气浮的基本原理

8.2 气浮的分类与特点
根据气泡产生的方式气浮法分为： 电解气浮法； 散气气浮法：扩散板曝气气浮、叶轮气浮。 溶气气浮法：溶气真空气浮 加压溶气气浮：全溶气流程、部分溶气流程、回流加压溶气流程。
8.2.1电解气浮法 8．2．1．1工作原理
电解气浮法是用不溶性阳极和阴极，通以 直流电，直接将废水电解。阳极和阴极产生 氢气和氧的微细气泡，将废水中的污染物颗 粒或先经混凝处理所形成的絮凝体粘附而上 浮至水面，生成泡沫层，然后将泡沫刮除， 实现分离去除污染物质。
⑥ 电极室总高度 H= h1+h2+h3
（8—10）
式中：h1——澄清层高度m，取1.0~1.5m
h2——浮渣层高度m，取0.4~0.5m
h3——保护高度m，取0.3~0.5m
⑦ 电极室容积V1=BHL2（m3）
⑧ 分离室容积V2=Qt，t——气浮分离时间，试验定，一般为0.3~0.75h
⑨ 电解气浮池容积V=V1+V2（m3）
2）叶轮气浮池的设计 总容积W=αQt（m3） 式中：Q——处理废水量，m3/min
t ——气浮时间，为16~20min 总面α积——系数一般F1.1W ~h1.4(m 2 ) 式中：h——气浮h池工H 作水(m深2 1).5~2m，而<3m
式中：H——气浮池中的静水压力 ρ——气水混H 合 体U 2的(m容) 重，0.67kg/L
2在H直流电2作e 用下H，2 正负两极产OH生的 氢4和e 氧 2H 2O O2 的微气泡，将废水中呈颗粒状的污染物带至 水面以进行固液分离。
8.2.1.2.电解气浮法的气浮装置 1、竖流式电解气浮池（图8—4）
10
9
出水
5
7 进水
4 35
2 18 6
排泥
图 8-4 竖流式电解气浮池
水中气泡与颗粒粘附之前单位界面面积上的界面能为W1=σ1.3十 σ1.2，而粘附后则减为W2=σ2.3界面能减少的数值为：
∆W＝W1—W2＝σ1.3十σ1.2一σ2.3 （2—11—18) 将式(2—11—17)代入式(2—11—18)得；
∆W＝σ1.2 (1-cosθ) 亲水性和疏水性物质的接触，当θ→0ْ，即颗粒完全被水湿润cosθ→l，∆W→0，颗粒不与气泡 粘附，就不宜用气浮法处理。当
进水
泡沫
7 11
23 68
出水
9
10
图 8-7 叶轮气浮设备构造示意
1-叶轮；2-盖板；3-转轴；4-轴套；5-轴承；6-进气管；7-进水槽；8-出水槽； 9-泡沫槽；10-刮沫板；11-整流板
叶轮旋转方向 7
2
60o
6
5
1 34
图 8-8 叶轮盖板构造
1-叶轮；2-盖板；3-转轴；4-轴套；5-叶轮叶片；6-导 向叶片；7-循环进水孔
如图所示。如θ<90ْ为亲水性颗粒，不易与气泡粘附，θ>90ْْ为疏水 性颗粒，易于与气泡粘附。在气、液、固相接触时，三个界面张力总是
平衡的。以σ表示界面张力，有： σ1.3=σ1.2cos(180ْ－θ)+ σ2.3 (2-11-17)
式中：σ1.3——水、固界面张力； σ1.2——液、气界面张力； σ2.3——气、固界面张力； θ——接触角。
θ→180ْ，颗粒完全不被水湿润，cosθ→-1，∆W→2σ1.2，颗粒易于与 气泡粘附，宜于气浮法处理。此外如σ1.2很小，∆W亦小，也不利于气 泡与颗粒的粘附。
σ1.2
气泡
σ1.3
θ
σ2..3
颗粒
亲水性
σ2..3
颗粒
亲水性和疏水性物质的接触
σ1.2
θ
σ1.3
疏水性
2．投加化学药剂对气浮效果的促进作用 (1)投加表面活性剂维持泡沫的稳定性 (2)利用混凝剂脱稳以油的颗粒为例，表面 活性物质的非极性端吸附于油粒上，极性端 则伸向水中，极性端在水中电离，使油粒被 包围了一层负电荷，产生了双电层现象，增 大了ζ-电位，不仅阻碍油粒兼并，也影响抽 粒与气泡粘附。 (3)投加浮选剂改变颗粒表面性质
8.2.2 散气气浮法 8.2.2.1微孔曝气气浮法（图8—6）
3 5
2
6
4
图8--6 扩散板曝气气浮法
1--入流液；2--空气进入；3--分离柱；4--微孔陶瓷 扩散板；5--浮渣；6--出流液
8.2.2.2剪切气泡气浮法 （1）叶轮气浮设备构造（图8—7、8）
进水
空气
Hale Waihona Puke Baidu
5
6
4 3
5
11
12
出水
1-入流室；2-整流栅；3-电极组；4-出流孔；5-分离室；6-集水孔； 7-出水管；8-排沉泥管；9-刮渣机；10-水位调节器
2、平流式电解气浮池（图8—5） 平流式电解气浮装置的工艺设计
① 电流板块数
n B 21 e
式中：B——电解池的宽度，mm e
l——极板面与池壁的净距，取100mm
e——极板净距，mm；e=15~20mm
φ——极板厚度，mm；δ=6~10mm
3 2 1
i
b
B H1
5
7
4
L 6
8
8
L2
L2
图 8-5 双室平流式电解气浮池
1-入流室；2-整流栅；3-电极组；4-出口水位调节器； 5-刮渣机；6-浮渣室；7-排渣阀；8-污泥排除口
② 电极作用表面积
S（8—EQ 7）(m 2 )
式中：Q——废水设计流量，m3/h。 i
E——比流量，A ·h/m3
i——电极电流密度，A /m3
EQ :
Ah m3

m3 h

A
③ 极板面积
A （S8—(8m）2 )
④ 极板高度 b = h1（气浮分离室n澄清1 层高度）
极板长度 L= A/ b（m）
⑤ 电极室长度 L2 =L+2l（m） （8—9）
第八章 气浮
•气浮的基本原理 •气浮的分类与特点 •气浮法在废水处理中的应用
8.1 气浮的基本原理
1、基本概念 利用高度分散的微小气袍作为载体粘附于废水中的悬浮污 染物，使其浮力大于重力和阻力，从而使污染物上浮至水 面，形成泡沫，然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，实现固液 或液液分离的过程称为气浮。 悬浮颗粒与气泡粘附的原理 ：水中悬浮固体颗粒能否与 气泡粘附主要取决于颗粒表面的性质。颗粒表面易被水湿 润，该颗粒属亲水性；如不易被水湿润，属疏水性。亲水性 与疏水性可用气、液、固三相接触时形成的接触角大小来解 释。在气、液、固三相接触时，固、液界面张力线和气液张 力线之间的夹角称为湿润接触角以θ表示。为了便于讨论， 气、液、固体颗粒三相分别用1，2，3表示。