(yùn)行管理復(fù)雜及電極結(jié)垢等問(wèn)題，較難適用于大型生產(chǎn)。電解氣浮法

電解氣浮法

微氣泡曝氣氣浮法剪切氣泡氣浮法壓縮空氣引入到靠近池底處的微孔板，并被微孔板的微孔分散成細(xì)小氣泡將空氣引入到一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)混合器或葉輪機(jī)的附近，通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)混合器的高速剪切，將引入的空氣切割成細(xì)小氣泡分散空氣浮上法用于礦物浮選，也用于含油脂、羊毛等污水的初級(jí)處理及含有大量表面活性劑的污水處理分散空氣氣浮法

微氣泡曝氣氣浮法剪切氣泡氣浮法從溶解空氣和析出條件來(lái)看加壓溶氣氣浮法：空氣在加壓條件下溶解，常壓下使過(guò)飽和空氣以微小氣泡形式釋放出來(lái)需要溶氣罐、空壓機(jī)或射流器、水泵等設(shè)備真空氣浮法：空氣在常壓下溶解，真空條件下釋放優(yōu)點(diǎn)：無(wú)壓力設(shè)備缺點(diǎn)：溶解度低，氣泡釋放有限，需要密閉設(shè)備維持真空，運(yùn)行維護(hù)困難溶解空氣氣浮法

真空浮上法加壓溶氣氣浮法加壓溶氣氣浮法系統(tǒng)主要由水泵、溶氣罐、氣浮池、刮渣機(jī)等設(shè)備構(gòu)成。加壓溶氣氣浮法根據(jù)加壓溶氣水的來(lái)源不同可分為三種基本流程：全加壓溶氣部分加壓溶氣部分回流加壓溶氣部分溶氣加壓氣浮法壓力溶氣氣浮法系統(tǒng)的組成壓力溶氣系統(tǒng)氣浮池

空氣釋放系統(tǒng)壓力溶氣罐溶氣釋放裝置加壓水泵附屬設(shè)備溶氣水管路空氣供給設(shè)備壓力溶氣系統(tǒng)壓力溶氣罐附屬設(shè)備加壓水泵空氣供給設(shè)備

加壓水泵的作用是提升污水，將水、氣以一定壓力送至壓力溶氣罐，其壓力的選擇應(yīng)考慮溶氣罐壓力和管路系統(tǒng)的水力損失兩部分。壓力溶氣系統(tǒng)壓力溶氣罐附屬設(shè)備加壓水泵空氣供給設(shè)備壓力溶氣罐的作用是使水與空氣充分接觸，促進(jìn)空氣的溶解。溶氣罐的形式有多種，如下圖所示，其中以罐內(nèi)填充填料的溶氣罐效率最高。壓力溶氣系統(tǒng)壓力溶氣罐附屬設(shè)備加壓水泵

影響填料溶氣罐效率的主要因素為：填料特性填料層高度罐內(nèi)液位高布水方式溫度

填料溶氣罐的主要工藝參數(shù)為：過(guò)流密度：2500~5000m3/(m2·d)填料層高度：0.8~1.3m液位的控制高：0.6~1.0m（從罐底計(jì)）溶氣罐承壓能力：>0.6MPa空氣供給設(shè)備

空氣釋放系統(tǒng)是由溶氣釋放裝置和溶氣水管路組成。溶氣釋放裝置的功能是將壓力容器水減壓，使溶氣水中的氣體以微氣泡的形式釋放出來(lái)，并能迅速、均勻地與水中的顆粒物質(zhì)粘附。常用的溶氣釋放裝置有減壓閥、溶氣釋放噴嘴、釋放器等。

空氣釋放系統(tǒng)

氣浮池的功能是提供一定的容積和池表面積，使微氣泡與水中懸浮顆粒充分混合、接觸、粘附，并使帶氣顆粒與水分離。目前最常用，其反應(yīng)池與氣浮池合建。廢水進(jìn)入反應(yīng)池完全混合后，經(jīng)擋板底部進(jìn)入氣浮接觸室以延長(zhǎng)絮體與氣泡的接觸時(shí)間，然后由接觸室上部進(jìn)入分離室進(jìn)行固液分離。池面浮渣由刮渣機(jī)刮入集渣槽，清水由底部集水槽排出。平流式氣浮池的優(yōu)點(diǎn)是池深淺、造價(jià)低、構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)行方便。缺點(diǎn)是分離部分的容積利用率不高等。氣浮池的有效水深通常為2.0~2.5m，一般以單格寬度不超過(guò)10m、長(zhǎng)度不超過(guò)15m為宜。廢水在反應(yīng)池中的停留時(shí)間與混凝劑種類、投加量、反應(yīng)形式等因素有關(guān)，一般為5~15min。為避免打碎絮體，廢水經(jīng)擋板底部進(jìn)入氣浮接觸室時(shí)的流速應(yīng)小