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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 气浮的原理及应用一、气浮的基本原理1.1 气浮简介气浮是气浮机的一种简称,也可以作为一种专出名词使用,其主要目的是利用高度分散的微小气泡为载体去粘附废水中疏水性颗粒,将小气泡和颗粒视为一个整体, 其整体密度小于水而上浮到水面,从而实现固 液或者液 液别离的过程；1.2 界面张力与润湿接触角第一介绍几个基本概念； 1亲水性：假如颗粒易被水润湿,就称该颗粒为亲水性的；2疏水性：假如颗粒不易被水润湿,就是疏水性的；3润湿接触角：在静止状态下,当气、液、固三相接触时,气液界面张力线和固 液界面张力线之间的夹角包含液相的称为平稳接触角,用 表示；具体如图
2、 1.1 所示；水对各种物质润湿性的大小, 可以利用它们与水的接触角来衡量；当接触角 90时,就该物质为疏水性物质；另外,一般疏水性物质的气浮成效较好,而亲水性物质的气浮成效较差； 下面将对悬浮物与气泡的附着条件进行深化的探讨；1.3 悬浮物与气泡的附着条件 依据物理化学的热力学理论, 任何体系均存在力图使界面能削减到最小的趋势,下面来具体地分析悬浮物与气泡附着的条件；气泡与颗粒的作用过程如图1.1 所示；界面能： W = S；其中, S 为界面面积； 为界面张力附着前： W1 = 水气+ 水粒假设 S 为 1；附着后： W2= 气粒 ；最终界面能的削减量为： W = 水气+ 水粒 气粒；1
3、水气、 水粒、 气粒三个力之间的关系如图1 1 所示；从图中可以得出：名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 水粒 = 气粒+ 水气 cos1802由 1式和 2式可以得出： W = 水气1-cos 3水 LG LG GS LS颗粒气泡颗粒 LS GS被 水 湿 润 的 面被 水 湿 润 的 面积积图 1 气泡与颗粒的作用过程图由于任何体系均存在力图使界面能削减到最小的趋势；因此,悬浮物与气泡附着的条件必需满意 W 0 即： 水气1-cos 0 4由式 4 可以得出：当 0时, cos 1, W = 0；因此不能气浮；当
4、 0 90时,0cos 1, W 水气；此时,虽然颗粒能够附着在气泡上,但是附着不牢；当 90 气浮；水气；此时,颗粒与气泡附着比较坚固,比较简洁当 180, W = 2 水气；此时, W 到达最大值,颗粒最易被气浮；同时, cos 气粒 水粒/ 水气,水中颗粒 与外表张力 水气有关； 水气 增加, 增大,有利于气浮；为了增加气泡的稳固性,有时会添加一些外表活性剂；但是假如外表活性剂过多,就会导致 水气下降,润湿接触角 减小,从而影响到气浮的成效； 因此,必需挑选相宜的外表活性剂添加量,才能既保证气泡的稳固性,又能保证良好的气浮成效；本章小结2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2
5、页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1疏水性物质有利于气浮,亲水性物质的气浮成效较差；2当润湿接触角 0时,不能采纳气浮处理；当 0 90时,颗粒能够附着在气泡上,但是附着不牢,不利于气浮；当 90 1mm,2、气叶轮浮气浮气泡上升速度快,比外表积小,与悬浮法法物的接触时间较短,气浮成效不好；1、常压下,空气溶解度低,气泡的数量溶溶气无压力设备,节约动力消耗和动力有限； 2、需要密闭设备保护真空,运行真空保护比较困难； 3、全部设备在密封的气解气浮设备；浮池内,使气浮池构造复杂,运行治理、空法保护不便；气气加压1、加压条件下, 水中空气的溶解度需要溶气罐、空压机或
6、射流器、水泵等浮溶气大,能供应足够的微气泡；2、气泡法气浮设备,粒径小,匀称；法7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三、加压溶气气浮法3.1 加压溶气气浮系统的构造加压溶气气浮法系统主要由压力溶气系统、系统和气浮别离设备 4 部分组成；压力溶气系统溶气水减压释放系统、 气水混合压力溶气系统主要包括溶气方式和溶气设备两个部分；1、溶气方式压力溶气系统的溶气方式主要有 流器挟气式和空压机供气式；1水泵吸气式3 种,分别是水泵吸气式、 水泵压水管装射该溶气方式的吸气量受水泵气蚀性能的影响,空气溶解量很低, 一般不超过5
7、%；其结构示意图如图 3.1 所示；图 3.1 水泵吸气式溶气系统2水泵压水管装射流器挟气式压力水约 0.3 MPa经水射器高速喷射,在喉管内形成负压吸入空气,从而使空气溶解的方式；其结构示意图如图 3.2 所示；8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3.2 射流器挟气式溶气系统3空压机供气式该方法通过空压机将空气打入溶气罐,气泡；其结构示意图如图 3.3 所示；再通过气泡释放器将空气释放成微小图 3.3 空压机供气式溶气系统2、溶气设备 常用的溶气设备为压力溶气罐； 它的作用是使水与空气充分地接触,促进空 气
8、的溶解；溶气罐的形式多种多样,不同种类的溶气罐的结构示意图如图 3.4 所 示；其中,应用较多的是罐内填充填料的溶气罐,由于它的溶气效率最高；图 3.4 不同种类的溶气罐9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 填充式溶气罐装有填料, 因而可以加剧紊动程度, 提高液相的分散程度, 不断更新液相与气相的界面,从而提高了溶气效率；其结构示意图如图 3.5 所示；其中,填料有各种形式,讨论说明,阶梯环的溶气效率最高,可达 90%以上,拉西环次之,波纹片卷最低,这是由于填料的几何特点不同造成的；其图片如图3.6 所示；图 3.
9、5 填充式溶气罐结构示意图阶梯环 拉西环波纹片卷图 3.6 各种填料的示意图3.1.2 溶气水减压释放系统溶气水的减压释放应能产生足够的微细气泡,减压释放设备关系到产愤怒泡的数量和尺度；常用的减压释放设备有 TS、TJ、TV 型溶气释放器、减压阀、截止阀等；各种释放器如图 3.7 所示；10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - TJ 型 TS 型TV 型 减压阀图 3.7 各种释放器的示意图 常用溶气释放器的主要特性如表 3.1 所示；表 3.1 溶气释放器的主要特性名基本构造主要特性20-40 m,称孔口 多孔室
10、1溶气释放率高99%以上,微气泡密集尺寸小TS小平行圆盘工作压力低 0.2MPa ；型25-70cm缝隙 管嘴 2易堵塞,流量小,单个服务范畴小作用直径TJ孔口 单孔室1溶气释放率高99%以上,微气泡密集尺寸小20-40 m,大平行圆盘工作压力低 0.2MPa ；缝隙 舌簧 2易清洗水射器 ,单个服务范畴大作用直径50-110cm型管嘴TV孔口 单孔室1溶气释放率高99%以上,微气泡密集尺寸小20-40 m,工作压力低 0.2MPa ；上下大平行2易清洗压缩空气 ,单个服务范畴大作用直径40-80cm 型圆盘缝隙11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 13 页精选学习资
11、料 - - - - - - - - - 3.1.3 气水混合系统微细气泡产生后, 气泡与水能否充分混合直接影响到气浮的成效；常用的气水混合设备有固定混合设备与管式混合设备,区以确保气水充分混合；3.1.4 气浮别离设备通常在气浮别离池的前端设一接触常用的气浮别离设备有平流式气浮池和竖流式气浮池；气浮池包括进水区、别离区、出水区和浮渣区；其结构示意图如图 3.8 所示；进水区：常为接触区,保证气水充分混合；别离区：须具有肯定的有效容积,保证气粒粘合体能上升到液面；出水区：底部出水,常设穿孔集水管；浮渣区：设有刮渣设备和渣槽,确保浮渣顺当排除；图 3.8 平流式气浮池和竖流式气浮池的结构示意图平流
12、式气浮池和竖流式气浮池的优缺点如表 3.2 所示；表 3.2 平流式和竖流式气浮池的优缺点类型优点缺点平流式池深较浅,构造简洁,造价别离室容积利用率不高竖流式低,运行治理便利整体容积利用率不高,与反水力条件较好,池深较大应池连接较困难12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 四、气浮的应用及预处理气浮法在工业上的应用非常广泛；主要包括以下几个方面：1、石油、化工及机械制造业中的含油污水的油水别离；2、工业废水处理；3、污水中有用物质的回收；4、取代二次沉淀池,特殊是用于易于产生活性污泥膨胀的情形；5、剩余活性污泥的
13、浓缩；在实际的气浮过程中, 往往需要添加适当的化学药剂,提高气浮的成效； 主要的预处理方法有以下几种；1、混凝剂：各种无机或有机高分子混凝剂,它不仅可以转变污水中的悬浮 颗粒的亲水性能, 而且仍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；如硫酸铝、三氯化铁、聚合氯化铝；2、乳化：一种液体以极微小液滴匀称地分散在互不相溶的另一种液体中的 作用； 乳化是液 -液界面现象,两种不相溶的液体,如油与水,在容器中分成两层,密度小的油在上层, 密度大的水在下层； 假设加入适当的外表活性剂在剧烈的搅拌下,油被分散在水中,形成乳状液,该过程叫乳化；3、浮选剂：浮选剂大多数由极性-非极性
14、分子组成；当浮选剂的极性基被吸附在亲水性悬浮颗粒的外表后,非极性基就朝向水中, 这样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；促进起泡, 形成稳固的浮渣层,保护气泡的分散度；如松香油、石油、外表活性剂、硬脂酸盐等；4、助凝剂：提高悬浮颗粒外表的水密性,以提高颗粒的可浮性；如聚丙烯 酰胺；5、抑制剂：临时或永久性地抑制某些物质的浮现性能,而又不阻碍需要去 除的悬浮颗粒的上浮；如石灰、硫化钠等；6、调剂剂：主要是调剂污水的pH 值,改良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才能,如各种酸、碱等；13 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 13 页