气浮法介绍和原理

式中：θ——接触角Βιβλιοθήκη Baidu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。
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。
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。
（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
微气泡曝气浮上法
剪切气泡浮上法
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。
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。
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
• 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％
（2）射流气浮
• 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。
水射器 空 气
水泵压 水管
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
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：
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。
• 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。
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。
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
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。
气浮法介绍和原理
• 气浮是利用废水中的颗粒的疏水性， 通过在气浮池中向废水中通入一定 尺寸的气泡，使废水中的污染物吸 附在气泡上，随气泡的上浮，污染 物也随之浮到水面上而形成由气泡、 水和污染物形成的三相泡沫层，收 集泡沫层即可把污染物与水分离。
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。