姘旀诞娉PPT课件

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气浮法

1气浮的基本原理r>1重力沉淀——沉淀池r<1上浮——隔油池r≈1微细（d小）油珠或悬浮物，不能单靠比重差进行沉淀或上浮。改变密度—气浮疏水性物质：乳化油、羊毛脂等改变粒径—混凝沉淀亲水性物：纸浆细小纤维、煤灰、微细粘土、蛋白质等混凝—气浮组合法

2水和废水的浮上法处理是将空气以微小气泡形式通入水中，使微小气泡与在水中悬浮的颗粒粘附，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附上气泡后，密度小于水即上浮水面，从水中分离，形成浮渣层。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。

3污水处理技术中，浮上法固-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。

4水中颗粒与气泡的粘附条件悬浮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。气粒水

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6界面能E与界面张力的关系如下：式中：σ——界面张力系数；S——界面面积。气泡沫与悬浮颗粒粘附前,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：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：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。

7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：式中：θ——接触角（也称湿润角）。由此可得：上式表明，并不是水中所有的污染物质都能与气泡粘附，是否能产生较好的粘附，与该类物质的接触角θ、水的表面张力σ水-气有关。

8当θ>900时，颗粒为疏水表面。θ→180°时，cosθ→-1，ΔE→2σ水-气，这类物质憎水性强（称憎水性物质），易与气泡粘附，宜用气浮法去除。当θ<900时，颗粒为亲水表面。而θ→0时，即cosθ→1，ΔE→0，这类物质亲水性强，无力排开水膜，不易与气泡粘附，不能用气浮法去除。θ受σ水-气（水的表面张力）而改变，σ水-气增大则cosθ变小，利于气粒结合。对σ水-气影响较大的主要是物质表面的亲水基团，亲水基越多，则σ水-气越小，越不易被气浮处理（如乳化油及洗涤废水等）；同时亲水基越多，污染粒子乳化严重，表面电位增高也影响粘附。

9泡沫的稳定性由上面的讨论可知，水中表面活性剂的存在对气浮处理有不利影响。但是，气浮处理时，一般又要求水中含有一定量的表面活性剂，以保证气泡具有足够的稳定性。如果表面活性剂含量过低，则应投加一定量的起泡剂。为什么？

10原因有二气泡本身具有自动降低表面自由能的倾向，即气泡合并，ΔE变小，这种合并趋势的存在，使气泡很难做到极细的分散度（微气泡）。纯气泡上升到水表面时，由于气泡表面水分子层薄，会很快破灭而得不到稳定的水表“气浮泡沫层”，致使污染物脱落而重新返回水中。一定量表面活性剂的存在使气泡表面带同种电荷，不易合并。同时，一定量表面活性剂的存在使水面气泡表面有一定厚度的水膜而不易破灭，从而有利于收集除去。

11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：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。“颗粒-气泡”复合体的上浮速度

12气泡与悬浮颗粒的粘附形式

13按生产细微气泡的方法分微气泡曝气浮上法剪切气泡浮上法加压溶气浮上法真空浮上法电解浮上法分散空气浮上法溶解空气浮上法浮上法的类型

14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

15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。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

16电解浮上法

17平流式电解气浮池

18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分散空气浮上法

19微气泡曝气浮上法剪切气泡浮上法

20从溶解空气和析出条件来看加压溶气浮上法：空气在加压条件下溶解，常压下使过饱和空气以微小气泡形式释放出来需要溶气罐、空压机或射流器、水泵等设备真空浮上法：空气在常压下溶解，真空条件下释放优点：无压力设备缺点：溶解度低，气泡释放有限，需要密闭设备维持真空，运行维护困难溶解空气浮上法

21真空浮上法

22加压溶气浮上法的基本原理空气在水中的溶解度与压力的关系空气在水中的溶解度的表示单位体积水溶液中溶入的空气质量:g(气)/m3(水)单位体积水溶液中溶入的空气体积:mL(气)/L(水)加压溶气气浮

23空气在纯水中的饱和溶解度

24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。

25加压溶气的两种方式存在问题：填料长膜；压缩气含油；调节不便；时而需放气。存在问题：设备较复杂；造价偏高。

26部分溶气加压气浮法

27全溶气气浮工艺流程部分溶气气浮工艺流程回流加压溶气气浮工艺流程回流加压溶气流程：即部分气浮池出水进行回流溶气，实际上属于部分溶气流程。特点：可避免废水中的高浓度悬浮物堵塞溶气罐填料。

28化学药剂的投加对气浮效果的影响一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂各种无机或有机高分子混凝剂，它们不仅可以改变污水中的悬浮颗粒的亲水性能，而且还能使污水中的细小颗粒絮凝成较大的絮状体以吸附、截留气泡，加速颗粒上浮。

29浮选剂使亲水性物质转化为疏水性物质，从而能使其与微细气泡相粘附。浮选剂的种类有松香油、石油、表面活性剂、硬脂酸盐等。化学药剂的投加对气浮效果的影响一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂

30化学药剂的投加对气浮效果的影响一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂作用是提高悬浮颗粒表面的水密性，以提高颗粒的可浮性，如聚丙烯酰胺。

31化学药剂的投加对气浮效果的影响一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂作用是暂时或永久性地抑制某些物质的浮上性能，而又不妨碍需要去除的悬浮颗粒的上浮，如石灰、硫化钠等。

32化学药剂的投加对气浮效果的影响一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂主要是调节污水的pH，改进和提高气泡在水中的分散度以及提高悬浮颗粒与气泡的粘附能力，如各种酸、碱等。

33压力溶气浮上法系统的组成压力溶气系统气浮池空气释放系统压力溶气罐溶气释放装置加压水泵附属设备溶气水管路空气供给设备

34压力溶气系统压力溶气罐附属设备加压水泵空气供给设备加压水泵的作用是提升污水，将水、气以一定压力送至压力溶气罐，其压力的选择应考虑溶气罐压力和管路系统的水力损失两部分。

35压力溶气系统压力溶气罐附属设备加压水泵空气供给设备压力溶气罐的作用是使水与空气充分接触，促进空气的溶解。溶气罐的形式有多种，如下图所示，其中以罐内填充填料的溶气罐效率最高。

36压力溶气系统压力溶气罐附属设备加压水泵影响填料溶气罐效率的主要因素为：填料特性填料层高度罐内液位高布水方式温度填料溶气罐的主要工艺参数为：过流密度：2500~5000m3/(m2·d)填料层高度：0.8~1.3m液位的控制高：0.6~1.0m（从罐底计）溶气罐承压能力：>0.6MPa空气供给设备

37压力溶气系统加压水泵压力溶气罐空气供给设备附属设备水泵压水管装射流器挟气式溶气方式有三种水泵吸气式在经济和安全方面都不理想，已很少使用空压机供气是较早使用的一种供气方式，使用较广泛，其优点是能耗相对较低压力管装射流器进行溶气的优点是不需另设空压机，没有空压机带来的油污染和噪声水泵吸气式空压机供气式

38空气释放系统是由溶气释放装置和溶气水管路组成。溶气释放装置的功能是将压力容器水减压，使溶气水中的气体以微气泡的形式释放出来，并能迅速、均匀地与水中的颗粒物质粘附。溶气水的减压释放设备：要求微气泡的直径20~100um。常用的溶气释放装置有减压阀、溶气释放喷嘴、释放器等。空气释放系统

39●减压阀（截止阀）：每个阀门流量不同，因此，多个阀同时工作时，气泡不均匀；存在气泡合并现象。●专用释放器（TS、TJ和TV型释放器如图—P533）特点：（1）在>0.15Mpa以上时，释放溶气量的99%（2）在0.2Mpa以上低压下工作，净水效果良好（3）气泡微细20~40um上接口可抽真空而提起器内舌簧，清除杂质。接口通过压力使下盘下移，增大水流通过，使堵塞物排出。

40气浮池的功能是提供一定的容积和池表面积，使微气泡与水中悬浮颗粒充分混合、接触、粘附，并使带气颗粒与水分离。最常用，反应池与气浮池合建。废水进入反应池完全混合后，经挡板底部进入气浮接触室以延长絮体与气泡的接触时间，然后由接触室上部进入分离室进行固液分离。浮渣刮入集渣槽，底部集水槽排水。优点是池深浅、造价低、构造简单、运行方便。缺点是分离部分的容积利用率不高等。基本工艺参数与平流式气浮池相同。其优点是接触室在池中央，水流向四周扩散，水力条件较好。缺点容积利用率较低。有经验表明，当处理水量大于150~200m3/h、废水中的可沉物质较多时，宜采用竖流式气浮池。气浮池竖流式气浮池平流式气浮池

41气浮池的有效水深常为2.0~2.5m，单格宽不超过10m、长不超过15m为宜。废水在反应池中的停留时间一般为5~15min。为避免打碎絮体，废水进入气浮时流速应小于0.1m/s。在接触室中的上升流速为10~20mm/s，停留时间应大于60s。气浮池竖流式气浮池平流式气浮池

42(1)反应—沉淀—气浮池其他形式的气浮池

43(2)反应—气浮—过滤池

442.无试验资料时，可根据气固比（A/S）进行估算式中：A/S——气固比,g(释放的气体)/g(悬浮固体)，一般为0.005~0.006，当悬浮固体浓度较高时取上限，如剩余污泥气浮浓缩时，采用0.03~0.04；1.3——1mL空气的质量，mg；ca——某一温度下的空气溶解度；f——压力为p时，水中的空气溶解系数，0.5~0.8（通常0.5）；p0——表压，kPa；qvR——加压水回流量，m3/h；qv——设计水量，m3/h；ρsi——入流废水的悬浮固体浓度,mg/L。压力溶气浮上法的设计计算——气浮所需空气量1.有试验资料时式中：qv——气浮池设计水量，m3/h；R′——试验条件下的回流比，%；ac——试验条件下的释气量，L/m3；Φ——水温校正系数，取1.1~1.3（主要考虑水的粘滞度影响，试验时水温与冬季水温相差大者取高值）。

45溶气罐高h：式中：h1——罐顶、底封头高度（根据罐直径而定），m；h2——布水区高度，一般取0.2~0.3m；h3——贮水区高度，一般取1.0m；h4——填料层高度，当采用阶梯环时，可取1.0~1.3m。压力溶气浮上法的设计计算——溶气罐溶气罐直径Dd选定过流密度I后，溶气罐直径按下式计算：qvR——加压水回流量，m3/h；一般对于空罐，I选用1000~2000m3/(m2·d)，对填料罐，I选用2500~5000m3/(m2·d)。

46压力溶气浮上法的设计计算——气浮池接触池的表面积Ac选定接触室中水流的上升流速vc（一般为20mm/S）后，按下式计算：接触室的容积一般应按停留时间大于60s进行复核。分离室的表面积As选定分离速度(分离室的向下平均水流速度)vs（一般为1-3mm/S）后按下式计算：对矩形池子，分离室的长宽比一般取1:1~1:1.5。气浮池的净容积V选定池的平均水深H（指分离室深），按下式计算：以池内停留时间（t）进行校核，一般要求t为10~20min。

47气浮法在废水处理中的应用

481、造纸厂白水处理：造纸用水量大（300m3/t），废水量也大，其中>45%的废水是由造机产生的白水（主要成份是纤维素）。PH：6.8~7.0；溶气罐压力：0.23~0.26MPaR：30%；t气浮=10~15min；t反应=15min进溶气罐的压力：0.4~0.5Mpa；q=4.5~6.5m3/m2· h气浮处理白水效果好、投资少、占地少，而且经过处理后的水可送造纸机循环使用，节水减污。通常采用回流溶气流程。处理设备包括：混凝、气浮。

492、染色废水处理染色废水经混凝后，水中还有大部分合成洗涤剂和难于沉淀的絮体，采用气浮处理效果较好。t溶气=3~5min；t反应=5~10min（含回流水）；t分离=30~160minU水平=1~2mm/s；q=3~5m3/m2·h