1、2023年7月2日星期日第三节气浮设备第三节气浮设备概述概述u气浮的定义气浮的定义u在水中构成庞大气泡，使水中的悬浮物与在水中构成庞大气泡，使水中的悬浮物与庞大气泡粘附在一同构成密度小于水漂浮庞大气泡粘附在一同构成密度小于水漂浮絮体，絮体上浮至水面构成浮渣被刮除，絮体，絮体上浮至水面构成浮渣被刮除，完成固液分别。完成固液分别。u完成气浮分别的必要条件必需向水中提供足够数量的纤细气泡。必需向水中提供足够数量的纤细气泡。气泡理想尺寸为气泡理想尺寸为151530m30m必需使悬浮物呈悬浮形状。必需使悬浮物呈悬浮形状。必需使气泡与悬浮物发生粘附作用。必需使气泡与悬浮物发生粘附作用。悬浮物具有疏水性质悬
2、浮物具有疏水性质u气浮法的运用固液或液液分别：固液或液液分别：含油废水的油水分别；含油废水的油水分别；回收有用物质：如纸浆、粗大纤维等；回收有用物质：如纸浆、粗大纤维等；替代二沉池：不易沉淀或易收缩的活性污泥；替代二沉池：不易沉淀或易收缩的活性污泥；密度接近于密度接近于1 1的工业废水的预处置；的工业废水的预处置；剩余污泥稀释剩余污泥稀释 一一 气浮类型气浮类型u电解气浮法电解气浮法u(electrolyzed flotation)(electrolyzed flotation)u分散空气气浮法分散空气气浮法u(diffused air flotation)(diffused air flot
3、ation)u溶解空气气浮法溶解空气气浮法udissolved air flotationdissolved air flotationu电解气浮法电解气浮法原理：原理：正负电极侵入水中，向水中通入直流电，废水电解发正负电极侵入水中，向水中通入直流电，废水电解发生生H2H2、O2O2微细气泡。微细气泡。特点：特点：气泡微细，适用于软弱的絮状悬浮物；气泡微细，适用于软弱的絮状悬浮物；电耗较高、电极板易结垢，操作管理复杂。电耗较高、电极板易结垢，操作管理复杂。目前主要用于小规模目前主要用于小规模10-20m3/h10-20m3/h的工业废水处置。的工业废水处置。u 分散空气气浮法分散空气气浮法特点
4、：特点：适用于矿物浮选及含油脂、羊毛外表活性剂的废水适用于矿物浮选及含油脂、羊毛外表活性剂的废水初级处置。初级处置。分类：分类：微孔曝气气浮法微孔曝气气浮法剪切气泡气浮法叶轮气浮法剪切气泡气浮法叶轮气浮法原理：原理：紧缩空气经过具有细孔隙的分散板或微孔管，使空紧缩空气经过具有细孔隙的分散板或微孔管，使空气以粗大气泡的方式进入水中。气以粗大气泡的方式进入水中。优点：优点：复杂易行复杂易行缺陷：缺陷：微孔板管容易梗塞，气泡较大，效果不高。微孔板管容易梗塞，气泡较大，效果不高。微孔曝气气浮法微孔曝气气浮法n剪切气泡气浮法原理：原理：将空气引入一个高速旋转的叶轮左近，经过叶轮的将空气引入一个高速旋转的
5、叶轮左近，经过叶轮的高速剪切运动，将空气吸入并切割粉碎为粗大气泡。高速剪切运动，将空气吸入并切割粉碎为粗大气泡。特点：特点：剪切气泡气浮法适用于处置水量不大、但污染物质剪切气泡气浮法适用于处置水量不大、但污染物质浓度较高的废水；浓度较高的废水；用于除油时除油效果达用于除油时除油效果达80%80%左右。左右。叶轮高速旋转时，在叶轮高速旋转时，在盖板下构成负压，从盖板下构成负压，从空气管吸入空气空气管吸入空气在叶轮的搅动下，空气被粉在叶轮的搅动下，空气被粉碎成粗大的气泡，并与水充碎成粗大的气泡，并与水充沛混分解为水气混合体，甩沛混分解为水气混合体，甩出导向叶片之外，在池体内出导向叶片之外，在池体内
6、颠簸地垂直上升，停止浮选颠簸地垂直上升，停止浮选n溶解空气气浮法原理：原理：使空气在一定压力下溶于水中呈过饱和形状，然后减使空气在一定压力下溶于水中呈过饱和形状，然后减压条件下析出溶解空气，构成微气泡。压条件下析出溶解空气，构成微气泡。分类：分类：溶气真空气浮溶气真空气浮加压溶气气浮加压溶气气浮真空气浮原理：原理：空气在常压下溶于水中，在负压下析出空气在常压下溶于水中，在负压下析出特点：特点：常压下溶解，溶解度小，气泡的释放量小；常压下溶解，溶解度小，气泡的释放量小；设备密闭，运转维护都较困难，消费中运用不多。设备密闭，运转维护都较困难，消费中运用不多。加压溶气气浮原理：原理：加压下溶于水中，
7、在常压下析出加压下溶于水中，在常压下析出主要设备：主要设备：空气饱和设备，空气释放设备，气浮池等。空气饱和设备，空气释放设备，气浮池等。流程：流程：全加压溶气流程全加压溶气流程局部加压溶气流程局部加压溶气流程回流加压溶气流程，最常用。回流加压溶气流程，最常用。全部原水由泵压全部原水由泵压入溶气罐；入溶气罐；用空压机或射流用空压机或射流器向溶气罐压器向溶气罐压入空气停止溶入空气停止溶气；气；然后经减压释放然后经减压释放装置进入气浮装置进入气浮池停止固液分池停止固液分别。别。全加压溶气流程全加压溶气流程0.30.5MPa局部加压溶气流程局部加压溶气流程特点：局部入流废水特点：局部入流废水停止加压溶
8、气，其他停止加压溶气，其他局部直接进入气浮池。局部直接进入气浮池。优点：节省电能，溶优点：节省电能，溶气水量与溶气罐的容气水量与溶气罐的容积比全溶气方式小。积比全溶气方式小。缺陷：如提供异样的缺陷：如提供异样的空气量，就必需在较空气量，就必需在较高的压力下运转。高的压力下运转。局部回流加压溶气流程局部回流加压溶气流程入流废水入流废水直接进入直接进入气浮池，气浮池，将局部廓将局部廓清液停止清液停止回流加压回流加压二二 加压溶气气浮的基本原理加压溶气气浮的基本原理u空气在水中的溶解度与压力及温度的关系空气在水中的溶解度与压力及温度的关系u在一定范围内，温度越低，压力越大，溶解度越在一定范围内，温度
9、越低，压力越大，溶解度越大。一定温度下，溶解度与压力成正比大。一定温度下，溶解度与压力成正比 。u空气从水中析出：气泡核的构成进程与气泡的增空气从水中析出：气泡核的构成进程与气泡的增出息程出息程 。u异样的溶解空气，构成的气泡核数量越多，那么异样的溶解空气，构成的气泡核数量越多，那么构成的气泡直径越小，气浮处置效果越好。构成的气泡直径越小，气浮处置效果越好。u颗粒颗粒气泡复合体的上浮速度气泡复合体的上浮速度 mrr18)(2dguL-=S接触吸附原理接触吸附原理 LS LGcos GS在三相接触点上，三个界面的在三相接触点上，三个界面的张力总是处于平衡形状：张力总是处于平衡形状：界面能界面能
10、E=S E=S ：界面张力，：界面张力，N/cmN/cm2 2；S S：界面面积，：界面面积，cmcm2 2。在气泡与颗粒在气泡与颗粒附着前附着前，单位界面面积上的界面能之和为：，单位界面面积上的界面能之和为：W W1 1=LSLS+LGLG附着后附着后，单位面积上的界面能：，单位面积上的界面能：W W2 2=GSGS其界面能降低的数值为：其界面能降低的数值为：W=W1W=W1W2=LS+LGW2=LS+LGGSGS将将LSLSLGcosLGcosGSGS代入上式得：代入上式得：W W LG(1-cos LG(1-cos)W W越大，颗粒与气泡粘附得越结实越大，颗粒与气泡粘附得越结实 挤开气泡
11、与颗粒之间挤开气泡与颗粒之间水膜所做的功水膜所做的功讨论：当0，cos1，E0，颗粒不能与气泡相粘附，颗粒完全被水润湿，不能用气浮法分别；当180，cos-1，E2LG,颗粒不被水润湿时，与气泡粘附严密，最易于用气浮法去除；当90时，颗粒外表疏水性占优势，容易气浮分别。W LG(1 cos)总结：总结：气浮法只适宜于去除水中的疏水性颗粒，如乳化油；气浮法只适宜于去除水中的疏水性颗粒，如乳化油；关于亲水性颗粒，就必需投加适宜的药剂，改动颗关于亲水性颗粒，就必需投加适宜的药剂，改动颗粒的外表性质，可用气浮法分别。粒的外表性质，可用气浮法分别。化学药剂的投加对气浮效果的影响 普通的疏水性或亲水性的物
12、质，均需投加化学药剂，以改动颗粒的外表性质，添加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂 各种无机或有机高分子混凝剂，它们不仅各种无机或有机高分子混凝剂，它们不仅可以改变污水中的悬浮颗粒的亲水性能，而可以改变污水中的悬浮颗粒的亲水性能，而且还能使污水中的细小颗粒絮凝成较大的絮且还能使污水中的细小颗粒絮凝成较大的絮状体以吸附、截留气泡，加速颗粒上浮。状体以吸附、截留气泡，加速颗粒上浮。浮选剂大多数由浮选剂大多数由极性极性-非极性非极性分子组成。分子组成。当浮选剂的极性基被吸附在亲水性悬浮当浮选剂的极性基被吸附在亲水性悬浮颗粒的表面后，非极性基则朝向水中，这样颗粒
13、的表面后，非极性基则朝向水中，这样就可以使亲水性物质转化为疏水性物质，从就可以使亲水性物质转化为疏水性物质，从而能使其与微细气泡相粘附。而能使其与微细气泡相粘附。浮选剂的种类有松香油、石油、表面活浮选剂的种类有松香油、石油、表面活性剂、硬脂酸盐等。性剂、硬脂酸盐等。化学药剂的投加对气浮效果的影响 普通的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改动颗粒的外表性质，添加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂化学药剂的投加对气浮效果的影响 普通的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改动颗粒的外表性质，添加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮
14、选剂助凝剂抑制剂调节剂 作用是提高悬浮颗粒表面的水密性，以作用是提高悬浮颗粒表面的水密性，以提高颗粒的可浮性，如聚丙烯酰胺。提高颗粒的可浮性，如聚丙烯酰胺。化学药剂的投加对气浮效果的影响 普通的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改动颗粒的外表性质，添加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂 作用是暂时或永久性地抑制某些物质的浮上性能，而又不妨碍需要去除的悬浮颗粒不妨碍需要去除的悬浮颗粒的上浮的上浮，如石灰、硫化钠等。化学药剂的投加对气浮效果的影响 普通的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改动颗粒的外表性质，添加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分
15、为下述几类：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂 主要是调节污水的调节污水的pHpH，改进和提高气泡在水中的分散度以及提高悬浮颗粒与气泡的粘附能力，如各种酸、碱等。三三 压力溶气气浮法系统的组成和设计压力溶气气浮法系统的组成和设计压力溶气气浮法系统的组成和工艺参数压力溶气气浮法系统的组成和工艺参数加压溶气气浮的设计计算加压溶气气浮的设计计算压压力力溶溶气气气气浮浮法法系系统统的的组组成成压力溶压力溶气系统气系统空气释空气释放系统放系统气浮池气浮池压力溶气气浮法系统的组成和工艺参数压力溶气气浮法系统的组成和工艺参数加压水泵加压水泵压力溶气灌压力溶气灌空气供应设备空气供应设备提升污水，将水、气送至压力溶
16、气灌提升污水，将水、气送至压力溶气灌在一定的压力在一定的压力(普通普通0.20.5MPa)下，保证空气能充沛地溶于废水下，保证空气能充沛地溶于废水中，并使水、气良好混合中，并使水、气良好混合空压机和射流器空压机和射流器溶气罐方式溶气罐方式耐压密封钢罐。耐压密封钢罐。为了提高溶气为了提高溶气量和速度，增量和速度，增大容积应用系大容积应用系率，罐内常设率，罐内常设假定干隔板或假定干隔板或填料。填料。cfe2e1dbaA 填料溶气罐的主要工艺参数：填料溶气罐的主要工艺参数：过流密度：过流密度：2500-5000 m3/m2.d 2500-5000 m3/m2.d；填料高度：填料高度：0.8-1.3m
17、 0.8-1.3m；液位高度：液位高度：0.6-1.0m0.6-1.0m从罐底计；从罐底计；承压才干：大于承压才干：大于0.6MPa 0.6MPa；任务压力：任务压力：0.30.30.5MPa 0.5MPa。溶气罐供气方式：溶气罐供气方式：水泵吸水管吸入空气；水泵吸水管吸入空气；水泵出水管射流溶气；水泵出水管射流溶气；采用空气紧缩机供气。采用空气紧缩机供气。水泵吸水管吸入空气优点优点:设备复杂设备复杂;缺陷缺陷:吸入的空气量不能吸入的空气量不能过多，普通不大于吸过多，普通不大于吸水体积的水体积的1010;气泡在气泡在水泵内破碎的不够完水泵内破碎的不够完全，粒径大，气浮效全，粒径大，气浮效果不好
18、。果不好。水泵出水管射流溶气：射流器结构表示图射流器结构表示图由喷嘴射出的高速废水使吸入室构成负压，并从气管吸入空由喷嘴射出的高速废水使吸入室构成负压，并从气管吸入空气，在水气混合体进入扩压段动能转化为势能，增大了空气气，在水气混合体进入扩压段动能转化为势能，增大了空气在水中的溶解度。在水中的溶解度。采用空气紧缩机供气运用普遍，能耗较低运用普遍，能耗较低压压力力溶溶气气气气浮浮法法系系统统的的组组成成压力溶压力溶气系统气系统空气释空气释放系统放系统气浮池气浮池压力溶气气浮法系统的组成和工艺参数压力溶气气浮法系统的组成和工艺参数加压水泵加压水泵压力溶气灌压力溶气灌空气供应设备空气供应设备提升污水
19、，将水、气送至压力溶气灌提升污水，将水、气送至压力溶气灌在一定的压力在一定的压力(普通普通0.20.5MPa)下，保证空气能充沛地溶于废水下，保证空气能充沛地溶于废水中，并使水、气良好混合中，并使水、气良好混合空压机和射流器空压机和射流器减压阀、溶减压阀、溶气释放器等气释放器等将压力溶气水减压，使溶气水中将压力溶气水减压，使溶气水中的气体以微气泡的方式释放出来的气体以微气泡的方式释放出来平流式气浮池平流式气浮池竖流式气浮池竖流式气浮池提供一定的容积和池外表积，提供一定的容积和池外表积，使微气泡与水中悬浮颗粒充沛使微气泡与水中悬浮颗粒充沛混合、接触、黏附，并使带气混合、接触、黏附，并使带气絮体与
20、水分别。絮体与水分别。入流速度小于入流速度小于0.1m/s0.1m/s平流式气浮池平流式气浮池反响池：废反响池：废水和混凝剂水和混凝剂混合，构成混合，构成絮体。絮体。515min气浮接触池：絮气浮接触池：絮体与气泡接触体与气泡接触12min气浮分别室：气浮分别室：1020min池身浅，结构复杂，运转方便；池身浅，结构复杂，运转方便；分别室容积应用率不高。分别室容积应用率不高。目前最常用，其反响池与气浮池合建。废水进入反响池完全混合后，经挡板底部进入气浮接触室以延伸絮体与气泡的接触时间，然后由接触室上部进入分别室停止固液分别。池面浮渣由刮渣机刮入集渣槽，清水由底部集水槽排出。平流式气浮池的优点是
21、池深浅、造价低、结构复杂、运转方便。缺陷是分别局部的容积应用率不初等。平流式气浮池平流式气浮池竖流式气浮池竖流式气浮池池高可取池高可取4-5m4-5m，长宽或，长宽或直径普通在直径普通在9-10m9-10m以内。以内。中央进水室、刮渣板和中央进水室、刮渣板和刮泥耙都装置在中心转刮泥耙都装置在中心转轴上，依托电机驱动匀轴上，依托电机驱动匀速旋转。速旋转。反响池反响池气浮接触池气浮接触池气浮分别室气浮分别室接触室在中央，水流向接触室在中央，水流向周围分散，水力条件比周围分散，水力条件比平流式单侧出流好，但平流式单侧出流好，但容积应用率低。容积应用率低。竖流式气浮池的基本工艺参数与平流式气浮池相反。
22、其优点是接触室在池中央，水流向周围分散，水力条件较好。缺陷是与反响池较难衔接，容积应用率较低。有阅历说明，当处置水量大于150-200m3/h、废水中的可沉物质较多时，宜采用竖流式气浮池。竖流式气浮池竖流式气浮池u加压溶气气浮的设计计算加压溶气气浮的设计计算设计内容：设计内容：气浮所需空气量气浮所需空气量加压溶气水量加压溶气水量溶气罐尺寸溶气罐尺寸气浮池主要尺寸气浮池主要尺寸 基本参数基本参数回流比：回流比：5 52525。平流式：平流式：池深普通为池深普通为1.5-2.5m1.5-2.5m，池长，池长L15L15米，单格宽米，单格宽b10 b10 米，米，L/b L/b1 12 2：1 1，
23、池深与池宽之比大于，池深与池宽之比大于0.30.3。竖流式：竖流式：池高可取池高可取4-5m4-5m，长宽或直径普通在，长宽或直径普通在9-10m9-10m以内。以内。接触室：接触室：上升流速上升流速10-20mm/s10-20mm/s，停留时间，停留时间60s60s。分别室：分别室：外表负荷通常取外表负荷通常取5-10m3/m2h5-10m3/m2h。停留时间为停留时间为10-40min10-40min。加压溶气气浮的设计计算加压溶气气浮的设计计算气浮所需空气量气浮所需空气量 回流比取回流比取5 53030式中：式中：QQ气浮池设计水量，气浮池设计水量，m3/hm3/h；R R实验条件下的回
24、流比，实验条件下的回流比，%；c c实验条件下的释气量，实验条件下的释气量，L/m3L/m3；水温校正系数，取水温校正系数，取1.1-1.31.1-1.3。主要思索水的粘滞度影响，实验时水温与夏季水温相差主要思索水的粘滞度影响，实验时水温与夏季水温相差大者取高值。大者取高值。cgRQQ=有实验资料时有实验资料时无实验资料时，可依据气固比无实验资料时，可依据气固比A/SA/S停止预算停止预算SivvR0a7.14)7.147.14(3.1rqqffpcSA-=式中：式中：A/S A/S 气固比气固比,g(,g(释放的气体释放的气体)/g()/g(悬浮固体悬浮固体)，0.005-0.005-0.0
25、600.060，普通为，普通为0.005-0.0060.005-0.006，当悬浮固体浓度较高时取下，当悬浮固体浓度较高时取下限，如剩余污泥气浮稀释时，气固比采用限，如剩余污泥气浮稀释时，气固比采用0.03-0.040.03-0.04；1.31mL1.31mL空气的质量，空气的质量，mgmg；ca ca 某一温度下的空气溶解度；某一温度下的空气溶解度；f f 压力为压力为p p时，水中的空气溶解系数，时，水中的空气溶解系数，0.5-0.8,0.5-0.8,通常通常0.50.5p0 p0 表压，表压，kPakPa；qvR qvR 加压水回流量，加压水回流量，m3/hm3/h；qv qv 设计水量
26、，设计水量，m3/hm3/h；si si 入流废水的悬浮固体浓度入流废水的悬浮固体浓度,mg/L,mg/L。加压溶气水量加压溶气水量:TgppKQQ736=式中：式中：QPQP加压容器水量，加压容器水量，m3/h;m3/h;p p 选定的溶气压力，选定的溶气压力，MpaMpa；KT KT 溶解度系数，可依据水温查表溶解度系数，可依据水温查表4-144-14；溶气效率，对装阶梯环填料的压力溶气罐可溶气效率，对装阶梯环填料的压力溶气罐可查表查表4-154-15。接触室外表积接触室外表积Ac=(Q+QP)/VcAc=(Q+QP)/VcVc:Vc:接触室水流上升流速，接触室水流上升流速，101020m
27、m/s20mm/s分别室外表积分别室外表积As=(Q+QP)/VsAs=(Q+QP)/VsVs:Vs:分别室向下平均水流速度，分别室向下平均水流速度，1.51.53mm/s3mm/s矩形池：长宽比取矩形池：长宽比取1 12 2：1 1气浮池净容积气浮池净容积H H：平均水深，即分别室深普通取：平均水深，即分别室深普通取1.51.52.52.5米；米；水力停留时间普通水力停留时间普通101020min20min；单格宽度不超越单格宽度不超越1010米，长度不超越米，长度不超越1515米。米。溶气罐直径溶气罐直径I I：过流密度：过流密度空罐：空罐：100010002000m2000m3 3/m/
28、m2 2.d.d填料罐：填料罐：250025005000m5000m3 3/m/m2 2.d.dHAAVsC)(=IQDpd=4溶气罐高溶气罐高:Z=2ZZ=2Z1 1+Z+Z2 2+Z+Z3 3+Z+Z4 4空压机额外气量空压机额外气量式中：式中：ZZ压力溶气罐高度，压力溶气罐高度，m;m;Z1 Z1 罐顶、底封头高度依据罐直径而定，罐顶、底封头高度依据罐直径而定，m m；Z2 Z2 布水区高度，普通取布水区高度，普通取0.2-0.3m0.2-0.3m；Z3 Z3 注水区高度，注水区高度，m,m,普通取普通取1.0m1.0m；Z4 Z4 填料层高度，填料层高度，m,m,当采用阶梯环时，可取当
29、采用阶梯环时，可取1.0-1.3m1.0-1.3m。式中：式中：空压机额外气量，空压机额外气量，m3/min;m3/min;平安系数，普通取平安系数，普通取1.2-1.51.2-1.5。100060=ggQQgQgQ反响池反响池气浮接触池气浮接触池气浮分别室气浮分别室1 1 平流式气浮池的设计平流式气浮池的设计有回流的平流式气浮池的计算。有回流的平流式气浮池的计算。设计计算1 1 气浮分别室的主要尺寸1分别室的容积分别室的容积 V2分别室的总外表积分别室的总外表积 A13分别室的水深分别室的水深 H1 分离室分离室Qr)Qr)4 4分别室的长度 L1 L1 气浮池采用平流式，且为一组两格。为与
30、刮渣机配套，取每格宽度 B B3m 3m，那么5 5气浮分别室的总高度气浮分别室的总高度H,H,取超高取超高 H2 H20.3m 0.3m，那么，那么2.2.接触室的主要尺寸接触室的主要尺寸2)2)接触室的长度接触室的长度L2 L2 己知接触室的宽度为己知接触室的宽度为2B=6m 2B=6m，那么，那么1)1)接触室的外表积接触室的外表积A2A2接触池接触池0.5m接触室的水深与气浮池相反，即接触室的水深与气浮池相反，即 H1=1.53m H1=1.53m。接触室的外表积实践为接触室的外表积实践为 A2 A2 0.50.53 3接触池停留时间校核：接触池停留时间校核：t tH1/v2=1.53/72=0.021h=1.27min60sH1/v2=1.53/72=0.021h=1.27min60s3.3.有回流气浮的最终主要尺寸有回流气浮的最终主要尺寸2)2)气浮池的总宽度为气浮池的总宽度为3)3)气浮池的总深度气浮池的总深度1)气浮池的总长度气浮池的总长度L0.50.510m10m 溶气释放器是把在溶气罐任务压力下溶解于水中的空气，在常压条件下以微细气泡的方式释放到气浮接触室的重要装置。它可以替代溶气罐出口处的减压阀。其规格型号见表 3 3 一 5 5。4.4.溶气释放器的计算溶气释放器的计算
