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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,第7章,气 浮,Air Flotation,第1页,1,本章要回答问题：,什么是气浮？,比水密度大物质能上浮吗？怎样实现？,气浮在水处理中作用是什么？,气浮在实际水处理中是怎样应用？,气浮工艺有几个？气浮池结构是怎样？为何？,学完本章你会了解更多知识！,第2页,2,气浮,气浮是利用废水中颗粒,疏水性,，经过在,气浮池,中向废水中通入一定尺寸,气泡,，使废水中污染物吸附在,气泡,上，随气泡上浮，污染物也随之浮到水面上而形成由,气泡、水和污染物形成三相泡沫层（浮渣）,，搜集泡沫层即可把污染物与水分离。,第3页,3,空气,含悬浮物废水,空气所产生气泡,气泡在上升过程中吸附固体颗粒,气泡在水表面形成三相泡沫层,气浮后水变清,空气,以适当方式搜集泡沫层，完成悬浮物去除，也可使悬浮物得到富集，为回收创造条件,气浮过程示意图,第4页,4,第7章,气 浮,主要内容,7.1 气浮所用设备,放映,7.2 气浮所需气泡产生方式,链接,7.3 气浮原理,链接,7.4 气浮工艺流程,链接,7.5 气浮特点和应用,链接,第5页,5,71气浮池（flotation cell),气浮池,是气浮过程主要设备，它作用是当废水从减压阀流入水池后，因为压力减至常压，使溶解于废水中空气以微小气泡形式逸出。气泡在上升过程中吸附乳化油和细小悬浮颗粒，上浮至水面形成浮渣，由刮渣机除去。,浮选池种类较多，介绍,平流式,、,竖流式、斜板式,和,叶轮式,四种,第6页,6,平流式气浮池,出水管,排空管,进水管，进入是气泡和水混合物,集油槽,刮油机,污油管,第7页,7,第8页,8,第9页,9,刮油机,集油槽,蒸汽加热,第10页,10,竖流式气浮池,刮油机,进水管,出水管,沉渣排出管,浮渣排出口,溶气罐,水射器,沉渣槽,第11页,11,第12页,12,第13页,13,刮渣板,浮渣槽,浮渣,第14页,14,斜板式气浮池,池体,斜板,混合液入口,浮渣浓缩室,刮渣机,出水管,第15页,15,叶轮气浮设备结构示意图,返回目录,空气管,进水,出水,泡沫槽,刮渣机,泡沫出口,搅拌叶轮,第16页,16,72气泡产生方法,气浮过程包含,气泡(bubble)产生,、,气泡与颗粒附着,及,上浮分离,等连续步骤。,产生数量和尺寸适当气泡是气浮过程实现主要条件,。,废水处理中采取气浮法，按水中气泡产生方法可分为,溶气法(dissolved air flotation,DAF),、,布气法(diffused air flotation),和,电解法(electrolyzed flotation),三类,。,第17页,17,721溶气法,定义：,溶气法是使空气在一定压力作用下溶解于水中，并到达过饱和状态，然后再突然使废水减到常压，这时溶解于水中空气便以微小气泡形式从水中逸出，以进行浮选过程方法。,分类：,依据气泡在水中析出时所处压力不一样，溶气浮选又可分为:,加压溶气浮选,和,溶气真空浮选,两种类型。,加压溶气法需要有,空气压缩机,、,溶气罐,、,减压阀或溶气释放器,、,水泵,。,按空气与水混合位置又分为,泵前进气,与,泵后进气,两种。,第18页,18,泵前进气：,这是由水泵压水管中引出一支管，在支管上按装水力喷射器，因为水喷射时产生负压，将空气吸入，与废水混合后，经吸水管、水泵送入溶气罐。,溶气水,去浮选,水射器,进水池,水泵吸水管,溶气罐,水泵压水管,水泵,空气,第19页,19,特点：,比较简便，水气混合均匀，,但水泵必须采取自吸式进水，而且要保持1 m以上水头。,最大吸气量不能大于水泵吸水量10，不然，水泵工作不稳定，会产生气蚀现象。,溶气水,去浮选,水射器,进水池,水泵吸水管,溶气罐,水泵压水管,水泵,空气,第20页,20,泵后进气：,普通是在压水管上通入压缩空气。,这种方法使水泵工作稳定，而且无须要求在正压下工作。,但需要由空气压缩机供给空气，为了确保良好溶气效果，溶气罐容积也比较大，普通需采取较复杂填充式溶气罐。,溶气水,去浮选,空气压缩机,进水池,水泵吸水管,溶气罐,水泵压水管,水泵,第21页,21,溶气罐：,溶气罐（air receiver)作用是在一定压力(普通0.2,0.6MPa)下，确保空气能充分地溶于废水中，并使水、气良好混合。,混合时间普通为1,3min，混合时间与进气方式相关:,即泵前进气混合时间可短些;,泵后进气混合时间要长些。,第22页,22,溶气罐形式,（a）纵隔板式,(e)涡轮式,(d)填充式,(b)花板式,(c)横隔板式,出水,出水,出水,出水,进水,进水,进水,进水,进水,出水,电机,放空,放空,多出空气放空,第23页,23,第24页,24,减压阀：,减压阀,作用是保持溶气罐出口处压力恒定，从而能够控制出罐后气泡粒径和数量。,也可用低压,溶气释放器,来代替减压阀，溶气水流经释放器时，因为形成强烈搅动和涡流，便产生微细气泡,。,第25页,25,722布气气浮法,布气浮选,是利用机械剪切力，将混合于水中空气粉碎成细小气泡，以进行浮选方法。,按粉碎气泡方法不一样，布气气浮又分为四种：,水泵水管吸气浮选,射流浮选,扩散曝气浮选,叶轮气浮,第26页,26,（1）,水泵吸水管吸,入,空气气浮,这是最原始也是最简单一个气浮方法。,这种方法优点是设备简单，其缺点主要是因为水泵工作特征限制，吸入空气量不能过多，普通小于吸水体积10，不然将破坏水泵吸水管负压工作。,另外，气泡在水泵内破碎不够完全，粒径大，所以，气浮效果不好。,这种方法用于处理经过除油池后石油废水，除油效率普通在50,65,第27页,27,（2）,射流气浮,这是采取以水带气射流器向废水中混入空气进行气浮方法。,溶气水,去浮选,水射器,进水池,水泵吸水管,水泵压水管,水泵,空气,第28页,28,射流器结构示意图,由喷嘴射出高速废水使吸入室形成负压，并从吸气管吸入空气，在水气混合体进入喉管段后进行激烈能量交换，然后进入扩压段(扩散段)，动能转化为势能，深入压缩气泡，增大了空气在水中溶解度。,喉管段,扩散段,吸气管,喷嘴,渐缩段,吸入室,第29页,29,(3)扩散板曝气气浮,压缩空气经过含有细孔隙扩散板或微孔管，使空气以细小气泡形式进入水中，进行气浮过程,L,。,这种方法优点是:,简单易行,但缺点较多:,主要是空气扩散装置微孔易于堵塞;,气泡较大，浮选效率不高等,所以这种方法近年已少用,。,第30页,30,第31页,31,（4）叶轮浮选,在浮选池底部设有旋转叶轮，在叶轮上部装着带有导向叶片固定盖板，盖板上有孔洞。,当电动带动动叶轮高速旋转时，在盖板下形成负压，从空气管吸入空气，废水由上面小孔进入，在叶轮搅动下，空气被粉碎成细小气泡，并与水充分混合成为水气混合体，甩出导向叶片之外，在池体内平稳地垂直上升，进行浮选。,L,形成泡沫不停地被刮板刮出槽外。这种气浮池是从矿物浮选中直接移植过来。,第32页,32,第33页,33,第34页,34,布气浮选特点:,设备简单，易于实现。,缺点是空气被粉碎不够充分，形成气泡粒径较大，普通大于l0OO,m，这么，在供气量一定情况下，气泡表面积小。,因为气泡直径大，运动速度快，气泡与被去除污染物质接触时间短促，这些原因都使布气气浮法效率较低。,第35页,35,723电解气浮法,电解浮选法是对废水进行电解，这时在阴极产生大量氢气泡，氢气泡直径很小，仅有20,100,m。,废水中悬浮颗粒粘附在氢气泡上，随其上浮，从而到达了净化废水目标。,与此同时，在阳极上电离形成氢氧化物起着混凝剂作用，有利于水中污泥上浮或下沉。,第36页,36,第37页,37,返回目录,第38页,38,7,3气浮原理与气泡与固体作用形式,7.3.1 气浮原理,亲水性,(hydrophilicity),：,假如颗粒易被水润湿，则称该颗粒为亲水性。,疏水性,(hydrophobicity),：,如颗粒不易被水润湿，则是疏水性。,物质亲水性强弱能够用接触角来衡量。,接触角,(contact angle),：,在静止状态下，当气、液、固三相接触到达平衡时，气液界面张力线和固液界面张力线之间夹,角(包含液相)称为平衡接触角，用,表示。,第39页,39,接触角示意图,固体,固体疏水,固体亲水,固体,水滴,水滴,接触角,接触角,GS,LG,LS,当气泡与颗粒共存于水中时，颗粒是否能附着在气泡上和附着牢靠程度，取决于附着前后界面能改变。,假如总能量降低，则能附着，且能量降低越多，附着越牢靠；,假如能量增加，则不能附着。,平衡时有：,LS,LG,cos,GS,第40页,40,接触前后能量改变：,W=W,2,W,1,=,GS,LS,LG,因为：,LS,LG,cos,GS,W,LG,(cos,1),在颗粒与气泡附着前，单位界面面积上界面能,W,1,等于气液界面能和液固界面能之和：,即,W,1,=,LS,LG,。,附着后，,因为附着部分没有了固液界面,，所以单位附着面积上界面能对应变为,W,2,GS,。,第41页,41,W,LG,(cos,1),（a）当颗粒完全被水润湿时，,0,，cos,1，,W0，颗粒不能与气泡粘附。,（b）当颗粒完全不被水润湿时，,180,，cos,l，,W2,LG,，颗粒与气泡粘附动力大，易于用气浮法处理。,（c）固体接触角越大，越易于与气泡粘附。但对于,LG,很小体系，即使有利于固体向气泡粘附，但因为粘附动力较小，颗粒向气泡粘附困难。,第42页,42,732 颗粒与气泡作用形式,颗粒与气泡作用有,气泡与颗粒吸附,、,气泡顶托,和,絮凝体中裹夹,三种形式,气泡与颗粒吸附,第43页,43,气泡顶托,气泡在絮凝体中裹夹,第44页,44,7,3,2,气浮过程调整,污染物颗粒是否与气泡粘附及粘附牢靠程度，与污染物疏水性强弱相关。,有时污染物疏水性较弱，用气浮法处理时效率很低。为了增加废水中悬浮颗粒疏水性，提升浮选效果，需向废水中投加化学药剂，这些化学药剂称为,浮选剂,。,浮选剂（flotation reagent)依据其作用不一样可分为以下几个：,第45页,45,浮选药剂分类：,捕收剂(collector)：,能够提升颗粒可浮性药剂称为捕收剂。,起泡剂(frother)：,它作用是降低液体表面自由能，产生大量微细且均匀气泡，预防气泡相互吞并，形成相当稳定泡沫层。,所以起泡剂是作用在气液界面上，用以分散空气，形成稳定气泡。,第46页,46,调整剂：,调整剂包含,抑制剂,、,活化剂,和,介质调整剂,三大类。,（1）,抑制剂(depressant),：能降低物质可浮性药剂称为抑制剂。,（2）,活化剂(activator),：能够消除抑制作用药剂称为活化剂。,（3）,介质调整剂(regulator),：介质调整剂主要作用是调整废水pH值,。,返回目录,第47页,47,7,4 加压溶气浮选法流程,流程：依据废水加压方式不一样，基本流程有以下三种：,1）全部废水溶气浮选法（DAF with total aeration of flow),2）部分废水溶气浮选法(DAF with partial aeration of flow),3）部分回流溶气浮选法（DAF with recycle aeration of flow),第48页,48,全部废水加压溶气浮选(泵前加气),减压阀,气浮池,第49页,49,全部废水加压溶气浮选(泵后加气),进水,空气,泵,溶气罐,减压阀,气浮池,出水,混凝剂,第50页,50,部分进水加压溶气气浮法流程,浮选池,出水,第51页,51,部分回流溶气浮选流程,减压阀,浮选池,回流率25%,50%，即回流水流量与进水量之比,第52页,52,全部废水加压溶气浮选流程特点,进水,空气,泵,溶气罐,减压阀,气浮池,出水,混凝剂,（a）溶气量大，增加了油粒或悬浮颗粒与气泡接触机会；,（b）在处理水量相同条件下，它较部分回流溶气气浮法所需浮选池小，从而降低了基建投资。,（c）但因为全部废水经压力泵，所以增加了含油废水乳化程度，而且压力泵和溶气罐均较其它两种流程大，所以投资和运转动力消耗较大。,第53页,53,部分进水加压溶气气浮法流程特点,浮选池,出水,（a）较全流程溶气浮选法所需压力泵小，故动力消耗低b）压力泵所造成乳化油量较全部溶气法低；,（c）气浮池大小与全部溶气法相同，但较部分回流溶气法小。但溶气量小,。,两种流程共同缺点是减压阀或溶气释放器易堵塞！,第54页,54,部分回流溶气浮选流程特点,减压阀,浮选池,回流25%,50%,（a）加压水量少，动力消耗省；,（b）浮选过程中不促进乳化；,（e）缺点是浮选池容积较前两种流程大,。,（c,）,减压阀或溶气释放器,不易,堵塞；,（d）矾花形成好,返回目录,第55页,55,75气浮法应用及特点,(a),分离废水中细小悬浮物、藻类及微絮体；,(b)回收工业废水中有用物质，如造纸厂废水中纸浆纤维及填料等；,(c)代替二次沉淀池，分离和浓缩剩下活性污泥，尤其适合用于那些易于产生污泥膨胀生化处理工艺中；,L,(d)分离回收含油废水中悬浮油和乳化油；,(e)分离回收以分子或离子状态存在污染物，如表面活性物质和金属离子。,第56页,56,气浮法特点：,(a)因为气浮池表面负荷有可能高达,l2m,3,/m,2,h,，水在池中停留时间只需,10,20min,，而且池深只需,2m,左右，故占地较少，节约基建投资；,(b)气浮池含有预曝气作用，出水和浮渣都含有一定量氧，有利于后续处理或再用，泥渣也不易腐化；,(c)对那些极难用沉降法去除低浊度含藻水，气浮法处理效率高，甚至还可去除原水中浮游生物，出水水质好；,第57页,57,气浮法特点：,(d)浮渣含水率低，普通在,96%,以下，比沉淀池污泥体积少,50,8,0,，这对污泥后续处理有利，而且表面刮渣也比池底排泥方便；,(e)能够回收利用有用物质；,(f)气浮法所需药剂量比沉淀法节约。,(g)气浮法缺点：,气浮法电耗较大，处理每吨废水比沉淀法多耗电约0.02,0.04kWh；,当前使用溶气水减压释放器易堵塞；,浮渣怕较大风雨攻击。,返回目录,第58页,58,自然沉降1h，清水占总体积1,添加聚丙烯酰胺后沉降1h，清水占总体积10,添加新气浮剂后气浮浓缩10min，清水占总体积65,第59页,59,