1、1,第七章 气 浮 (Flotation),2,实现气浮过程必须具备下述条件,向水中提供足够数量的微气泡，气泡的理想尺寸为1530m；使固态或液态污染物质颗粒呈悬浮状态且具有疏水性质，从而能附着在气泡上上浮；有适合于气浮工艺的设备。,3,气浮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 给水处理中除藻等废水处理中去除纤维、悬浮物、油类、脂肪等,第1节 理论基础,4,一、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。,5,气浮的情况涉及：气、水、固三相介质，每两相之间都存在
2、界面张力。,：润湿接触角90, 疏水性,易于气浮 0 越大，推动力越大，越易气浮。,8,0, COS1, = 0 不能气浮 90, COS1, 90, 水气 易气浮疏水性180, =2水气 最易被气浮,(2) 同时, COS （气粒水粒）/水气水中颗粒与表面张力水气有关。水气增加，增大, 有利于气浮,9,例如：石油废水中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。,10,气泡与颗粒的粘附形式,11,对于亲水性颗粒的气浮，表面需改性为疏水性 投加浮选剂（松香油、煤油、脂肪酸）,12,三、气泡的稳定
3、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100左右为好。 空气从水中析出过程分两个步骤：气泡核的形成气泡的增长,13,洁净水中：气泡常不能达到气浮要求的极细分散度。洁净水表面张力大，气泡有自动降低表面自由能的倾向，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 。,14,加入起泡剂（一种表面活性物质），保护气泡的稳定性。,有机物含量不多的废水气浮时，气泡的稳定性可能成为重要的影响因素。适当表面活性剂是必要的。,15,但表面活性物质过多,16,四、乳化现象与脱乳,疏水性颗粒易气浮，但多数情况下并不好。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
4、向水中 乳化油 极性端电离后带电双电层现象稳定体系（阻碍细小油珠之间，油珠和气泡之间的粘附）,17,亲水性固体粉末（固体乳化剂）存在：如粉砂、粘土等一小部分与油接触，大部分为水润湿。,18,带电的稳定体系是不利于气浮的，应 脱稳、破乳 投加混凝剂压缩双电层降低电位混凝剂：硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁等,19,第2节 气浮分类与工艺过程,一、气浮分类1.电解气浮法：直流电的电解作用下:正极产生氢气 ，负极产生氧气，微气泡。气泡小于溶气法和散气法。,20,21,具有多种作用： 除BOD、氧化、脱色等去除污染物范围广污泥量少，占地少。但电耗大。,22,2. 散气气浮法：扩散板曝气气浮叶轮气浮法,简单
5、易行，但容易堵塞，气浮效果不高。,23,叶轮气浮法,适用于处理水量不大，污染物浓度高的废水。,24,3.溶气气浮法溶气真空气浮加压溶气气浮,25,二、加压溶气气浮,工艺组成：空气释放系统、气浮池、压力溶气系统,26,气浮工艺,全溶气法：电耗高，但气浮池容积小。,全溶气方式加压溶气气浮法流程,27,部分溶气法：省电，溶气罐小。但若溶解空气多，需加大溶气罐压力。,部分溶气方式加压溶气气浮法流程,28,回流加压溶气法：适用于SS高的原水，但气浮池容积大。,回流加压溶气气浮法流程,29,特点：水中空气的溶解度大，能提供足够的微气泡。气泡粒径小（20100um） 、均匀。设备流程简单,30,工艺组成：空
6、气释放系统、气浮池、压力溶气系统,2. 加压溶气气浮工艺的主要设备,31,压力溶气系统：加压水泵压力溶气罐空气供给设备其他附属设备,32,加压水泵：提升污水，将水、气以一定压力送至压力溶气罐。加压泵压力应适当，过高：溶解到水中空气增加，经减压后释放的空气多，会促进微气泡的聚集，不利气浮；太低：增加溶气水量，气浮池容积增加。,33,压力溶气罐：使水与空气充分接触，促进空气溶解。形式多样。,34,空气在水中的溶解度遵循亨利定律：VKT P （L-气/m3-水, 或g-气/ m3-水） P：空气所受的绝对压力，以mmHg计 KT：溶解常数，与温度有关,35,空气在水中的溶解量与加压时间的关系,36,
7、一般水中空气含量约为饱和含量的5080。实际气浮操作时，空气量应适当气水比：15气固比（重量比）：0.51空气量与压力有关，所以应选择适当的压力。,37,溶气方式：a. 水泵吸气式,38,b. 水泵压水管射流,39,c. 水泵空压机（常用）,40,2) 空气释放设备：将空气以极细小（20100）的气泡释放。,41,3) 气浮池平流式和竖流式（HRT：1020分）,平流式加压溶气气浮工艺流程1：混合器；2：反应室；3：入流室；4：分离室；5：泵；6：射流器；7：气体流量计；8：溶气罐；9：释放器；10：浮渣槽；11：刮渣机,42,竖流式气浮池,43,组合方式：,44,45,46,47,48,49
8、,50,重要工艺参数：气固比a,51,采用质量比时ACs (f P-1) R /1000 S=QSa Cs：一定温度一个大气压时空气溶解度，mg/L。P：溶气绝对压力，绝对压力f：溶气效率, 与溶气罐结构、压力和时间有关 （0.50.8）R：加压溶气水量，m3/dSa：废水中的悬浮颗粒浓度，kg/m3Q：进行气浮处理的废水量，m3/d,52,气固比a影响气浮效果（出水水质, 浮渣浓度），应作试验确定。无资料时，可选取0.0050.06。剩余污泥气浮浓缩时一般采用0.030.04,53,54,气固比与出水SS及浮渣中固体含量的关系,气固比,气固比,55,三、气浮法在水处理中的应用废水： 含油废水
9、(石油化工、机械加工、食品工业等)：悬浮油（10, 隔油池） 乳化油（10,一般0.1-2气浮） 溶解性,56,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）,57,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。,58,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,59,陈翼孙（同济大学）,【专家领域】给水工程规划; 水
10、厂设计; 气浮; 过滤; 除藻; 污水处理厂总体设计; 工业废水处理; 设计监理; 曝气器; 【擅长领域】气浮净水、无阀滤池；给水工程规划总体方案、水厂设计。【简介信息】1961年上海同济大学给排水专业本科毕业1961年留校任教至今先后从事教学、科研、设计开发等工作主要成果有压力式、重力式无阀滤池。斜管斜板、气浮净水等。曾获国家发明奖、国家科技进步二等奖；国家环保科技进步一等奖及省市奖十余项【专业论文著作】著有：“气浮净水技术的研究与应用”等专著手册,60,气浮池设计计算,分平流池、竖流池、综合式，平流池应用最多；絮凝池可缩短至10min，投加量适当减少；藻类、浊度小于100NTU的原水，回流
11、比为10%；杂质捕捉区A1=(Q+Qp)/36OOv1A1气浮捕捉区（接触区）表面积m2；Q气浮池设计流量，m3/h; Qp加压溶气水水量m3/h ；v1捕捉区水流上升流速，mm/s,61,接触区上部进入气浮分离区流速为0.1-0.15m/s;接触区上升流速10-20mm/s;气浮分离区面积A2=(Q+Qp)/3600v2,62,【例题7-1 已知原水水源为河水，最高浊度80NTU ，设计计算0.5 104m3 / d 平流式气浮池一座。解(1)设计参数选用水厂自用水量取5% 。溶气水回流比R=10% ，水温校正系数a = 1. 2 0 ， 综合水温及安全系数 = 1. 80 。空压机供气，压
12、力溶气罐压力0 . 25MPa ，内装填料，溶气效率可=80% 。压力溶气罐过流密度I= 150m3/（ h m2 ) 。捕捉区水流上升速度V1 =20mm/s 。气浮区向下水流速度V2 = 1. 5mm/s 。气浮区停留时间t=20min 。,63,(2) 设计计算设计流量Q = 5000 1. 05 = 5250m3/ d220m3/ h空压机额定气量,64,压力溶气罐尺寸确定。溶气罐直径为,选用标准TR-5 型， D=0.5m ，总高H =3.44m ，出水口距罐体支座底高0. 50m 。,a水温矫正系数I水流过流密度；R回流比Q设计流量,65,捕捉区表面积,取捕捉区宽度L1 =0. 60m ，则捕捉区长度(即气浮池宽度)为:,66,捕捉区出口流速同上升流速，则出口堪上水深亦为0.60m 。选用TV- lI型释放器共10 个，单排布置。,67,68,
