水处理工程气浮.doc

第四章 气 浮(Flotation)第1节 理论基础 是一种固液和液液分离的方法。具体过程：通入空气产生微细气泡SS附着在气泡上上浮应用：自然沉淀或上浮难于去除的悬浮物，以及比重接近1的固体颗粒一、 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均衡而存在界面张力 气浮的情况涉及：气、水、固三种介质，每两个之间都存在界面张力。 三相间的吸附界面构成的交界线称为润湿周边。通过润湿周边作水、粒界面张力作用线和水、气界面张力作用线，二作用线的交角称为润湿接触角。见图133和134。90， 疏水性,易于气浮0越大，推动力越大，越易气浮。(1) 0, COS-1, = 0 不能气浮 90, COS1, 90, 水气 易气浮疏水吸附 180 =2水气 最易被气浮 (2) 同时, COS （气粒水粒）/水气 （由图13-4） 水气增加，增大, 有利于气浮 如石油废水, 表面活性物质含量少, 水气大,乳化油粒疏水性强，直接气浮效果好。 而煤气洗涤水中的乳化焦油，由于水中表面活性物质含量多，水气小，直接气浮效果差。 对于亲水性颗粒的气浮，表面需改性为疏水性 投加浮选剂 浮选剂：松香油、煤油、脂肪酸，起连接颗粒和气泡之间作用。 三、气泡的稳定性 气浮中要求气泡具有一定的分散度和稳定性。气泡粒径在100m左右为好。 洁净水中：气泡常达不到气浮要求的细小分散度洁净水表面张力大，气泡有自动降低自由能的倾向，即气泡合并。稳定性不好。缺乏表面活性物质的保护，气泡易破灭，不稳定。 即使悬浮物已附着在气泡上也易重新脱落会水中 加入起泡剂（一种表面活性物质），保护气泡的稳定性。见图135 对于有机污染物含量不多的废水在进行气浮时，气泡的稳定性可能成为重要的影响因素。适当的表面活性剂是必要的。 但表面活性物质过多太多 水气降低，同时 此时，尽管气泡稳定， 污染粒子严重乳化 但颗粒气泡附着不好 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 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，主要是由于乳化现象。以油粒为例： 表面活性物质存在：非极性端吸附在油粒，极性端则伸向水中乳化油 （图136）电离后带电双电层现象稳定体系 废水中含有亲水性固体粉末（固体乳化剂），如粉砂、粘土等（10m,隔油池） 乳化油（10m,一般0.1-2m气浮） 溶解性 造纸厂白水回收纤维：时间短，SS去除率90以上，COD去除率80，浮渣浓度5。 染色废水等 毛纺工业洗毛废水羊毛脂及洗涤剂 浓缩污泥（效果比沉淀法高）给水：高含藻水源的净化：武汉东湖水厂，气浮替代沉淀，藻类去除率达80以上。低温、低浊水的净化：沈阳市自来水厂。对受污染水体的净化：对水体产生曝气，减轻嗅味与色度。 优点：处理能力比沉淀池高，气浮污泥浓度高，可以同时去除多种污染物（表面活性剂、嗅味物质等） 缺点：耗电、维修第五章 过滤(Filtration)第1节 概述一、慢滤池 滤速慢：V0.1-0.3 m/h 表面生长一层滤膜（12个星期后）效果：浊度可降到0，可不消毒。机理：微生物吞食细菌 微生物分泌出起凝聚作用的酶 藻类产生氧气，起氧化作用。但生产效率低，13月后堵塞，需刮掉滤膜，重新补砂。二、快滤池及其机理条件：滤速大于10 m/h 必须先投加混凝剂作用：去除浊度，浊度5度，同时可去除一部分细菌、病毒机理：表层细砂层粒径为0.5mm，滤料孔隙率为80um，但进入滤池的颗粒尺寸大部分小于30um，但仍能被去除。不光是简单的机械筛滤，还有接触粘附的作用。主要有两个过程：迁移和粘附迁移是颗粒脱离流线接近滤料的过程，主要由以下作用力引起： 拦截、 沉淀 惯性 扩散 水动力（非球形颗粒在速度梯度作用下发生转动） 对于这几种力的大小，目前只能定性描述。 粘附：物理化学作用力（范德华引力、静电力、以及一些特殊化学力）但表层滤料的筛分作用也不能排除，特别是在过滤后期，当滤层中的孔隙尺寸逐渐减少时。应用：给水处理原水混凝沉淀/澄清过滤原水微絮凝过滤（微絮凝过滤）原水加药过滤（接触过滤）废水处理原水生物处理过滤 第2节 快滤池一、快滤池分类普通快滤池虹吸滤池重力滤池压力滤池移动罩冲洗滤池二、普通快滤池的构造 组成：集水渠洗砂排水渠滤料层承托层配水系统管廊：浑水进水管 清水出水管 初滤水 冲洗来水 冲洗排水 四大阀门（至少）过滤过程：最大过滤水头损失1.52m工作周期：过滤开始冲洗结束1224h三、过滤方式1变水头等速过滤 随着过滤进行，滤层孔隙率减少，水头损失的增加，滤池内水位自动上升，自由进流，以保持过滤速度不变。虹吸滤池、无阀滤池水头损失与过滤时间的关系：清洁水头损失H0 过滤任意时的水头损失HH0h DHt h：配水系统、承托层及灌渠水头损失之和 DHt：滤层的水头损失增值 DHt与时间的关系反映了滤层截留杂质与过滤时间的关系。可以直线关系来表示。 Hmax 为最大过滤水头损失，一般为1.5 2.0 m2等水头等速过滤通过设置出水流速调节器，普通快滤池3等水头变速过滤如果过滤水头始终保持不变，滤速必然要降低。移动罩滤池 多格滤池进水渠连通，各池的水位和总水头损失相等，但滤速v不等，主要是因为截污量不同。干净滤料滤速大。 每座滤池的滤速是阶梯性的下降，但在每一阶梯段还是等速过滤，滤池内的水位有一定程度上升，待某一个滤池反冲洗重新投入运行时后，其它滤池的滤速下降一级，相应地滤池组的水位也突然下降一些。 滤池组整体的总平均出水量是保持不变的。四、滤层内杂质分布规律滤料表层孔隙率较小。杂质主要截留在滤料表层。下部滤层的截污能力还未得到充分发挥，由于水头损失的提高，过滤就得停止，导致滤料层截污能力低。五、提高滤池截污能力的途径 改进方向：提高滤层含污能力，延长过滤周期。1） 上向流 当流速太大时，表面应加格网或格栅。缺点：反冲洗时膨胀受到限制 冲洗水流与过滤水流方向一致，冲洗效果不好，大量污泥需通过整个滤层才能排出，往往使污泥排除不净。2） 双向流苏联发明的。此种过滤方式效果虽好，但滤池构造复杂。3）双层或多层滤料无烟煤石英砂无烟煤石英砂重质矿石第3节 滤料与承托层一、滤料1种类 石英砂、无烟煤、大理石、石榴石、白云石 聚苯乙烯发泡塑料 纤维球滤料2粒状滤料的粒径与级配 粒径：假想球面直径 级配曲线：各种粒径的颗粒所占重量比例的累积曲线。 有效粒径和不均匀系数 d10和d80：分别通过滤料重量10和80的筛孔孔径 不均匀系数K80d80/d10 d10反映了产生水头损失的主要部分。 K80愈大，颗粒愈不均匀，孔隙率下降，含污能力降低，反冲洗强度不好确定。 最大与最小粒径：dmax, dmin 工程上为方便，一般dmind10, dmaxd80 我国规范中，采用dmax, dmin, K80来控制滤料粒径分布。 滤料筛选方法 可以按要求设计d10和d803滤料层规格 材质、粒径和厚度 粒径：小，比表面积大，有利于矾花的吸附但易堵塞 厚度：矾花穿透深度保护厚度穿透深度与粒径、滤速及水的混凝效果有关（大） （大）（高） （差）类 别滤料组成滤速(m/h)强制滤速(m/h)粒径(mm)不均匀系数K80厚度(mm)单层石英砂滤料dmax1.2dmin0.52.07008-1010-14双层滤料无烟煤dmax1.8dmin0.8石英砂dmax1.2dmin0.52.021414-18三层滤料无烟煤dmax1.6dmin0.8石英砂dmax0.8dmin0.5重质矿石dmax0.5dmin0.251. 71. 5 5- 7二、其它滤池1. 重力式无阀滤池自动运行、操作方便结构简单、造价低3050小阻力配水系统，冲洗水由上部水箱供给但高度大，冲洗时进水被带走一部分 有顶盖，