7(专)压力溶气气浮实验

实验七压力溶气气浮实验

一实验目的

在水污染控制工程中，固液分离是一种很重要的水质净化单元过程。气浮法是进行固液的一种方法，它常被用来分离密度小于或接近于“1”、难以用重力自然沉降法去除的悬浮颗粒。例如，从天然水中去除藻、细小的胶体杂质，从工业污水中分离短纤维、石油微滴等。有时还用以去除溶解性污染物，如表面活性物质、放射性物质等。

由于悬浮颗粒的性质如浓度、微气泡的数量和直径等多种因素都对气浮效率有影响，因此，气浮处理系统的设计运行参数常要通过试验确定。

通过实验希望达到下述目的：

（1）掌握压力溶气气浮的实验方法，通过气浮法认识去除造纸废水或含油废水中悬浮物及COD的方法；

（2）了解气浮实验系统及设备。

二实验原理

压力溶气气浮法是指用水泵将清水（或气浮处理的水）抽送到压力为0.2～0.4MPa的溶气罐中，同时注入加压空气。空气在罐内溶解于加压的水中，然后使经过溶气的水通过减压阀进入气浮池，此时由于压力突然降低至0.1MPa（常压），溶解于污水中的空气便以微气泡形式从水中释放出来。微细的气泡在上升的过程中附着于悬浮颗粒上，使颗粒密度减小，上浮到气浮表面与液体分离。

a.全部废水加压溶气气浮

b.部分废水加压溶气气浮

c. 部分处理过的废水回流加压溶气气浮

图7－1 压力溶气气浮的三种形式

1.进水泵

2. 溶气罐

3. 压缩空气机

4. 气浮池

5. 溶气水加压泵

图7-1中的a图为全溶气流程。即全部入流废水进入溶气罐加压溶气。再经过减压释放进入气浮池。此流程特点：溶气量大，电耗大，气浮池小，溶气罐大，脆弱絮体易破碎。

图7-1中的b图为部分溶气流程。即将部分入流废水进行加压溶气，其余部分直接进入气浮池。此流程特点：比a流程节能，絮体打碎情况较少，溶气罐小，但溶气量少。

图7-1中的c图为（部分）回流溶气流程。即将部分气浮池出水回流加压，入流废水则直接加入气浮池，此流程的特点是：废水中的脆弱絮体不会被打碎，混凝剂和气泡得到充分利用，节能，设备工作条件好（溶气罐很干净）但气浮池较前两种流程大。目前在水处理工程中，以部分回流c应用最为广泛。

黏附微气泡颗粒的上升速度大小服从斯托科斯定律，即颗粒的上升速率取决于颗粒的粒径(d)，密度(ρs)以及液体密度(ρ0)和粘滞度(μ)等参数。其表达形式为:

()02

18s g u d u

ρρ-=

（7-1）

由斯托科斯定律可知：黏附于悬浮颗粒上的气泡越多，颗粒与水的密度差(ρs -ρ0)就越大，悬浮颗粒的特征直径也越大，两者都使的悬浮颗粒上浮颗粒速度增加，从而提高故也分离的效果。

水中悬浮颗粒浓度越高，气浮时需要的微细气泡数量越多，通常以气固比（A/S ）表示单位质量的悬浮颗粒需要的空气量。无量纲，气固比可以按照下式计算：

1.3(10.171)a r

i

S f P Q A S QS -=

（7-2） 式中：S

A

──气固比，g （释放的空气）/g （悬浮固体）；

S i ──入流中的悬浮固体浓度，mg/L ； Q r ──加压水回流量，L/d ； Q ──污水流量，L/d ；

S a ──某一温度时的空气溶解度（可查下表得到）。 温度（℃） 0 10 20 30 S a (mL/L)

29.2

22.8

18.7

15.7

P ──绝对压力（MPa ）；

f ──压力为P 时水中的空气溶解系数，通常采用0.5； 1.3──1mL 的空气在0℃的质量，m

g ；

气固比与操作压力、悬浮固体浓度及性质有关，一般为0.005～0.06。当悬浮固体浓度较高时取上限，例如，剩余污泥气浮浓缩时，气固比一般采用0.03～0.04，气固比不同，即水中空气量不同，将影响出水水质和浮渣的含固率，也影响到成本费用。气固比对浮渣含固率及气固比对悬浮固体浓度的影响见图：

图7-2 气固比对浮渣固体浓度和出水悬浮固体浓度的影响

由图7-2可以看到，在一定范围内，气浮效果是随气固比的增大而增大的，即气固比

越大，出水悬浮固体浓度越低，浮渣的固体浓度越高。

三实验装置及仪器试剂

湖水，硫酸铝Al2（SO4）3

烘箱，分析天平，水桶，三角烧杯，称量瓶，滤纸

气浮实验装置一套

7-3 压力溶气气浮实验装置

1.吸水池

2.水泵

3.溶气罐

4.空气压缩机

5.气浮池

6.溶气释放器

7.进水阀8. 调压阀9.进气阀 10.压力表 11.水位计 12.玻璃转子流量计

四实验步骤

1．首先检查气浮实验装置是否完好。

2．把清水加到回流加压水箱至有效水深的90％高度。

3．在废水配水箱中加注湖水80%左右，再加少许污染严重的废水。开启底部搅拌泵搅拌10min后取样测定原水SS(测三个平行样)。同时配置500mL混凝剂于混凝罐中，搅拌混合，暂时不打开混凝剂阀门。投加Al2（SO4）3的量为50～60mg/L。

4．启动进水泵，向气浮池中注入废水。

5．开启空压机加压，使溶气罐内压力（表压）为0.3Mpa左右。待气浮池中的水位淹没（黑色）释放器，打开加压水阀门至最大流量的1/2处，释放溶气水至气浮池中（此时表压会降低，注意随时调节压力在0.29～0.3Mpa）。同时调节空气进入量不超过流量计的1/2。

6．待溶气水在气浮池中释放并形成大量微小气泡时，再打开混凝剂投加阀门。

7．观察投加混凝剂的水样气浮效果。当气浮池中液面接近浮渣槽是启动刮渣机。

8．收集的浮渣排至废液桶或者下水道，处理水收集并在出水5min后取样测定SS。取样时间点取两个（初期和末期），每个点测三个平行样。

五注意事项

1．提前烘干滤纸，冷却于干燥器中。

2．查阅资料，明确悬浮物SS的测定方法。

六实验结果整理

1．记录实验条件和参数。

实验日期：溶气罐的工作压力： MPa

投加混凝剂名称：投加混凝剂浓度 mg/L

气浮实验装置型号（编号）：