气浮的基本原理

● 竖流式气浮池（图8—18）
8
7
9
5
4 6
1
2 QR
Q
3
图 8-18 竖流式气浮池
1-溶气水管；2-减压释放器；3-原水管
；4-接触区；5-分离区；6-集水器；7-刮
渣机；8-水位调节器；
9-排渣器
● 反应——气浮池（图8—19）
溶
气
原水
水
排渣
出水
图 8-19 平流式气浮池（反应-气浮）
● 反应——气浮——沉淀池（图8—20）
1-叶轮；2-盖板；3-转轴；4-轴套；5-叶轮叶片；6-导 向叶片；7-循环进水孔
2）叶轮气浮池的设计
总容积W=αQt（m3）
式中：Q——处理废水量，m3/min
t ——气浮时间，为16~20min
α——系数一般1.1~1.4
总面积
F W (m2 )
h
式中：h——气浮池工作水深1.5~2m，而<3m
试验定，一般为0.3~0.75h ⑨ 电解气浮池容积V=V1+V2（m3）
8.2.2 散气气浮法 8.2.2.1微孔曝气气浮法（图8—6）
3 5
2
6
4
图8--6 扩散板曝气气浮法
1--入流液；2--空气进入；3--分离柱；4--微孔陶瓷 扩散板；5--浮渣；6--出流液
8.2.2.2剪切气泡气浮法 （1）叶轮气浮设备构造（图8—7、8）
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
吸气量 < 水泵流量的（7~8）%（体积比）
6
6
7
3
7
1
3
5
4
5
1 8
2
8 2
(a)
(b)
图 8-12 水泵吸水管吸气、溶气方式
1-回流水；2-加压泵；3-气量计；4-射流器；5-溶气罐；6-放气管；7-压力表；8-减压释放设备
进水
空气
6 5
4 3
5
出水 进水
7 11 2 3 6 8 出水
11
12
泡沫
9
10
图 8-7 叶轮气浮设备构造示意
1-叶轮；2-盖板；3-转轴；4-轴套；5-轴承；6-进气管；7-进水槽；8-出水槽； 9-泡沫槽；10-刮沫板；11-整流板
叶轮旋转方向 7
2
60o
6
5 1 34
图 8-8 叶轮盖板构造
1-原水进入；2-加压泵；3-空气加入；4-压力溶气罐 （含填料层）；5-减压阀；6-气浮池；7-放气阀； 8-刮渣机；9-集水系统；10-化学药剂
• 回流加压溶气流程（图8—11）
7 3
4
8
1
5 2
6
9 出 水
回 流
图 8-11 回流加压溶气方式流程示意图
1-原水进入；2-加压泵；3-空气进入；4-压力溶气罐 （含填料层）；5-减压阀；6-气浮池；7-放气阀； 8-刮渣机；9-集水管及回流清水管
7 3
4
8
10
浮
渣
2
5
6
9
1
出
水
图 8-9 全溶气方式加压溶气浮上法流程
1-原水进入；2-加压泵；3-空气加入；4-压力溶气罐 （含填料层）；5-减压阀；6-气浮池；7-放气阀； 8-刮渣机；9-集水系统；10-化学药剂
• 部分溶气流程（图8—10）
7
压
3
力
表
4
8
10
2 1
5
6
9
浮 渣
出 水
图 8-10 部分溶气方式浮上法流程
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。
8.2.1电解气浮法
8．2．1．1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
第八章 气浮
•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
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 力线之间的夹角称为湿润接触角以θ表示。为了便于讨论， 气、液、固体颗粒三相分别用1，2，3表示。
水中气泡与颗粒粘附之前单位界面面积上的界面能为W1=σ1.3十 σ1.2，而粘附后则减为W2=σ2.3界面能减少的数值为：
∆W＝W1—W2＝σ1.3十σ1.2一σ2.3 （2—11—18) 将式(2—11—17)代入式(2—11—18)得；
∆W＝σ1.2 (1-cosθ) 亲水性和疏水性物质的接触，当θ→0ْ，即颗粒完全被水湿润cosθ→l， ∆W→0，颗粒不与气泡粘附，就不宜用气浮法处理。当 θ→180ْ，颗粒完全不被水湿润，cosθ→-1，∆W→2σ1.2，颗粒易于与 气泡粘附，宜于气浮法处理。此外如σ1.2很小，∆W亦小，也不利于气 泡与颗粒的粘附。
(c)
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20~40um
（4）气浮池 ● 平流式气浮池（图8—17）
7
3
9
4
5
1
2
60
°
6
8
10
图 8-17 有回流的平流式气浮池
1-溶气水管；2-减压释放及混合设备；3-原 水管；4-接触区；5-分离区；6-集水管；7刮渣设备；8-回流管；9-集渣槽；10-出水管
σ1.2
σ1.2
气泡
σ2..3
σ1.3
θ
σ2..3
颗粒
亲水性
颗粒
亲水性和疏水性物质的接触
θ
σ1.3
疏水性
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ζ-电位，不仅阻碍油粒兼并，也影响抽 粒与气泡粘附。 (3)投加浮选剂改变颗粒表面性质
如图所示。如θ<90ْ为亲水性颗粒，不易与气泡粘附，θ>90ْْ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σ表示界面张力，有： σ1.3=σ1.2cos(180ْ－θ)+ σ2.3 (2-11-17)
式中：σ1.3——水、固界面张力； σ1.2——液、气界面张力； σ2.3——气、固界面张力； θ——接触角。
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20～100μm，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8—9）
• 水泵压水管射流溶气方式：（图8—13）
7
5
空
气
吸
4
水
1 6
2
图 8-13 水泵压水管射2-加压泵；3-射流器；4-溶气罐； 5-压力表；6-减压释放设备；7-放气阀；
内循环式射流加压溶气（图8—14）
1
P1
2
4 Ⅰ
空气 循环
7
3
5
10 空
P
气
吸
入 6
9
水流循 环
h H (m2 )

式中：H——气浮池中的静水压力
ρ——气水混合体的容重，0.67kg/L H U 2 (m) 2g
式中：φ——压力系数，等于0.2~0.3
U——叶轮的圆周线速度10~15m/s
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 200~400mm）
所以：f=36D2
② 电极作用表面积 S EQ (m2 )
（8—7）
i
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
EQ :
A•h m3
•
m3 h

A
③ 极板面积
A S (m2 ) n 1
（8—8）
④ 极板高度 b = h1（气浮分离室澄清层高度）
极板长度 L= A/ b（m）
⑤ 电极室长度 L2 =L+2l（m） （8—9）
⑥ 电极室总高度 H= h1+h2+h3 （8—10）
式中：h1——澄清层高度m，取1.0~1.5m h2——浮渣层高度m，取0.4~0.5m h3——保护高度m，取0.3~0.5m ⑦ 电极室容积V1=BHL2（m3） ⑧ 分离室容积V2=Qt，t——气浮分离时间，
① 电流板块数
n B 21 e
e
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=15~20mm
φ——极板厚度，mm；δ=6~10mm