第4章气浮

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2.叶轮气浮法
适用于处理水量不大，污染物浓度 高的废水。
叶轮气浮法装置示意图
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
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本节思考题
(1)电解气浮法、散气气浮法、溶气气浮 法各自的特点？
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第4节 气浮法的应用
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气浮池 混凝 斜板沉淀池
与同向流斜板沉淀池结合的气浮池
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气浮池
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气浮池
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加压溶气罐
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气浮池
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气浮池浮渣
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气浮池浮渣
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四、加压溶气气浮法工艺计算
气固比a ：基本工艺参数
A 经减压释放的溶解空气总量 a= = S 原水带入的悬浮固体总量
两种表达方式：体积比 质量比
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四、加压溶气气浮法工艺计算
5.亲水性颗粒与气泡的粘附 对于亲水性颗粒的气浮，表面需改性为疏水性 → 投加浮选剂（松香油、煤油、脂肪酸）
亲水性物质与气泡的粘附状况
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三、气泡的分散度与稳定性
气浮中要求气泡具有一定的分散度和稳定性。 气泡粒径在100µm左右为好。 空气从水中析出过程分两个步骤： 气泡核的形成 气泡的增长
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采用质量比时：
A＝γCa (fP-1) R /1000 (kg/d)
S=QCs
Ca：一定温度1 atm 时空气溶解度，ml/L。 γ：空气容重，g/L P：溶气绝对压力，atm f：溶气效率, 与溶气罐结构、压力和时间有关 R：加压溶气水量，m3/d Cs：废水中的悬浮颗粒浓度，kg/m3 Q：气浮处理的废水量，m3/d
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二、悬浮物与气泡的附着条件
2. 润湿接触角对气浮的影响 θ→0, COSθ→1, △Ｗ= 0 不能气浮 θ<90, COSθ<1, △Ｗ<σ水气 颗粒附着不牢 --亲水性 θ>90, △Ｗ>σ水气 易气浮―疏水性 θ→180, △Ｗ=2σ水气 最易被气浮 3. 水的界面张力对气浮的影响 对θ<90：COS θ ＝（σ气粒－σ水粒）/σ水气 σ水气增加，θ增大, 有利于气浮
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一、电解气浮法
具有多种作用： •除BOD、氧化、脱色等； •去除污染物范围广； •污泥量少，占地少； •但电耗大。
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二、散气气浮法
1. 扩散板曝气气浮法 2. 叶轮气浮法
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1.扩散板曝气气浮法
1.入流液 3.分离柱 5.浮渣 2.空气进入 4.微孔扩散板 6.出流液
简单易行，但容易堵 塞，气浮效果不高。
带电的稳定体系是不利于气浮的，应 → 脱稳、破乳 → 投加混凝剂→压缩双电层→降低ζ电势 混凝剂： 硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁等
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本节思考题
(1) 颗粒的润湿接触角在气浮中有何物理意义？ (2) 采用什么方法可以改善亲水性颗粒的气浮效果？ (3) 气泡的稳定性如何影响气浮效果？ (4) 乳化现象指什么？为什么需要在气浮过程中加以 避免？
三、气泡的分散度与稳定性
洁净水中：
•气泡常不能达到气浮要求的极细分散度 洁净水表面张力大，气泡有自动降低表面自由能 的倾向，即气泡合并。 •稳定性不佳 缺乏表面活性物质的保护，气泡易破灭。
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三、气泡的分散度与稳定性
加入起泡剂（一种表面活性物质），保护气泡 的稳定性。

有机物含量不多的废水气浮时， 气泡的稳定性可能成为重要的影 响因素。
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四、加压溶气气浮法工艺计算
A γ Ca ( fP − 1) R a (kg / kg) = = S QCs × 1000
•气固比 a 影响气浮效果（出水水质 , 浮渣浓度）， 应作试验确定。 •无资料时，可选取0.005~0.06 •剩余污泥气浮浓缩时一般采用0.03~0.04
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气浮间隙试验
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二、悬浮物与气泡的附着条件
例如： •石油废水中表面活性物质含量少, σ水气大, 乳化油粒疏 水性强，直接气浮效果好。 •而煤气洗涤水中的乳化焦油，由于水中表面活性物质 含量多，σ水气小，直接气浮效果差。
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气-颗粒吸附
气泡顶托
气泡裹夹
4. 气 泡 与 颗 粒 的 粘 附 形 式
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二、悬浮物与气泡的附着条件
3.处理印染废水 4.处理洗毛废水――回收羊毛脂 5.浓缩污泥（效果比沉淀法高）
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二、气浮在给水处理中的应用
1.净化高含藻水源：武汉东湖水厂，气浮替代沉淀， 藻类去除率达80％以上。 2.净化低温低浊水源：沈阳市自来水厂。 3.净化受污染水体：对水体产生曝气，减轻嗅味与 色度。
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二、气浮在给水处理中的应用
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空气在水中的溶解热力学过程（亨利定律）： V＝KT P （L-气/m3-水）
P：空气所受绝对压力 KT：溶解常数，与温度有关
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空气在水中的溶解动力学过程：
溶解需Baidu Nhomakorabea一定时间 与水在加压溶气罐中的流态有关
停留时间：2~4min 水中空气饱和度：50~60%
空气在水中的溶解量与 加压时间的关系
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非极性端吸附在油粒， 极性端则伸向水中 →乳化油 →极性端电离后带电→双电层现象 →稳定体系 （阻碍细小油珠之间，油珠和气泡之间的粘附）
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COO-H O-H
油
四、乳化现象与脱乳
2.亲水性固体粉末（固化乳化剂）存在： 如粉末、粘土等，增大了油珠的ζ电势值。 一小部分与油接触，大部分为水润湿。
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四、乳化现象与脱乳
优点： •处理能力比沉淀池高 •气浮污泥浓度高 •可以同时去除多种污染物（表面活性剂、嗅 味物质等） 缺点： •耗电、维修
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本章总结
(1)气浮原理 (2)气浮效果的判断方法与主要影响因素（颗粒亲 疏水性、水的表面张力、气泡稳定性、活性表面 物质的作用） (3)加压溶气气浮法的组成、工艺类型及基本计算 (4)其他气浮法的特点 (5)气浮应用
一、气浮在废水处理中的应用 二、气浮在给水处理中的应用
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一、气浮在废水处理中的应用
1.处理含油废水
石油化工、机械加工、食品工业等 • 悬浮油（>10µm, 隔油池） • 乳化油（<10µm,一般0.1~2µm气浮） • 溶解性
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一、气浮在废水处理中的应用
2.处理造纸厂白水
时间短，15-20分，SS去除率90％以上，COD去除 率80％，浮渣浓度5％以上
1.废水进入 2.加压泵 3.空气进入 4.压力溶气灌 5.减压阀 6.气浮池 7.放气阀 8.刮渣机 9.出水系统
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三、加压溶气气浮法主要设备
工艺组成： 空气释放设备、气浮池、压力溶气系统
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三、加压溶气气浮法主要设备
1. 压力溶气系统
空气供给设备 加压水泵 压力溶气罐 其他附属设备
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（1）供气供给设备： 水泵－空压机溶气（常用）
空压机供气式溶气系统图
1.水泵; 2.空压机; 3.水位计; 4.放气阀; 5.溶气罐; 6.压力表
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（2）加压水泵： 提升污水，将水、气以一定压力送至压力溶气罐。 加压泵压力应适当。 过高：溶解到水中空气增加，经减压后释放的空气多， 会促进微气泡的聚集，不利气浮； 太低：需要增加溶气水量，致使气浮池容积增加。
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第3节 其他气浮法
一、电解气浮法 二、散气气浮法
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一、电解气浮法
直流电的电解作用下:
正极：产生氧气（微气泡） 负极：产生氢气（微气泡） 气泡小于溶气法和散气法
电气浮装置示意图
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.排沉淀管 9.刮渣机 10.水位调节器
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第2节 加压溶气气浮
一、加压溶气气浮法工艺组成 二、加压溶气气浮法基本流程 三、加压溶气气浮法主要设备 四、加压溶气气浮法工艺计算
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一、加压溶气气浮法工艺组成
空气释放设备、气浮池、压力溶气系统
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一、加压溶气气浮法工艺组成
加压溶气气浮法的特点： •水中空气的溶解度大，能提供足够的微气泡 •气泡粒径小（20~100 µm ）、均匀 •设备流程简单
一、气浮过程 二、悬浮物与气泡的附着条件 三、气泡的稳定性 四、乳化现象与脱乳
一、气浮过程
气浮是一种固－液和液－液分离的方法。 具体过程：通入空气→产生微细气泡→SS附着在气
泡上→上浮
应用：自然沉淀或上浮难于去除的悬浮物，以及比
重接近1的固体颗粒
给水处理中除藻等 废水处理中去除纤维、悬浮物、油类、脂肪等
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二、悬浮物与气泡的附着条件
1.界面张力与界面能 气浮的情况涉及气、水、 固三相介质，每两相之间 都存在界面张力。 三相间的吸附界面构成的 交界线称为润湿周边。 θ: 润湿接触角
θ>90, 疏水性, 易于气浮 θ<90, 亲水性
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二、悬浮物与气泡的附着条件
按照物理化学的热力学理论, 任何体系均存在力 图使界面能减少为最小的趋势。
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气固比与出水SS及浮渣中固体含量的关系
曲线1—污泥容积指数为85的活性污泥混合液 曲线2—污泥容积指数为400的活性污泥混合液 曲线3—造纸废水
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本节思考题
(1)加压溶气气浮法工艺流程有几种？各有什么特点？ (2)加压水泵的压力如何影响溶气效果？ (3)气固比的物理意义是什么？如何计算？ (4)气浮池和沉淀池相比有何特点？
（3）压力溶气罐：使水与空气充分接触，促进空气溶 解。形式多样。
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2.空气释放设备
空气以极细小的气泡释放
TS型溶气释放器工作原理 水流反复经过收缩、扩散、撞击等，消耗能量，溶气水压力降低
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3.气浮池
平流式气浮池
1.反应室；2.接触室；3.气浮池
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竖流式气浮池
1.反应池; 2.接触室; 3.气浮池
第4章 气 浮 (Flotation)
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气浮可以去除什么类型的悬浮物？ 悬浮物性质如何影响气浮效果？ 影响气浮池效果的关键参数？ 气浮池和沉淀池有何异同？ …
本章内容
第1节 气浮的理论基础 第2节 加压溶气气浮法 第3节 其他气浮法 第4节 气浮法的应用
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第1节 气浮的理论基础
部分加压溶气气浮法流程图
1.废水进入 2.加压泵 3.空气进入 4.压力溶气灌 5.减压阀 6.气浮池 7.放气阀 8.刮渣机 9.出水系统 10.混凝剂
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二、加压溶气气浮法基本流程
3.回流加压溶气流程
• 适用于含悬浮物浓度较高的原水 • 气浮池设计中需要考虑回流水影响 • 气浮池容积较大
回流加压溶气气浮法流程图
气

存在适量的表面活性剂是必要的。
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三、气泡的分散度与稳定性
但表面活性物质过多
•界面张力σ水气降低 •污染粒子严重乳化 •表面ζ电势增高 此时，尽管气泡稳 定，但颗粒－气泡 附着不好 。
如何控制最佳的投加量？ 影响三个因素：稳定性、表面张力、乳化效果
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四、乳化现象与脱乳
疏水性颗粒易气浮，但多数情况下并不好。 乳化现象 以油粒为例： 1.表面活性物质存在：
界面能 W =σS
S：界面面积; σ：界面张力
附着前: W1 =σ水气+σ水粒 （假设S 为1） 附着后: W2 =σ气粒
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二、悬浮物与气泡的附着条件
界面能的减少值△Ｗ=σ水气+σ水粒－σ气粒 三个力之间的平衡关系： σ水粒 =σ气粒+σ水气COS(180°-θ)
△Ｗ=σ水气(1-COSθ) 悬浮物与气泡附着的条件： △W>0 △W越大，推动力越大，越 易气浮。
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二、加压溶气气浮法基本流程
1.全溶气流程
• 电耗高 • 气浮池容积小
全加压溶气气浮法流程图
1.废水进入 2.加压泵 3.空压机 4.压力溶气灌 5.减压阀 6.气浮池 7.放气阀 8.刮渣机 9.出水系统 10.混凝剂
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二、加压溶气气浮法基本流程
2.部分溶气流程
• 电耗较低 • 加压泵水量和溶气罐容量小， 节省设备费用 • 溶气罐压力要求高