第三節(jié)-氣浮設(shè)備.ppt

1、第三節(jié) 氣浮設(shè)備 Air Flotation,教學(xué)內(nèi)容 一 氣浮類型 電解氣浮法：原理和設(shè)備 分散空氣氣浮法：原理和設(shè)備 溶解空氣氣浮法：原理和設(shè)備 重點(diǎn) 二 加壓溶氣浮上法的基本原理 難點(diǎn) 三 壓力溶氣氣浮法系統(tǒng)的組成和設(shè)計(jì) 難點(diǎn),概述,氣浮的定義 在水中形成微小氣泡，使水中的懸浮物與微小氣泡粘附在一起形成密度小于水漂浮絮體，絮體上浮至水面形成浮渣被刮除，實(shí)現(xiàn)固液分離。,實(shí)現(xiàn)氣浮分離的必要條件,必須向水中提供足夠數(shù)量的細(xì)微氣泡。 （氣泡理想尺寸為1530m） 必須使懸浮物呈懸浮狀態(tài)。 必須使氣泡與懸浮物產(chǎn)生粘附作用。 （懸浮物具有疏水性質(zhì)）,氣浮法的應(yīng)用,固液或液液分離： 含油廢水的油水分離

2、； 回收有用物質(zhì)：如紙漿、細(xì)小纖維等； 代替二沉池：不易沉淀或易膨脹的活性污泥； 密度接近于1的工業(yè)廢水的預(yù)處理； 剩余污泥濃縮,一 氣浮類型,電解氣浮法 (electrolyzed flotation) 分散空氣氣浮法 (diffused air flotation) 溶解空氣氣浮法 （dissolved air flotation）,電解氣浮法,原理： 正負(fù)電極侵入水中，向水中通入直流電，廢水電解產(chǎn)生H2、O2微細(xì)氣泡。 特點(diǎn)： 氣泡微細(xì)，適用于脆弱的絮狀懸浮物； 電耗較高、電極板易結(jié)垢，操作管理復(fù)雜。 目前主要用于小規(guī)模（10-20m3/h）的工業(yè)廢水處理。,分散空氣氣浮法,特點(diǎn)： 適用

3、于礦物浮選及含油脂、羊毛表面活性劑的廢水初級(jí)處理。 分類： 微孔曝氣氣浮法 剪切氣泡氣浮法（葉輪氣浮法）,原理： 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。 優(yōu)點(diǎn)： 簡(jiǎn)單易行 缺點(diǎn)： 微孔板（管）容易堵塞，氣泡較大，效果不高。,微孔曝氣氣浮法,剪切氣泡氣浮法,原理： 將空氣引入一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪附近，通過(guò)葉輪的高速剪切運(yùn)動(dòng)，將空氣吸入并切割粉碎為細(xì)小氣泡。 特點(diǎn)： 剪切氣泡氣浮法適用于處理水量不大、但污染物質(zhì)濃度較高的廢水； 用于除油時(shí)除油效果達(dá)80%左右。,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,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

4、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,溶解空氣氣浮法,原理： 使空氣在一定壓力下溶于水中呈過(guò)飽和狀態(tài)，然后減壓條件下析出溶解空氣，形成微氣泡。 分類： 溶氣真空氣浮 加壓溶氣氣浮,真空氣浮,原理： 空氣在常壓下溶于水中，在負(fù)壓下析出 特點(diǎn)： 常壓下溶解，溶解度小，氣泡的釋放量??； 設(shè)備密閉，運(yùn)行維護(hù)都較困難，生產(chǎn)中應(yīng)用不多。,加壓溶氣氣浮,原理： 加壓下溶于水中，在常壓下析出 主要設(shè)備： 空氣飽和設(shè)備，空氣釋放設(shè)備，氣浮池等。 流程： 全加壓溶氣流程 部分加壓溶氣流程 回流加壓溶氣流程，最常用。,全部原水由泵壓入溶氣罐； 用空壓機(jī)或射流器向溶氣罐壓入空氣進(jìn)行溶氣；

5、 然后經(jīng)減壓釋放裝置進(jìn)入氣浮池進(jìn)行固液分離。,全加壓溶氣流程,0.30.5MPa,部分加壓溶氣流程,特點(diǎn)：部分入流廢水進(jìn)行加壓溶氣，其余部分直接進(jìn)入氣浮池。 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省電能，溶氣水量與溶氣罐的容積比全溶氣方式小。 缺點(diǎn)：如提供同樣的空氣量，就必須在較高的壓力下運(yùn)行。,部分回流加壓溶氣流程,入流廢水直接進(jìn)入氣浮池，將部分澄清液進(jìn)行回流加壓,二 加壓溶氣氣浮的基本原理,空氣在水中的溶解度與壓力及溫度的關(guān)系 在一定范圍內(nèi)，溫度越低，壓力越大，溶解度越大。一定溫度下，溶解度與壓力成正比 。 空氣從水中析出：氣泡核的形成過(guò)程與氣泡的增長(zhǎng)過(guò)程 。 同樣的溶解空氣，形成的氣泡核數(shù)量越多，則形成的氣泡直徑越小

6、，氣浮處理效果越好。 顆粒氣泡”復(fù)合體的上浮速度,接觸吸附原理,LSLGcosGS,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)：,界面能 E=S ：界面張力，N/cm2； S ：界面面積，cm2。,在氣泡與顆粒附著前，單位界面面積上的界面能之和為： W1=LS+LG 附著后，單位面積上的界面能：W2=GS,其界面能降低的數(shù)值為： W=W1W2=LS+LGGS 將LSLGcosGS代入上式得： W LG(1-cos) W越大，顆粒與氣泡粘附得越牢固,擠開氣泡與顆粒之間水膜所做的功,討論： 當(dāng)0，cos1，E0，顆粒不能與氣泡相粘附，顆粒完全被水潤(rùn)濕，不能用氣浮法分離； 當(dāng)180，cos-1，

7、E2LG,顆粒不被水潤(rùn)濕時(shí)，與氣泡粘附緊密，最易于用氣浮法去除； 當(dāng)90時(shí)，顆粒表面疏水性占優(yōu)勢(shì)，容易氣浮分離。,W LG(1 cos),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，就必須投加合適的藥劑，改變顆粒的表面性質(zhì)，可用氣浮法分離。,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：,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：,化學(xué)藥劑的投加對(duì)氣浮效果的影響

8、,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：,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：,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：,三 壓力溶氣氣浮法系統(tǒng)的組成和設(shè)計(jì),壓力溶氣氣浮法系統(tǒng)的組成和工藝參數(shù) 加壓溶氣氣浮的設(shè)計(jì)計(jì)算,壓力溶氣氣浮法系統(tǒng)的組成,壓力溶氣系統(tǒng),空氣釋放系統(tǒng),氣浮池,壓力溶氣氣浮法系統(tǒng)的組

9、成和工藝參數(shù),加壓水泵,壓力溶氣灌,空氣供給設(shè)備,提升污水，將水、氣送至壓力溶氣灌,在一定的壓力(一般0.20.5MPa)下，保證空氣能充分地溶于廢水中，并使水、氣良好混合,空壓機(jī)和射流器,溶氣罐形式,耐壓密封鋼罐。為了提高溶氣量和速度，增大容積利用系率，罐內(nèi)常設(shè)若干隔板或填料。,填料溶氣罐的主要工藝參數(shù)： 過(guò)流密度：2500-5000 m3/m2.d ； 填料高度：0.8-1.3m ； 液位高度：0.6-1.0m（從罐底計(jì)）； 承壓能力：大于0.6MPa ； 工作壓力：0.30.5MPa 。,溶氣罐供氣方式： 水泵吸水管吸入空氣； 水泵出水管射流溶氣； 采用空氣壓縮機(jī)供氣。,水泵吸水管吸入空

10、氣,優(yōu)點(diǎn): 設(shè)備簡(jiǎn)單; 缺點(diǎn): 吸入的空氣量不能過(guò)多，一般不大于吸水體積的10;氣泡在水泵內(nèi)破碎的不夠完全，粒徑大，氣浮效果不好。,水泵出水管射流溶氣：,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，并從氣管吸入空氣，在水氣混合體進(jìn)入擴(kuò)壓段動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，增大了空氣在水中的溶解度。,采用空氣壓縮機(jī)供氣,使用廣泛，能耗較低,壓力溶氣氣浮法系統(tǒng)的組成,壓力溶氣系統(tǒng),空氣釋放系統(tǒng),氣浮池,壓力溶氣氣浮法系統(tǒng)的組成和工藝參數(shù),加壓水泵,壓力溶氣灌,空氣供給設(shè)備,提升污水，將水、氣送至壓力溶氣灌,在一定的壓力(一般0.20.5MPa)下，保證空氣能充分地溶于廢水中，并使水、氣良好混合,空壓機(jī)和

11、射流器,減壓閥、溶氣釋放器等,將壓力溶氣水減壓，使溶氣水中的氣體以微氣泡的形式釋放出來(lái),平流式氣浮池,豎流式氣浮池,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、黏附，并使帶氣絮體與水分離。,入流速度小于0.1m/s,平流式氣浮池,反應(yīng)池：廢水和混凝劑混合，形成絮體。 515min,氣浮接觸池：絮體與氣泡接觸 12min,氣浮分離室：1020min,池身淺，構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便； 分離室容積利用率不高。,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

12、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。,平流式氣浮池,豎流式氣浮池,池高可取4-5m，長(zhǎng)寬或直徑一般在9-10m以內(nèi)。中央進(jìn)水室、刮渣板和刮泥耙都安裝在中心轉(zhuǎn)軸上，依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)勻速旋轉(zhuǎn)。,反應(yīng)池,氣浮接觸池,氣浮分離室,接觸室在中央，水流向四周擴(kuò)散，水力條件比平流式單側(cè)出流好，但容積利用率低。,豎流式氣浮池的基本工藝參數(shù)與平流式氣浮池相同。 其優(yōu)點(diǎn)是接觸室在池中央，水流向四周擴(kuò)散，水力條件較好。 缺點(diǎn)是與反應(yīng)池較難銜接，容積利用率較低。 有經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)處理水量大于150-200m3/h、廢水中的可沉物質(zhì)較多時(shí)，宜

13、采用豎流式氣浮池。,豎流式氣浮池,加壓溶氣氣浮的設(shè)計(jì)計(jì)算,設(shè)計(jì)內(nèi)容： 氣浮所需空氣量 加壓溶氣水量 溶氣罐尺寸 氣浮池主要尺寸,基本參數(shù),回流比： 525。 平流式： 池深一般為1.5-2.5m，池長(zhǎng)L15米，單格寬b10 米， L/b（12）：1 ，池深與池寬之比大于0.3。 豎流式： 池高可取4-5m，長(zhǎng)寬或直徑一般在9-10m以內(nèi)。 接觸室： 上升流速10-20mm/s，停留時(shí)間60s。 分離室： 表面負(fù)荷通常取5-10m3/m2h。 停留時(shí)間為10-40min。,加壓溶氣氣浮的設(shè)計(jì)計(jì)算,氣浮所需空氣量,回流比取530 式中：Q氣浮池設(shè)計(jì)水量，m3/h； R試驗(yàn)條件下的回流比，%； c試

14、驗(yàn)條件下的釋氣量，L/m3； 水溫校正系數(shù)，取1.1-1.3。 （主要考慮水的粘滯度影響，試驗(yàn)時(shí)水溫與冬季水溫相差大者取高值）。,有試驗(yàn)資料時(shí),無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)，可根據(jù)氣固比（A/S）進(jìn)行估算,式中： A/S 氣固比,g (釋放的氣體)/g(懸浮固體)，0.005-0.060，一般為0.005-0.006，當(dāng)懸浮固體濃度較高時(shí)取上限，如剩余污泥氣浮濃縮時(shí)，氣固比采用0.03-0.04； 1.31mL空氣的質(zhì)量，mg； ca 某一溫度下的空氣溶解度； f 壓力為p時(shí)，水中的空氣溶解系數(shù)，0.5-0.8,通常0.5 p0 表壓，kPa； qvR 加壓水回流量，m3/h； qv 設(shè)計(jì)水量，m3/h； s

15、i 入流廢水的懸浮固體濃度,mg/L。,加壓溶氣水量:,式中： QP加壓容器水量，m3/h; p 選定的溶氣壓力，Mpa； KT 溶解度系數(shù)，可根據(jù)水溫查表4-14； 溶氣效率，對(duì)裝階梯環(huán)填料的壓力溶氣罐可查表4-15。,接觸室表面積 Ac=(Q+QP)/Vc Vc:接觸室水流上升流速，1020mm/s,分離室表面積 As=(Q+QP)/Vs Vs:分離室向下平均水流速度，1.53mm/s 矩形池：長(zhǎng)寬比?。?2）：1,氣浮池凈容積 H：平均水深，即分離室深一般取1.52.5米； 水力停留時(shí)間一般1020min； 單格寬度不超過(guò)10米，長(zhǎng)度不超過(guò)15米。,溶氣罐直徑 I：過(guò)流密度 空罐：100

16、02000m3/m2.d 填料罐：25005000m3/m2.d,溶氣罐高: Z=2Z1+Z2+Z3+Z4,空壓機(jī)額定氣量,式中： Z壓力溶氣罐高度，m; Z1 罐頂、底封頭高度（根據(jù)罐直徑而定），m； Z2 布水區(qū)高度，一般取0.2-0.3m； Z3 注水區(qū)高度，m,一般取1.0m； Z4 填料層高度，m,當(dāng)采用階梯環(huán)時(shí)，可取1.0-1.3m。,式中： 空壓機(jī)額定氣量，m3/min; 安全系數(shù)，一般取1.2-1.5。,反應(yīng)池,氣浮接觸池,氣浮分離室,1 平流式氣浮池的設(shè)計(jì),有回流的平流式氣浮池的計(jì)算。,設(shè)計(jì)計(jì)算,1 氣浮分離室的主要尺寸,1）分離室的容積 V,2）分離室的總表面積 A1,3）分離室的水深 H1,分離室,Qr),4）分離室的長(zhǎng)度 L1 氣浮池采用平流式，且為一組兩格。為與刮渣機(jī)配套，取每格寬度 B3m ，則,5）氣浮分離室的總高度H, 取超高 H20.3m ，則,2.接觸室的主要尺寸,2)接觸室的長(zhǎng)度L2 己知接觸室的寬度為2B=6m ，則,1)接觸室的表面積A2,接觸池,0.5m,接觸室的水深與氣浮池相同，即 H1=1.53m 。 接觸室的表面積實(shí)際為 A2,接觸池停留時(shí)間校核： tH1/v2=1.53/72=0.021h=1.27min60s,3.有回流氣浮的最終主要尺寸,2)氣浮池的總寬度為