气浮的基本原理课件

1、气浮的基本原理,1,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,气浮的基本原理,2,8.1 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

2、夹角称为湿润接触角以表示。为了便于讨论， 气、液、固体颗粒三相分别用1，2，3表示。,气浮的基本原理,3,如图所示。如90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。以表示界面张力，有： 1.3=1.2cos(180)+ 2.3 (2-11-17) 式中：1.3水、固界面张力； 1.2液、气界面张力； 2.3气、固界面张力； 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=1.3十 1.2，而粘附后则减为W2=2.3界面能减少的数值为： WW1W21.3十1.2一2.3 （21118) 将式(21117)代入式(21118)得； W1.2 (1

3、-cos) 亲水性和疏水性物质的接触，当0，即颗粒完全被水湿润cosl，W0，颗粒不与气泡粘附，就不宜用气浮法处理。当 180，颗粒完全不被水湿润，cos-1，W21.2，颗粒易于与 气泡粘附，宜于气浮法处理。此外如1.2很小，W亦小，也不利于气 泡与颗粒的粘附。,气浮的基本原理,4,亲水性和疏水性物质的接触,气浮的基本原理,5,2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-电位，不仅阻碍油粒兼并，也

4、影响抽 粒与气泡粘附。 (3)投加浮选剂改变颗粒表面性质,气浮的基本原理,6,8.2 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。,气浮的基本原理,7,8.2.1电解气浮法 8211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

5、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。,气浮的基本原理,8,8.2.1.2.电解气浮法的气浮装置 1、竖流式电解气浮池（图84）,气浮的基本原理,9,2、平流式电解气浮池（图85） 平流式电解气浮装置的工艺设计 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=1520mm 极板厚度，mm；=610mm,气浮的基本原理,10,气浮的基本原理,11, 电极作用表面积 （87） 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 极板面积 （88） 极板高度 b = h1（气浮分离室澄清层高度） 极

6、板长度 L= A/ b（m） 电极室长度 L2 =L+2l（m） （89）,气浮的基本原理,12, 电极室总高度 H= h1+h2+h3 （810） 式中：h1澄清层高度m，取1.01.5m h2浮渣层高度m，取0.40.5m h3保护高度m，取0.30.5m 电极室容积V1=BHL2（m3） 分离室容积V2=Qt，t气浮分离时间，试验定，一般为0.30.75h 电解气浮池容积V=V1+V2（m3）,气浮的基本原理,13,8.2.2 散气气浮法 8.2.2.1微孔曝气气浮法（图86）,气浮的基本原理,14,8.2.2.2剪切气泡气浮法 （1）叶轮气浮设备构造（图87、8）,气浮的基本原理,15

7、,气浮的基本原理,16,2）叶轮气浮池的设计 总容积W=Qt（m3） 式中：Q处理废水量，m3/min t 气浮时间，为1620min 系数一般1.11.4 总面积 式中：h气浮池工作水深1.52m，而3m 式中：H气浮池中的静水压力 气水混合体的容重，0.67kg/L 式中：压力系数，等于0.20.3 U叶轮的圆周线速度1015m/s,气浮的基本原理,17,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200400mm） 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：曝气系数，试验确定，可取0.35 叶轮转速 叶轮所需功率 式中：约等于0.20

8、.3,气浮的基本原理,18,8.2.3 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

9、行困难，故此法应用较少,气浮的基本原理,19,2、加压溶气气浮 （1）工作原理 在加压条件下，使空气溶于水，形成空气过饱和状态。然后减至常压， 使空气析出，以微小气泡释放于水中，实现气浮，此法形成气泡小，约20100m，处 理效果好，应用广泛。 （2）加压溶气气浮工艺流程 加压溶气气浮可分为：全溶气流程、部分溶气流程、回流加压溶气流程。 全溶气流程（图89）,气浮的基本原理,20,部分溶气流程（图810）,气浮的基本原理,21,回流加压溶气流程（图811）,气浮的基本原理,22,3、加压溶气气浮系统的设计 （1）溶气方式 水泵吸入管溶气方式：水泵吸水管吸气、水泵压力管上的支管射流器 吸气 吸气

10、量 水泵流量的（78）%（体积比）,气浮的基本原理,23,水泵压水管射流溶气方式：（图813） 一般形式 内循环式射流加压溶气（图814）,气浮的基本原理,24,（3）空气饱和设备： 作用：在一定压力下将空气溶解于水中而提供溶气水的设备 加压泵：溶入空气量V=KTP（L/m3水） 式中：P 空气所受的绝对压力（Pa） KT溶解常数，见表134 设计空气量V=1.25V（L/m3水） 空气在水中的溶解量与加压时间关系 溶气罐 填充式溶气罐（图815）,气浮的基本原理,25,（3）溶气水的减压释放设备：要求微气泡的直径20100um 减压阀（截止阀） 每个阀门流量不同，气泡合并现象，阀芯、阀杆、螺

11、栓易松动。 专用释放器（图816） TS型溶气释放器 0.15Mpa，释放溶气量的99% TJ 型溶气释放器 在0.2Mpa以上低压下工作，净水效果良好 TV型溶气释放器 气泡微细2040um,气浮的基本原理,26,（4）气浮池 平流式气浮池（图817）,气浮的基本原理,27, 竖流式气浮池（图818）,气浮的基本原理,28, 反应气浮池（图819） 反应气浮沉淀池（图820）,气浮的基本原理,29, 反应气浮过滤池（图821）,气浮的基本原理,30,（5）平流式矩形气浮池的设计 设计参数： H有效=2.02.5m； q=510m3/m2h； t停留=1020min； L/B=1：（11.5）

12、 U上升（接触区下端）=20mm/s； U上升（接触区上端）=510mm/s； t停留2min；隔板角度600，隔板直段高度300500mm 分离区U下=13mm/s（含溶气水回流量） 式中：rCs相当于（815）式中的Sa 空气在水中的溶解度（L/L）与空气容重（mg/L）的乘积 r空气容重，（mg/L） Cs空气在水中的溶解度（mL/L，L/L） P溶气压力，绝对压力； RQ压力水回流量或加压溶气水量，m3/d f 回流加压水空气饱合度，一般为（5080）%,气浮的基本原理,31,S=QSa（kg/d） （817） 式中：Sa废水中悬浮颗粒浓度，kg/m3。相当于（815）式中的Co 所以，气固比 所以： 一般可选用0.0050