氣浮的原理、特點和應(yīng)用

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第八章 氣浮
氣浮的基本原理
氣浮的分類與特點
氣浮法在廢水處理中的應(yīng)用
8.1 氣浮的基本原理
     1、基本概念
     利用高度分散的微小氣袍作為載體粘附于廢水中的懸浮污
染物，使其浮力大于重力和阻力，從而使污染物上浮至水
面，形成泡沫，然后用刮渣設(shè)備自水面刮除泡沫，實現(xiàn)固液
或液液分離的過程稱為氣浮。
     懸浮顆粒與氣泡粘附的原理 ：水中懸浮固體顆粒能否與
氣泡粘附主要取決于顆粒表面的性質(zhì)。顆粒表面易被水濕
潤，該顆粒屬親水性；如不易被水濕潤，屬疏水性。親水性
與疏水性可用氣、液、固三相接觸時形成的接觸角大小來解
釋。在氣、液、固三相接觸時，固、液界面張力線和氣液張
力線之間的夾角稱為濕潤接觸角以θ表示。為了便于討論，
氣、液、固體顆粒三相分別用1，2，3表示。

     如圖所示。如θ<90&#1618;為親水性顆粒，不易與氣泡粘附，θ>90&#1618;&#1618;為疏水
性顆粒，易于與氣泡粘附。在氣、液、固相接觸時，三個界面張力總是
平衡的。以σ表示界面張力，有：
         σ1.3=σ1.2cos(180&#1618;－θ)+ σ2.3         (2-11-17)
     式中：σ1.3——水、固界面張力；
                σ1.2——液、氣界面張力；
                σ2.3——氣、固界面張力；
                     θ——接觸角。
       水中氣泡與顆粒粘附之前單位界面面積上的界面能為W1=σ1.3十
σ1.2，而粘附后則減為W2=σ2.3界面能減少的數(shù)值為：
          &#8710;W＝W1—W2＝σ1.3十σ1.2一σ2.3      （2—11—18)
       將式(2—11—17)代入式(2—11—18)得；
                                  &#8710;W＝σ1.2 (1-cosθ)
     親水性和疏水性物質(zhì)的接觸，當(dāng)θ→0&#1618;，即顆粒完全被水濕潤cosθ→l，&#8710;W→0，顆粒不與氣泡粘附，就不宜用氣浮法處理。當(dāng)        
θ→180&#1618;，顆粒完全不被水濕潤，cosθ→-1，&#8710;W→2σ1.2，顆粒易于與
氣泡粘附，宜于氣浮法處理。此外如σ1.2很小，&#8710;W亦小，也不利于氣
泡與顆粒的粘附。



                                          親水性和疏水性物質(zhì)的接觸



     2．投加化學(xué)藥劑對氣浮效果的促進(jìn)作用
     (1)投加表面活性劑維持泡沫的穩(wěn)定性
     (2)利用混凝劑脫穩(wěn)以油的顆粒為例，表面
活性物質(zhì)的非極性端吸附于油粒上，極性端
則伸向水中，極性端在水中電離，使油粒被
包圍了一層負(fù)電荷，產(chǎn)生了雙電層現(xiàn)象，增
大了ζ-電位，不僅阻礙油粒兼并，也影響抽
粒與氣泡粘附。
     (3)投加浮選劑改變顆粒表面性質(zhì)
8.2 氣浮的分類與特點
根據(jù)氣泡產(chǎn)生的方式氣浮法分為：
電解氣浮法；
散氣氣浮法：擴散板曝氣氣浮、葉輪氣浮。
溶氣氣浮法：溶氣真空氣浮
加壓溶氣氣浮：全溶氣流程、部分溶氣流程、回流加壓溶氣流程。

8.2.1電解氣浮法
8．2．1．1工作原理
    電解氣浮法是用不溶性陽極和陰極，通以
直流電，直接將廢水電解。陽極和陰極產(chǎn)生
氫氣和氧的微細(xì)氣泡，將廢水中的污染物顆
�；蛳冉�(jīng)混凝處理所形成的絮凝體粘附而上
浮至水面，生成泡沫層，然后將泡沫刮除，
實現(xiàn)分離去除污染物質(zhì)。

    在直流電作用下，正負(fù)兩極產(chǎn)生的氫和氧
的微氣泡，將廢水中呈顆粒狀的污染物帶至
水面以進(jìn)行固液分離。

8.2.1.2.電解氣浮法的氣浮裝置
1、豎流式電解氣浮池（圖8—4）

2、平流式電解氣浮池（圖8—5）
平流式電解氣浮裝置的工藝設(shè)計                  

① 電流板塊數(shù)
式中：B——電解池的寬度，mm
          l——極板面與池壁的凈距，取100mm
          e——極板凈距，mm；e=15~20mm
         φ——極板厚度，mm；δ=6~10mm



② 電極作用表面積                          （8—7）
式中：Q——廢水設(shè)計流量，m3/h。
E——比流量，A · h/m3        
i——電極電流密度，A /m3


③ 極板面積                                     （8—8）
④ 極板高度 b = h1（氣浮分離室澄清層高度）
    極板長度 L= A/ b（m）
⑤ 電極室長度 L2 =L+2l（m） （8—9）

⑥ 電極室總高度 H= h1+h2+h3                         （8—10）
式中：h1——澄清層高度m，取1.0~1.5m
h2——浮渣層高度m，取0.4~0.5m
h3——保護(hù)高度m，取0.3~0.5m
⑦ 電極室容積V1=BHL2（m3）
⑧ 分離室容積V2=Qt，t——氣浮分離時間，試驗定，一般為0.3~0.75h
⑨ 電解氣浮池容積V=V1+V2（m3）

8.2.2 散氣氣浮法
8.2.2.1微孔曝氣氣浮法（圖8—6）

8.2.2.2剪切氣泡氣浮法
（1）葉輪氣浮設(shè)備構(gòu)造（圖8—7、8）




2）葉輪氣浮池的設(shè)計
總?cè)莘eW=αQt（m3）
式中：Q——處理廢水量，m3/min
          t ——氣浮時間，為16~20min
          α——系數(shù)一般1.1~1.4
   總面積
式中：h——氣浮池工作水深1.5~2m，而<3m

式中：H——氣浮池中的靜水壓力
          ρ——氣水混合體的容重，0.67kg/L

式中：φ——壓力系數(shù)，等于0.2~0.3
           U——葉輪的圓周線速度10~15m/s

每座氣浮池的表面積f（m2）
采用正方形，邊長L=6D（D——葉輪直徑200~400mm）
所以：f=36D2
氣浮池數(shù)目
一個葉輪能吸入的水氣混合體量q為：

式中：α——曝氣系數(shù)，試驗確定，可取0.35
葉輪轉(zhuǎn)速
葉輪所需功率
式中：η約等于0.2~0.3


       8.2.3 溶氣氣浮法
      根據(jù)氣泡析出時所處壓力不同，溶氣氣浮法分為：溶氣
真空氣浮：空氣在常壓或加壓下溶入水中，在負(fù)壓下析出。
加壓溶氣氣�。嚎諝庠诩訅合氯苋胨�中，在常壓下析出。
       1、溶氣真空氣浮
      廢氣在常壓下被曝氣，使其充分溶氣，然后在真空條件
下，使廢水中溶氣析出，形成細(xì)微氣泡，粘附顆粒雜質(zhì)上浮
于水面形成泡沫浮渣而除去。此法優(yōu)點是：氣泡形成、氣泡
粘附于微粒以及絮凝體的上浮都處于穩(wěn)定環(huán)境，絮體很少被
破壞。氣浮過程能耗小。其缺點是：容氣量小，布、不適于
處理含懸浮物濃度高的廢水；氣浮在負(fù)壓下運行，刮渣機等
設(shè)備都要在密封氣浮池內(nèi)，所以氣浮池的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)運
行困難，故此法應(yīng)用較少

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2012-6-11 08:27 上傳

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