1、第五章第五章 气气 浮浮 (Flotation)1气浮气浮是一种是一种固液固液和和液液液液分离的方法。分离的方法。具具体体过过程程：通通入入空空气气产产生生微微细细气气泡泡SS附附着着在在气泡上气泡上上浮上浮应用：应用：自然沉淀或上浮难于去除的悬浮物，以及自然沉淀或上浮难于去除的悬浮物，以及比重接近比重接近1的固体颗粒的固体颗粒 给水处理给水处理中除藻等中除藻等废水处理废水处理中去除纤维、悬浮物、油类、脂肪等中去除纤维、悬浮物、油类、脂肪等第第1 1节节 理论基础理论基础2一、界面张力和润湿接触角一、界面张力和润湿接触角任何不同介质的相表面上都因受力不任何不同介质的相表面上都因受力不均衡而存在
2、界面张力。均衡而存在界面张力。3气气气浮的情况涉及：气浮的情况涉及：气、水、固气、水、固三相介质，每两三相介质，每两相之间都存在界面张力。相之间都存在界面张力。水气水气 水粒水粒 气粒气粒 ：润湿接触角：润湿接触角 90,疏水性疏水性,易于气浮易于气浮 0 越大，推动力越大，越大，推动力越大，越易气浮。越易气浮。6(1)0,COS1,=0 不能气浮不能气浮 90,COS1,90,水气水气 易气浮易气浮疏水性疏水性180,=2水气水气 最易被气浮最易被气浮 (2)同时同时,COS （气粒气粒水粒水粒）/水气水气水中颗粒水中颗粒与与表面张力表面张力水气水气有关。有关。水气水气增加，增加，增大增大,
3、有利于气浮有利于气浮 7例如：例如：石石油油废废水水中中表表面面活活性性物物质质含含量量少少,水水气气大大,乳乳化油粒疏水性强，直接气浮效果好。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，性物质含量多，水气水气小，小，直接气浮效果差。直接气浮效果差。8气气泡泡与与颗颗粒粒的的粘粘附附形形式式气气-颗粒吸附颗粒吸附气泡顶托气泡顶托气泡裹夹气泡裹夹9对于对于亲水性亲水性颗粒的气浮，表面需改性为疏水性颗粒的气浮，表面需改性为疏水性 投加浮选剂投加浮选剂（松香油、煤油、脂肪酸）（松香油、煤油、脂肪酸）10三、气泡的稳定性
4、三、气泡的稳定性 气浮中要求气泡具有一定的气浮中要求气泡具有一定的分散度分散度和和稳定性稳定性。气泡粒径在气泡粒径在100 左右为好。左右为好。空气从水中析出过程分两个步骤：空气从水中析出过程分两个步骤：气泡核的形成气泡核的形成气泡的增长气泡的增长11洁净水中：洁净水中：气泡常不能达到气浮要求的极细分散度。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。面自由能的倾向，即气泡合并。稳定性不好。稳定性不好。缺乏表面活性物质的保护，气泡易破灭缺乏表面活性物质的保护，气泡易破灭。12加入加入起泡剂起泡剂（一种表面活性
5、物质），保护（一种表面活性物质），保护气泡的稳定性。气泡的稳定性。有机物含量不多的废水气有机物含量不多的废水气浮时，气泡的稳定性可能成浮时，气泡的稳定性可能成为重要的影响因素。为重要的影响因素。适当表面活性剂是必要的。适当表面活性剂是必要的。气气13但表面活性物质过多但表面活性物质过多此时，尽管气泡此时，尽管气泡稳定，但颗粒稳定，但颗粒气泡附着不好气泡附着不好。表面张力表面张力水气水气降低降低污染粒子严重乳化，污染粒子严重乳化，表面表面 电位增高。电位增高。如何控制最佳的投加量？如何控制最佳的投加量？影响三个因素：稳定性、表面张力、乳化效果影响三个因素：稳定性、表面张力、乳化效果 14四、乳化
6、现象与脱乳四、乳化现象与脱乳 疏水性颗粒易气浮，但多数情况下并不好。疏水性颗粒易气浮，但多数情况下并不好。乳化现象乳化现象 以油粒为例：以油粒为例：表面活性物质存在：表面活性物质存在：非极性端吸附在油粒，非极性端吸附在油粒，极性端则伸向水中极性端则伸向水中 乳化油乳化油 极性端电离后带电极性端电离后带电双电层现象双电层现象稳定体系（阻碍细小油珠之间，油珠和气稳定体系（阻碍细小油珠之间，油珠和气泡之间的粘附）泡之间的粘附）油油COO-HO-H15亲水性固体粉末（固体乳化剂）存在：如粉亲水性固体粉末（固体乳化剂）存在：如粉砂、粘土等砂、粘土等一小部分与油接触，大部分为水润湿。一小部分与油接触，大部
7、分为水润湿。16带电的稳定体系是不利于气浮的，应带电的稳定体系是不利于气浮的，应 脱稳、破乳脱稳、破乳 投加混凝剂投加混凝剂压缩双电层压缩双电层降低降低 电位电位混凝剂：混凝剂：硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁等硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁等17第第2 2节节 气浮分类与工艺过程气浮分类与工艺过程 一、气浮分类一、气浮分类1.电解气浮法：电解气浮法：直流电的电解作用下直流电的电解作用下:阳极产生氢气阳极产生氢气，阴极产生氧气，微气泡。，阴极产生氧气，微气泡。气泡小于溶气法和散气法。气泡小于溶气法和散气法。1819具有多种作用：具有多种作用：除除BOD、氧化、脱色等氧化、脱色等去除污染物范围广去除污
8、染物范围广污泥量少，占地少。污泥量少，占地少。但电耗大。但电耗大。202.散气气浮法：散气气浮法：扩散板曝气气浮扩散板曝气气浮叶轮气浮法叶轮气浮法简单易行，但简单易行，但容易堵塞，气容易堵塞，气浮效果不高。浮效果不高。21叶轮气浮法叶轮气浮法适用于处理水量不大，污染物浓度高的废水。适用于处理水量不大，污染物浓度高的废水。223.溶气气浮法溶气气浮法溶气真空气浮溶气真空气浮加压溶气气浮加压溶气气浮 23二、加压溶气气浮二、加压溶气气浮 工艺组成：工艺组成：空气释放系统、气浮池、压力溶气系统空气释放系统、气浮池、压力溶气系统241.气浮工艺气浮工艺 全溶气法：全溶气法：电耗高，但气浮池容积小。电耗
9、高，但气浮池容积小。全全溶气方式加压溶气气浮法流程溶气方式加压溶气气浮法流程25部分溶气法：部分溶气法：省电，溶气罐小。但若溶解空省电，溶气罐小。但若溶解空气多，需加大溶气罐压力。气多，需加大溶气罐压力。部分溶气方式加压溶气气浮法流程部分溶气方式加压溶气气浮法流程26回流加压溶气法：回流加压溶气法：适用于适用于SS高的原水，但气浮高的原水，但气浮池容积大。池容积大。回流加压溶气气浮法流程回流加压溶气气浮法流程27特点：特点：水中空气的溶解度大，能提供足够的微气泡。水中空气的溶解度大，能提供足够的微气泡。气泡粒径小（气泡粒径小（20100um）、均匀。均匀。设备流程简单设备流程简单 28工艺组成
10、：工艺组成：空气释放系统、气浮池、压力溶气系统空气释放系统、气浮池、压力溶气系统2.加压溶气气浮工艺的主要设备加压溶气气浮工艺的主要设备 291)压力溶气系统：压力溶气系统：加压水泵加压水泵压力溶气罐压力溶气罐空气供给设备空气供给设备其他附属设备其他附属设备30加压水泵：加压水泵：提升污水，将水、气以一定压力送提升污水，将水、气以一定压力送至压力溶气罐。至压力溶气罐。加压泵压力应适当，加压泵压力应适当，过高：过高：溶解到水中空气增加，经减压后释放的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；空气多，会促进微气泡的聚集，不利气浮；太低：太低：增加溶气水量，气浮池容积增
11、加。增加溶气水量，气浮池容积增加。31压力溶气罐：压力溶气罐：使水与空气充分接触，促进空气使水与空气充分接触，促进空气溶解。形式多样。溶解。形式多样。32空气在水中的溶解度遵循亨利定律：空气在水中的溶解度遵循亨利定律：VKT P（L-气气/m3-水水,或或g-气气/m3-水）水）P：空气所受的绝对压力，以空气所受的绝对压力，以mmHg计计 KT：溶解常数，与温度有关溶解常数，与温度有关 33空气在水中的溶解量与加压时间的关系空气在水中的溶解量与加压时间的关系34一般水中空气含量约为饱和含量的一般水中空气含量约为饱和含量的5080。实际气浮操作时，空气量应适当实际气浮操作时，空气量应适当气水比：
12、气水比：15（体积比）（体积比）气固比（重量比）：气固比（重量比）：0.51空气量与压力有关，所以应选择适当的压力。空气量与压力有关，所以应选择适当的压力。35溶气方式溶气方式：a.水泵吸气式水泵吸气式 36b.水泵压水管射流水泵压水管射流 37c.水泵空压机（常用）水泵空压机（常用）382)空气释放设备空气释放设备：将空气以极细小（：将空气以极细小（20100）的气泡释放。）的气泡释放。393)气浮池气浮池平流式和竖流式（平流式和竖流式（HRT：1020分）分）平流式加压溶气气浮工艺流程平流式加压溶气气浮工艺流程1 1：混合器；：混合器；2 2：反应室；：反应室；3 3：入流室；：入流室；4
13、 4：分离室；：分离室；5 5：泵；：泵；6 6：射流器；：射流器；7 7：气体流量计；：气体流量计；8 8：溶气罐；：溶气罐；9 9：释放器；：释放器；1010：浮渣槽；：浮渣槽；1111：刮渣机：刮渣机 40竖流式竖流式气浮池气浮池41组合方式：组合方式：42434445464748重要工艺参数：气固比重要工艺参数：气固比a 49采用质量比时采用质量比时ACs(f P-1)R/1000 S=QSa Cs：一定温度一个大气压时空气溶解度，一定温度一个大气压时空气溶解度，mg/L。P：溶气绝对压力，绝对压力溶气绝对压力，绝对压力f：溶气效率溶气效率,与溶气罐结构、压力和时间有关与溶气罐结构、压
14、力和时间有关 （0.50.8）R：加压溶气水量，加压溶气水量，m3/dSa：废水中的悬浮颗粒浓度，废水中的悬浮颗粒浓度，kg/m3Q：进行气浮处理的废水量，进行气浮处理的废水量，m3/d 50气气固固比比a影影响响气气浮浮效效果果（出出水水水水质质,浮浮渣渣浓浓度），应作试验确定。度），应作试验确定。无资料时，可选取无资料时，可选取0.0050.06。剩余污泥气浮浓缩时一般采用剩余污泥气浮浓缩时一般采用0.030.045152气固比与气固比与出水出水SS及浮渣中固体含量的关系及浮渣中固体含量的关系气固比气固比气固比气固比53三、气浮法在水处理中的应用三、气浮法在水处理中的应用废水：废水：含油废
15、水含油废水(石油化工、机械加工、食品工业等石油化工、机械加工、食品工业等)：悬浮油（悬浮油（10,隔油池）隔油池）乳化油（乳化油（10,一般一般0.1-2 气浮）气浮）溶解性溶解性54造纸厂白水回收纤维：造纸厂白水回收纤维：时间短，时间短，SS去除率去除率90以上，以上，COD去除去除率率80，浮渣浓度，浮渣浓度5 染色废水等染色废水等 毛纺工业洗毛废水毛纺工业洗毛废水羊毛脂及洗涤剂羊毛脂及洗涤剂 浓缩污泥（效果比沉淀法高）浓缩污泥（效果比沉淀法高）55给水：给水：高含藻水源的净化：高含藻水源的净化：武汉东湖水厂，气浮武汉东湖水厂，气浮替代沉淀，藻类去除率达替代沉淀，藻类去除率达80以上。以上。低温、低浊水的净化：低温、低浊水的净化：沈阳市自来水厂。沈阳市自来水厂。对受污染水体的净化：对受污染水体的净化：对水体产生曝气，对水体产生曝气，减轻嗅味与色度。减轻嗅味与色度。56优点：优点：处理能力比沉淀池高处理能力比沉淀池高气浮污泥浓度高气浮污泥浓度高可以同时去除多种污染物（表面活性剂、可以同时去除多种污染物（表面活性剂、嗅味物质等）嗅味物质等）缺点：缺点：耗电、维修耗电、维修 57
