北京科技大学环境工程（课堂PPT）

1、.1第7章气气 浮浮Air Flotation.2本章要回答的问题：本章要回答的问题： 什么是气浮？什么是气浮？ 比水密度大的物质能上浮吗？如何实现？比水密度大的物质能上浮吗？如何实现？ 气浮在水处理中的作用是什么？气浮在水处理中的作用是什么？ 气浮在实际水处理中是如何应用的？气浮在实际水处理中是如何应用的？ 气浮的工艺有几种？气浮池的结构是怎气浮的工艺有几种？气浮池的结构是怎样的？为什么？样的？为什么？ 学完本章你会了解更多的知识！.3气浮气浮 气浮是利用废水中的颗粒的气浮是利用废水中的颗粒的疏水性疏水性，通过在通过在气浮池气浮池中向废水中通入一定中向废水中通入一定尺寸的尺寸的气泡气泡，使废

2、水中的污染物吸，使废水中的污染物吸附在附在气泡气泡上，随气泡的上浮，污染上，随气泡的上浮，污染物也随之浮到水面上而形成由物也随之浮到水面上而形成由气泡、气泡、水和污染物形成的三相泡沫层（浮水和污染物形成的三相泡沫层（浮渣）渣），收集泡沫层即可把污染物与，收集泡沫层即可把污染物与水分离。水分离。.4空气空气含悬含悬浮物浮物的废的废水水空气空气所产所产生的生的气泡气泡气泡在上气泡在上升的过程升的过程中吸附固中吸附固体颗粒体颗粒气泡在气泡在水的表水的表面形成面形成三相泡三相泡沫层沫层气浮后的气浮后的水变清水变清空气空气以适当方式以适当方式收集泡沫层，收集泡沫层，完成悬浮物完成悬浮物的去除，也的去除，

3、也可使悬浮物可使悬浮物得到富集，得到富集，为回收创造为回收创造条件条件气浮过程示意图气浮过程示意图.5第第7章章 气气 浮浮 的主要内容的主要内容7.1 气浮所用的设备气浮所用的设备 放映放映7.2 气浮所需气泡的产生方式气浮所需气泡的产生方式 链接链接7.3 气浮的原理气浮的原理 链接链接7.4 气浮的工艺流程气浮的工艺流程 链接链接7.5 气浮的特点和应用气浮的特点和应用 链接链接.671气浮池（flotation cell) 气浮池气浮池是气浮过程的主要设备，它的作是气浮过程的主要设备，它的作用是当废水从减压阀流入水池后，由于用是当废水从减压阀流入水池后，由于压力减至常压，使溶解于废水中

4、的空气压力减至常压，使溶解于废水中的空气以微小气泡形式逸出。气泡在上升过程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。水面形成浮渣，由刮渣机除去。 浮选池的种类较多，介绍浮选池的种类较多，介绍平流式平流式、竖竖流式、斜板式流式、斜板式和和叶轮式叶轮式四种四种.7平流式气浮池平流式气浮池出水管出水管排空管排空管进水管，进入的是气进水管，进入的是气泡和水的混合物泡和水的混合物集油槽集油槽刮油机刮油机污油管污油管.8.9.10刮油机刮油机集油槽集油槽蒸汽蒸汽加热加热.11竖流式气浮池刮油机刮油机进水管进水管出水管出

5、水管沉渣排沉渣排出管出管浮渣排浮渣排出口出口溶气罐溶气罐水射器水射器沉渣槽沉渣槽.12.13.14刮渣板刮渣板浮渣槽浮渣槽浮渣浮渣.15斜板式气浮池斜板式气浮池池体池体斜板斜板混合液入口混合液入口浮渣浓浮渣浓缩室缩室刮渣机刮渣机出水管出水管.16叶轮气浮设备构造示意图叶轮气浮设备构造示意图返回目录空气管空气管进水进水出水出水泡沫槽泡沫槽刮渣机刮渣机泡沫泡沫出口出口搅拌叶轮搅拌叶轮.177 72 2气泡的产生方法气泡的产生方法 气浮过程包括气浮过程包括气泡气泡(bubble)的产生的产生、气泡气泡与颗粒的附着与颗粒的附着及及上浮分离上浮分离等连续步骤。等连续步骤。 产生数量和尺寸合适的气泡是气浮

6、过程产生数量和尺寸合适的气泡是气浮过程实现的重要条件实现的重要条件。 废水处理中采用的气浮法，按水中气泡废水处理中采用的气浮法，按水中气泡产生的方法可分为产生的方法可分为溶气法溶气法(dissolved air flotation,DAF)、布气法布气法(diffused air flotation)和和电解法电解法(electrolyzed flotation) 三类三类。.18721溶气法 定义：定义：溶气法是使空气在一定压力的作用下溶解于溶气法是使空气在一定压力的作用下溶解于水中，并达到过饱和状态，然后再突然使废水减到水中，并达到过饱和状态，然后再突然使废水减到常压，这时溶解于水中的空气

7、便以微小气泡的形式常压，这时溶解于水中的空气便以微小气泡的形式从水中逸出，以进行浮选过程的方法。从水中逸出，以进行浮选过程的方法。 分类：分类：根据气泡在水中析出时的所处压力的不同，根据气泡在水中析出时的所处压力的不同，溶气浮选又可分为溶气浮选又可分为: :加压溶气浮选加压溶气浮选和和溶气真空浮选溶气真空浮选两种类型。两种类型。 加压溶气法需要有加压溶气法需要有空气压缩机空气压缩机、溶气罐溶气罐、减压阀或减压阀或溶气释放器溶气释放器、水泵水泵。 按空气与水混合的位置又分为按空气与水混合的位置又分为泵前进气泵前进气与与泵后进气泵后进气两种。两种。.19 泵前进气：泵前进气：这是由这是由水泵压水管

8、中引出水泵压水管中引出一支管，在支管上一支管，在支管上按装水力喷射器，按装水力喷射器，由于水喷射时产生由于水喷射时产生负压，将空气吸入，负压，将空气吸入，与废水混合后，经与废水混合后，经吸水管、水泵送入吸水管、水泵送入溶气罐。溶气罐。溶气水溶气水去浮选去浮选水射器水射器进进水水池池水泵吸水泵吸水管水管溶溶气气罐罐水泵压水泵压水管水管水水泵泵空空气气.20特点：特点： 比较简便，水气混合比较简便，水气混合均匀，均匀， 但水泵必须采用自吸但水泵必须采用自吸式进水，而且要保持式进水，而且要保持1 m1 m以上的水头。以上的水头。 最大吸气量不能大于最大吸气量不能大于水泵吸水量的水泵吸水量的1010，

9、否则，水泵工作不稳否则，水泵工作不稳定，会产生气蚀现象。定，会产生气蚀现象。溶气水溶气水去浮选去浮选水射器水射器进进水水池池水泵吸水泵吸水管水管溶溶气气罐罐水泵压水泵压水管水管水水泵泵空空气气.21 泵后进气：泵后进气：一般是在一般是在压水管上通入压缩空压水管上通入压缩空气。气。 这种方法使水泵工作这种方法使水泵工作稳定，而且不必要求稳定，而且不必要求在正压下工作。在正压下工作。 但需要由空气压缩机但需要由空气压缩机供给空气，为了保证供给空气，为了保证良好的溶气效果，溶良好的溶气效果，溶气罐的容积也比较大，气罐的容积也比较大，一般需采用较复杂的一般需采用较复杂的填充式溶气罐。填充式溶气罐。溶气

10、水溶气水去浮选去浮选空气压空气压缩机缩机进进水水池池水泵吸水泵吸水管水管溶溶气气罐罐水泵压水泵压水管水管水水泵泵.22溶气罐： 溶气罐（溶气罐（air receiver)的作用是在一定的的作用是在一定的压力压力(一般一般0.2 0.6MPa)下，保证空气能下，保证空气能充分地溶于废水中，并使水、气良好混充分地溶于废水中，并使水、气良好混合。合。 混合时间一般为混合时间一般为1 13min3min，混合时间与进，混合时间与进气方式有关气方式有关: : 即泵前进气混合时间可短些即泵前进气混合时间可短些; ; 泵后进气混合时间要长些。泵后进气混合时间要长些。.23溶气罐形式溶气罐形式（a a）纵隔板

11、式）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余空气放空.24.25减压阀： 减压阀减压阀的作用是保持溶气罐出口处的作用是保持溶气罐出口处的压力恒定，从而可以控制出罐后的压力恒定，从而可以控制出罐后气泡的粒径和数量。气泡的粒径和数量。 也可用低压也可用低压溶气释放器溶气释放器来代替减压来代替减压阀，溶气水流经释放器时，由于形阀，溶气水流经释放器时，由于形成强烈的搅动和涡流，便产生微细成强烈的搅动和涡流，便产生微细气泡气泡。.26722布气气浮法 布气浮选布气浮选是利用机械剪切力，将混合于水中的是利用机械剪切力，将混合于水中的

12、空气粉碎成细小的气泡，以进行浮选的方法。空气粉碎成细小的气泡，以进行浮选的方法。 按粉碎气泡方法的不同，布气气浮又分为四种：按粉碎气泡方法的不同，布气气浮又分为四种：水泵水管吸气浮选水泵水管吸气浮选射流浮选射流浮选扩散曝气浮选扩散曝气浮选叶轮气浮叶轮气浮.27（1）水泵吸水管吸水泵吸水管吸入入空气气浮空气气浮 这是最原始的也是最简单的一种气浮方法。这是最原始的也是最简单的一种气浮方法。 这种方法的优点是设备简单，其缺点主要是这种方法的优点是设备简单，其缺点主要是由于水泵工作特性的限制，吸入的空气量不由于水泵工作特性的限制，吸入的空气量不能过多，一般不大于吸水体积的能过多，一般不大于吸水体积的1

13、010，否则，否则将破坏水泵吸水管的负压工作。将破坏水泵吸水管的负压工作。 此外，气泡在水泵内破碎的不够完全，粒径此外，气泡在水泵内破碎的不够完全，粒径大，因此，气浮效果不好。大，因此，气浮效果不好。 这种方法用于处理通过除油池后的石油废水，这种方法用于处理通过除油池后的石油废水，除油效率一般在除油效率一般在50506565.28（2）射流气浮射流气浮 这是采用以水带气这是采用以水带气射流器向废水中混射流器向废水中混入空气进行气浮的入空气进行气浮的方法。方法。溶气水溶气水去浮选去浮选水射器水射器进进水水池池水泵吸水泵吸水管水管水泵压水泵压水管水管水水泵泵空空气气.29射流器构造示意图由喷嘴射出

14、的高速废水使吸入室形成负压，并从由喷嘴射出的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吸气管吸入空气，在水气混合体进入喉管段后进行激烈的能量交换，然后进入扩压段激烈的能量交换，然后进入扩压段( (扩散段扩散段) )，动能，动能转化为势能，进一步压缩气泡，增大了空气在水中转化为势能，进一步压缩气泡，增大了空气在水中的溶解度。的溶解度。喉管段喉管段扩散段扩散段吸气管吸气管喷嘴喷嘴渐缩段渐缩段吸入室吸入室.30(3)扩散板曝气气浮扩散板曝气气浮 压缩空气通过具有细孔隙的扩散板或微压缩空气通过具有细孔隙的扩散板或微孔管，使空气以细小气泡的形式进入水孔管，使空气以细小气泡

15、的形式进入水中，进行气浮过程中，进行气浮过程L L。 这种方法的优点是这种方法的优点是: : 简单易行简单易行 但缺点较多但缺点较多: : 主要的是空气扩散装置的微孔易于堵主要的是空气扩散装置的微孔易于堵塞塞; ; 气泡较大，浮选效率不高等气泡较大，浮选效率不高等 因此这种方法近年已少用因此这种方法近年已少用。.31.32（4）叶轮浮选）叶轮浮选 在浮选池底部设有旋转叶轮，在叶轮的上部装在浮选池底部设有旋转叶轮，在叶轮的上部装着带有导向叶片的固定盖板，盖板上有孔洞。着带有导向叶片的固定盖板，盖板上有孔洞。 当电动带动动叶轮高速旋转时，在盖板下形成当电动带动动叶轮高速旋转时，在盖板下形成负压，从

16、空气管吸入空气，废水由上面的小孔负压，从空气管吸入空气，废水由上面的小孔进入，在叶轮的搅动下，空气被粉碎成细小的进入，在叶轮的搅动下，空气被粉碎成细小的气泡，并与水充分混合成为水气混合体，甩出气泡，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，进导向叶片之外，在池体内平稳地垂直上升，进行浮选。行浮选。L L 形成的泡沫不断地被刮板刮出槽外。这种气浮形成的泡沫不断地被刮板刮出槽外。这种气浮池是从矿物浮选中直接移植过来的。池是从矿物浮选中直接移植过来的。.33.34.35布气浮选的特点布气浮选的特点: 设备简单，易于实现。设备简单，易于实现。 缺点是空气被粉碎的不够充分，

17、形成的缺点是空气被粉碎的不够充分，形成的气泡粒径较大，一般不小于气泡粒径较大，一般不小于l0OOl0OO m m，这，这样，在供气量一定的情况下，气泡的表样，在供气量一定的情况下，气泡的表面积小。面积小。 由于气泡直径大，运动速度快，气泡与由于气泡直径大，运动速度快，气泡与被去除污染物质的接触时间短促，这些被去除污染物质的接触时间短促，这些因素都使布气气浮法效率较低。因素都使布气气浮法效率较低。.36723电解气浮法 电解浮选法是对废水进行电解，这时在电解浮选法是对废水进行电解，这时在阴极产生大量的氢气泡，氢气泡的直径阴极产生大量的氢气泡，氢气泡的直径很小，仅有很小，仅有2020100100

18、m m。 废水中的悬浮颗粒粘附在氢气泡上，随废水中的悬浮颗粒粘附在氢气泡上，随其上浮，从而达到了净化废水的目的。其上浮，从而达到了净化废水的目的。 与此同时，在阳极上电离形成的氢氧化与此同时，在阳极上电离形成的氢氧化物起着混凝剂的作用，有助于水中的污物起着混凝剂的作用，有助于水中的污泥上浮或下沉。泥上浮或下沉。.37.38返回目录返回目录.397 3气浮的原理与气泡与固体的作用形式7.3.1 气浮的原理气浮的原理 亲水性亲水性(hydrophilicity)：如果颗粒易被水润如果颗粒易被水润湿，则称该颗粒为亲水性的。湿，则称该颗粒为亲水性的。 疏水性疏水性(hydrophobicity)：如颗

19、粒不易被水如颗粒不易被水润湿，则是疏水性的。润湿，则是疏水性的。 物质的亲水性强弱可以用接触角来衡量。物质的亲水性强弱可以用接触角来衡量。 接触角接触角(contact angle)：在静止状态下，当气、在静止状态下，当气、液、固三相接触达到平衡时，气液界面张力线和固液、固三相接触达到平衡时，气液界面张力线和固液界面张力线之间的夹液界面张力线之间的夹角角( (包含液相的包含液相的) )称为平衡接触称为平衡接触角，用角，用 表示。表示。.40接触角示意图固体固体固体疏水固体疏水固体亲水固体亲水固体固体水滴水滴水滴水滴接触角接触角 接触角接触角 GSLG LS 当气泡与颗粒共存于水中时，颗粒是否能

20、附着在气泡上和附着的牢固程度，取决于附着前后界面能的变化。 如果总能量降低，则能附着，且能量降低越多，附着越牢固； 如果能量增加，则不能附着。 平衡时有：平衡时有： LS LGcos GS.41接触前后的能量变化：接触前后的能量变化： W=W2W1= GS LS LG因为：因为： LS LGcos GS W LG(cos 1)在颗粒与气泡附着前，单位界面面积上的界面能W1等于气液界面能和液固界面能之和：即W1=LSLG。附着后，由于附着部分没有了固液界面，所以单位附着面积上的界面能相应变为W2GS。 .42 W LG(cos 1)（a）当颗粒完全被水润湿时，0，cos1，W0，颗粒不能与气泡粘

21、附。（b）当颗粒完全不被水润湿时，180，cosl，W2LG，颗粒与气泡粘附的动力大，易于用气浮法处理。（c）固体的接触角越大，越易于与气泡的粘附。但对于LG很小的体系，虽然有利于固体向气泡的粘附，但由于粘附动力较小，颗粒向气泡的粘附困难。.43732 颗粒与气泡的作用形式 颗粒与气泡的作用有颗粒与气泡的作用有、和和三种形式三种形式 气泡与颗粒吸附.44气泡顶托气泡在絮凝体中裹夹.457 73 32气浮过程的调节气浮过程的调节 污染物的颗粒是否与气泡粘附及粘附的牢污染物的颗粒是否与气泡粘附及粘附的牢固程度，与污染物的疏水性强弱有关。固程度，与污染物的疏水性强弱有关。 有时污染物的疏水性较弱，用

22、气浮法处理有时污染物的疏水性较弱，用气浮法处理时效率很低。为了增加废水中悬浮颗粒的时效率很低。为了增加废水中悬浮颗粒的疏水性，提高浮选效果，需向废水中投加疏水性，提高浮选效果，需向废水中投加化学药剂，这些化学药剂称为化学药剂，这些化学药剂称为浮选剂浮选剂。 浮选剂（浮选剂（flotation reagent)根据其作用的根据其作用的不同可分为以下几种：不同可分为以下几种：.46浮选药剂的分类：浮选药剂的分类： 捕收剂捕收剂(collector)(collector)：能够提高颗粒可浮能够提高颗粒可浮性的药剂称为捕收剂。性的药剂称为捕收剂。 起泡剂起泡剂(frother)(frother)：它的

23、作用是降低液体它的作用是降低液体表面自由能，产生大量微细且均匀的气表面自由能，产生大量微细且均匀的气泡，防止气泡相互兼并，形成相当稳定泡，防止气泡相互兼并，形成相当稳定的泡沫层。的泡沫层。因此起泡剂是作用在气液界面上，用因此起泡剂是作用在气液界面上，用以分散空气，形成稳定的气泡。以分散空气，形成稳定的气泡。.47调整剂：调整剂： 调整剂包括调整剂包括抑制剂抑制剂、活化剂活化剂和和介质调整剂介质调整剂三大类。三大类。（1 1）抑制剂抑制剂(depressant)(depressant)：能降低物质可：能降低物质可浮性的药剂称为抑制剂。浮性的药剂称为抑制剂。（2 2）活化剂活化剂(activato

24、r)(activator)：能够消除抑制：能够消除抑制作用的药剂称为活化剂。作用的药剂称为活化剂。（3 3）介质调整剂介质调整剂(regulator)(regulator)：介质调整：介质调整剂的主要作用是调整废水的剂的主要作用是调整废水的pHpH值值。返回目录返回目录.487 74 4 加压溶气浮选法的流程加压溶气浮选法的流程 流程：根据废水加压方式的不同，基本流程：根据废水加压方式的不同，基本流程有以下三种：流程有以下三种：1）全部废水溶气浮选法（）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）部分废水溶气浮选法(DAF wit

25、h partial aeration of flow)3）部分回流溶气浮选法（）部分回流溶气浮选法（DAF with recycle aeration of flow).49全部废水加压溶气浮选(泵前加气)减压阀减压阀气浮池气浮池.50全部废水加压溶气浮选(泵后加气)进水进水空气空气泵泵溶气罐溶气罐 减压阀减压阀气浮池气浮池出水出水混混凝凝剂剂.51部分进水加压溶气气浮法流程浮选池浮选池出水出水.52部分回流溶气浮选流程减压阀减压阀浮选池浮选池回流率回流率25%25%50%50%，即回流水的流量，即回流水的流量与进水量之比与进水量之比.53全部废水加压溶气浮选流程的特点进水进水空气空气泵泵溶气

26、罐溶气罐 减压阀减压阀气浮池气浮池出水出水混混凝凝剂剂（a a）溶气量大，）溶气量大，增加了油粒或悬浮增加了油粒或悬浮颗粒与气泡的接触颗粒与气泡的接触机会；机会；（b b）在处理水量相同的条）在处理水量相同的条件下，它较部分回流溶气件下，它较部分回流溶气气浮法所需的浮选池小，气浮法所需的浮选池小，从而减少了基建投资。从而减少了基建投资。（c c）但由于全部废水经压力泵，所以增）但由于全部废水经压力泵，所以增加了含油废水的乳化程度，而且压力泵加了含油废水的乳化程度，而且压力泵和溶气罐均较其它两种流程大，因此投和溶气罐均较其它两种流程大，因此投资和运转动力消耗较大。资和运转动力消耗较大。.54部分

27、进水加压溶气气浮法流程的特点浮选池浮选池出水出水（a a）较全流程）较全流程溶气浮选法所需溶气浮选法所需的压力泵小，故的压力泵小，故动力消耗低；动力消耗低；（b b）压力泵所造成的）压力泵所造成的乳化油量较全部溶气法乳化油量较全部溶气法低；低；（c c）气浮池的大小与全部溶气法相）气浮池的大小与全部溶气法相同，但较部分回流溶气法小。但溶同，但较部分回流溶气法小。但溶气量小气量小。两种流程的共同缺点是减压阀或溶气释两种流程的共同缺点是减压阀或溶气释放器易堵塞！放器易堵塞！.55部分回流溶气浮选流程的特点减压阀减压阀浮选池浮选池回流回流25%50%（a a）加压的）加压的水量少，动力水量少，动力消

28、耗省；消耗省； （ b b ）浮选过浮选过程中不程中不促进乳促进乳化；化；（e e）缺点是浮选池的容积较前两种）缺点是浮选池的容积较前两种流程大流程大。（c c）减压阀或溶气减压阀或溶气释放器释放器不易不易堵塞；堵塞；（d d）矾花形成好）矾花形成好返回目录返回目录.567 75 5气浮法的应用及特点气浮法的应用及特点(a)(a)分离废水中的细小悬浮物、藻类及微絮体；分离废水中的细小悬浮物、藻类及微絮体；(b)(b)回收工业废水中的有用物质，如造纸厂废水中回收工业废水中的有用物质，如造纸厂废水中的纸浆纤维及填料等；的纸浆纤维及填料等；(c)(c)代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥，代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥，特别适用于那些易于产生污泥膨胀的生化处理工特别适用于那些易于产生污泥膨胀的生化处理工艺中；艺中；L L(d)(d)