气浮的原理、特点和应用

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第八章 气浮
气浮的基本原理
气浮的分类与特点
气浮法在废水处理中的应用
8.1 气浮的基本原理
     1、基本概念
     利用高度分散的微小气袍作为载体粘附于废水中的悬浮污
染物，使其浮力大于重力和阻力，从而使污染物上浮至水
面，形成泡沫，然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，实现固液
或液液分离的过程称为气浮。
     悬浮颗粒与气泡粘附的原理 ：水中悬浮固体颗粒能否与
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。为了便于讨论，
气、液、固体颗粒三相分别用1，2，3表示。

     如图所示。如θ<90&#1618;为亲水性颗粒，不易与气泡粘附，θ>90&#1618;&#1618;为疏水
性颗粒，易于与气泡粘附。在气、液、固相接触时，三个界面张力总是
平衡的。以σ表示界面张力，有：
         σ1.3=σ1.2cos(180&#1618;－θ)+ σ2.3         (2-11-17)
     式中：σ1.3——水、固界面张力；
                σ1.2——液、气界面张力；
                σ2.3——气、固界面张力；
                     θ——接触角。
       水中气泡与颗粒粘附之前单位界面面积上的界面能为W1=σ1.3十
σ1.2，而粘附后则减为W2=σ2.3界面能减少的数值为：
          &#8710;W＝W1—W2＝σ1.3十σ1.2一σ2.3      （2—11—18)
       将式(2—11—17)代入式(2—11—18)得；
                                  &#8710;W＝σ1.2 (1-cosθ)
     亲水性和疏水性物质的接触，当θ→0&#1618;，即颗粒完全被水湿润cosθ→l，&#8710;W→0，颗粒不与气泡粘附，就不宜用气浮法处理。当        
θ→180&#1618;，颗粒完全不被水湿润，cosθ→-1，&#8710;W→2σ1.2，颗粒易于与
气泡粘附，宜于气浮法处理。此外如σ1.2很小，&#8710;W亦小，也不利于气
泡与颗粒的粘附。



                                          亲水性和疏水性物质的接触



     2．投加化学药剂对气浮效果的促进作用
     (1)投加表面活性剂维持泡沫的稳定性
     (2)利用混凝剂脱稳以油的颗粒为例，表面
活性物质的非极性端吸附于油粒上，极性端
则伸向水中，极性端在水中电离，使油粒被
包围了一层负电荷，产生了双电层现象，增
大了ζ-电位，不仅阻碍油粒兼并，也影响抽
粒与气泡粘附。
     (3)投加浮选剂改变颗粒表面性质
8.2 气浮的分类与特点
根据气泡产生的方式气浮法分为：
电解气浮法；
散气气浮法：扩散板曝气气浮、叶轮气浮。
溶气气浮法：溶气真空气浮
加压溶气气浮：全溶气流程、部分溶气流程、回流加压溶气流程。

8.2.1电解气浮法
8．2．1．1工作原理
    电解气浮法是用不溶性阳极和阴极，通以
直流电，直接将废水电解。阳极和阴极产生
氢气和氧的微细气泡，将废水中的污染物颗
粒或先经混凝处理所形成的絮凝体粘附而上
浮至水面，生成泡沫层，然后将泡沫刮除，
实现分离去除污染物质。

    在直流电作用下，正负两极产生的氢和氧
的微气泡，将废水中呈颗粒状的污染物带至
水面以进行固液分离。

8.2.1.2.电解气浮法的气浮装置
1、竖流式电解气浮池（图8—4）

2、平流式电解气浮池（图8—5）
平流式电解气浮装置的工艺设计                  

① 电流板块数
式中：B——电解池的宽度，mm
          l——极板面与池壁的净距，取100mm
          e——极板净距，mm；e=15~20mm
         φ——极板厚度，mm；δ=6~10mm



② 电极作用表面积                          （8—7）
式中：Q——废水设计流量，m3/h。
E——比流量，A · h/m3        
i——电极电流密度，A /m3


③ 极板面积                                     （8—8）
④ 极板高度 b = h1（气浮分离室澄清层高度）
    极板长度 L= A/ b（m）
⑤ 电极室长度 L2 =L+2l（m） （8—9）

⑥ 电极室总高度 H= h1+h2+h3                         （8—10）
式中：h1——澄清层高度m，取1.0~1.5m
h2——浮渣层高度m，取0.4~0.5m
h3——保护高度m，取0.3~0.5m
⑦ 电极室容积V1=BHL2（m3）
⑧ 分离室容积V2=Qt，t——气浮分离时间，试验定，一般为0.3~0.75h
⑨ 电解气浮池容积V=V1+V2（m3）

8.2.2 散气气浮法
8.2.2.1微孔曝气气浮法（图8—6）

8.2.2.2剪切气泡气浮法
（1）叶轮气浮设备构造（图8—7、8）




2）叶轮气浮池的设计
总容积W=αQt（m3）
式中：Q——处理废水量，m3/min
          t ——气浮时间，为16~20min
          α——系数一般1.1~1.4
   总面积
式中：h——气浮池工作水深1.5~2m，而<3m

式中：H——气浮池中的静水压力
          ρ——气水混合体的容重，0.67kg/L

式中：φ——压力系数，等于0.2~0.3
           U——叶轮的圆周线速度10~15m/s

每座气浮池的表面积f（m2）
采用正方形，边长L=6D（D——叶轮直径200~400mm）
所以：f=36D2
气浮池数目
一个叶轮能吸入的水气混合体量q为：

式中：α——曝气系数，试验确定，可取0.35
叶轮转速
叶轮所需功率
式中：η约等于0.2~0.3


       8.2.3 溶气气浮法
      根据气泡析出时所处压力不同，溶气气浮法分为：溶气
真空气浮：空气在常压或加压下溶入水中，在负压下析出。
加压溶气气浮：空气在加压下溶入水中，在常压下析出。
       1、溶气真空气浮
      废气在常压下被曝气，使其充分溶气，然后在真空条件
下，使废水中溶气析出，形成细微气泡，粘附颗粒杂质上浮
于水面形成泡沫浮渣而除去。此法优点是：气泡形成、气泡
粘附于微粒以及絮凝体的上浮都处于稳定环境，絮体很少被
破坏。气浮过程能耗小。其缺点是：容气量小，布、不适于
处理含悬浮物浓度高的废水；气浮在负压下运行，刮渣机等
设备都要在密封气浮池内，所以气浮池的结构复杂，维护运
行困难，故此法应用较少

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2012-6-11 08:27 上传

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