气浮法介绍

气浮法介绍
基本应用条件：
浮上法处理工艺必须满足下述基本条件： 必须向水中提供足够量的细微气泡； 必须使污水中的污染物质能形成悬浮状态； 必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用。
污水处理技术中，气浮法固-液或液-液分离技术应 用的几方面：
石油、化工及机械制造业中的含油污水的油水分离;
工业废水处理;
污水中有用物质的回收;
取代二次沉淀池，特别是用于易产生活性污泥膨胀的 情况;
剩余活性污泥的浓缩。
第一节 气浮的原理
基本概念：
• 亲水性(hydrophilicity)：如果颗粒易被水润 湿，则称该颗粒为亲水性的。
• 疏水性(hydrophobicity)：如颗粒不易被水 润湿，则是疏水性的。
• 接触角(contact angle)：在静止状态下，当 气、液、固三相接触时，气－液界面张力 线和固液界面张力线之间的夹角(包含液相 的)称为平衡接触角，用表示。
微气泡曝气浮上法
剪切气泡浮上法
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切割气泡： 水泵水管吸气浮选 射流浮选 叶轮气浮
微气泡法： 扩散曝气浮选
（1）水泵吸水管吸入空气气浮
• 这是最原始的也是最简单的一种气浮方法。
• 这种方法的优点是设备简单，其缺点主要是 由于水泵工作特性的限制，吸入的空气量不 能过多，一般不大于吸水体积的10％，否则 将破坏水泵吸水管的负压工作。
E2 气-粒
E E 1 E 2水 -粒 水 -气 粒 -气
这部分能量差即为挤开气泡和颗粒之间的水膜所做的功，此值越大，气泡与
颗粒粘附得越牢固。
水中的悬浮颗粒是否能与气泡粘附，与水、气、颗粒间的界面能有关。当三
者相对稳定时，三相界面张力的关系式为：
水 -粒 水 -气 c1 o s 8 ( )0 粒 -气
界面能E与界面张力的关系如下： ES
式中：σ ——界面张力系数； S ——界面面积。
气泡未与悬浮颗粒粘附前,颗粒与气泡的单位面积上的界面能分别为σ水-粒×1 和σ水-气×1，这时单位面积上的界面能之和E1为：
E1 水 -粒 水 -气
当气泡与悬浮颗粒粘附后，界面能缩小，粘附面的单位面积上的界面能E2及 其缩小值ΔE分别为：
式中：θ——接触角（也称湿润角）。
水滴
接触角示意图 水滴
接触角
LG
接触角
LS固体 GS
固体
固体疏水
固体亲水
平衡时有：LS＝GS ＋LGcos（180-） 接触前后的能量变化：
E=E1－E2=LS＋LG －GS E＝LG(1 －cos )
E＝LG(1 －cos )
（ a ） 当 颗 粒 完 全 被 水 润 湿 时 ， ＝ 0 ， cos＝1，W＝0，颗粒不能与气泡粘附。
• 当电动带动动叶轮高速旋转时，在盖板下形成 负压，从空气管吸入空气，废水由上的小孔进 入，在叶轮的搅动下，空气被粉碎成细小的气 泡，并与水充分混合成为水气混合体，甩出导 向叶片之外，在池体内平稳地垂直上升，进行 浮选。L
微气泡曝气浮上法
剪切气泡浮上法
压缩空气引入到靠近池底 处的微孔板，并被微孔板 的微孔分散成细小气泡
将空气引入到一个高速旋 转混合器或叶轮机的附近， 通过高速旋转混合器的高 速剪切，将引入的空气切割 成细小气泡
分散空气浮上法用于矿物浮选，也用于含油脂、羊毛 等污水的初级处理及含有大量表面活性剂的污水处理
第二节 气浮法的类型
气浮法的类型
按生产细微气泡的方法分
分散空气浮上法
电解浮上法 溶解空气浮上法
微气泡曝 气浮上法
剪切气泡 浮上法
真空 浮上法
加压溶气 浮上法
电解浮上法
电解废水可同时产生三种作用： 电解氧化还原； 电解混凝； 电气浮。
电解浮上法
电解浮上法是将正负极相间的多组电极浸泡 在废水中，当通以直流电时，废水电解，正负两 级间产生的氢和氧的细小气泡粘附于悬浮物上， 将其带至水面而达到分离的目的。
当流态为层流时，即Re<1时，则“颗粒-气泡”复合体
的上升速度可按斯托克斯公式计算：
v上1g8(LS)d2 式中：d——“颗粒-气泡”复合体的直径；
ρs——“颗粒-气泡”复合体的表观密度。 上述公式表明，v上取决于水与复合体的密度差与复合体
的有效直径。 “颗粒-气泡”复合体上粘附的气泡越多，则
ρs越小，d越大，因而上浮速度亦越快。
电解浮上法产生的气泡小于其他方法产生的 气泡，故特别适用于脆弱絮状悬浮物。电解浮上 法的表面负荷通常低于4m3/(m2·h)。
电解浮上法主要用于工业废水处理方面，处 理水量约在10~20m3/h。由于电耗高、操作运行 管理复杂及电极结垢等问题，较难适用于大型生 产。
电 解 浮 上 法
分散空气浮上法
柏努利方程为流体静力学基本方程式:
•由喷嘴射出的高速废水使吸入室形成负压，并从 吸气管吸入空气，在水气混合体进入喉管段后进行 激烈的能量交换，然后进入扩压段(扩散段)，动能 转化为势能，进一步压缩气泡，增大了空气在水中 的溶解度。
（3）叶轮浮选
• 在浮选池底部设有旋转叶轮，在叶轮的上部装 着带有导向叶片的固定盖板，盖板上有孔洞。
• 此外，气泡在水泵内破碎的不够完全，粒径 大，因此，气浮效果不好。
• 这种方法用于处理通过除油池后的石油废水， 除油效率一般在50％－65％
水泵压 水管
（2）射流气浮
水射器 空 气
• 这是采用以水带气 射流器向废水中混 入空气进行气浮的 方法。
水泵吸 水管
进
水
水 池
泵 溶气水 去浮选
常数
射流器构造示意图
（b）当颗粒完全不被水润湿时，＝180， cos＝－l，W＝2LG，颗粒与气泡粘附 的动力大，易于用气浮法处理。
（c）固体的接触角越大，越易于与气泡的 粘附。但对于LG很小的体系，虽然有利 于固体向气泡的粘附，但由于粘附动力 较小，颗粒向气泡的粘附困难。
气泡与悬浮颗粒的粘附形式
“颗粒-气泡”复合体的上浮速度
水中空气的溶解
✓空气在水中的溶解度与温度、压力有关。 ✓在一定范围内，温度越低、压力越大，其溶解 度越大。 ✓一定温度下，溶解度与压力成正比。
水中气泡的形成
✓ 空气从水中析出的过程分两个步骤，即 气泡的形成过程 气泡的增长过程
✓气泡核的形成过程起决定性作用。有了相当数 量的气泡核，就可以控制气泡数量的多少与气 泡直径的大小。 ✓要求：这个过程中形成数目众多的气泡核。溶 解同样空气，如形成的气泡核的数量越多，则 形成的气泡的直径也就越小，越有利于满足浮 上工艺的要求。