南华大学：《水质工程学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第八章 气浮

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

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

81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

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

如图所示。如θ90。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 013=012coS(1800-6)+023 2-11-17) 式中:01.3水、固界面张力; 12—液、气界面张力; 02.3—气、固界面张力 θ——接触角 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 012,而粘附后则减为W2=σ23界面能减少的数值为: △W=W1—W2=013十012-023(2-11-18) 将式(2-11-17)代入式(2-11-18)得; △W=01.2(1-cos6) 亲水性和疏水性物质的接 泡精 60,即颗粒完全被水湿润cos8-小 △W 0,颗粒不 就不宜用气浮法处理 θ→180°,颗粒完全不被水湿润,cosθ→-1,ΔW→2σ1.2,颗粒易于与 气泡粘附,宜于气浮法处理。此外如σ12很小,△W亦小,也不利于 泡与颗粒的粘附

如图所示。如θ90ْ ْ 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。 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

O1.2 气泡 颗粒 3 颗粒 亲水性 疏水性 亲水性和疏水性物质的接触

亲水性和疏水性物质的接触 θ θ 亲水性 颗粒 气泡 疏水性 颗粒 σ1.2 σ1.2 σ1.3 σ2..3 σ2..3 σ1.3

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-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

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

82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 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

821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 氢气和氧的微细气泡,将废水中的污染物颗 粒或先经混凝处理所形成的絮凝体粘附而上 浮至水面,生成泡沫层,然后将泡沫刮除, 实现分离去除污染物质 2H+2e→>H2 OH-4e→>2H2O+O2 在直流电作用下,正负两极产生的氢和氧 的微气泡,将废水中呈颗粒状的污染物带至 水面以进行固液分离

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 氢气和氧的微细气泡，将废水中的污染物颗 粒或先经混凝处理所形成的絮凝体粘附而上 浮至水面，生成泡沫层，然后将泡沫刮除， 实现分离去除污染物质。 在直流电作用下，正负两极产生的氢和氧 的微气泡，将废水中呈颗粒状的污染物带至 水面以进行固液分离。 2 2 H2 H + + e → 2 2 OH − 4e → 2H O + O −

8.2.1.2.电解气浮法的气浮装置 1、竖流式电解气浮池(图8-4) 出水 排泥 进水 图8-4竖流式电解气浮池 1-入流室;2-整流栅;3-电极组;4-出流孔:5-分离室;6-集水孔 7-出水管;8-排沉泥管;9-刮渣机;10-水位调节器

8.2.1.2.电解气浮法的气浮装置 1、竖流式电解气浮池（图8—4） 图 8-4 竖流式电解气浮池 1-入流室；2-整流栅；3-电极组；4-出流孔；5-分离室；6-集水孔； 7-出水管；8-排沉泥管；9-刮渣机；10-水位调节器 10 9 4 3 7 2 1 6 8 5 5 排泥 出水 进水

平流式电解气浮池(图8-5) 平流式电解气浮装置的工艺设计 B-21+e ①电流板块数n o+e 式中:B——电解池的宽度,mm 极板面与池壁的净距,取100mm e——极板净距,mm;e=15~20mm q——极板厚度,mm;6=6~10mm

2、平流式电解气浮池（图8—5） 平流式电解气浮装置的工艺设计 ① 电流板块数 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 e B e n + − + =  21

图8-5双室平流式电解气浮池 入流室:2-整流栅:3-电极组:4-出口水位调节器: 5-刮渣机:6一浮渣室;7-排渣阀:8-污泥排除口

图 8-5 双室平流式电解气浮池 1-入流室；2-整流栅；3-电极组；4-出口水位调节器； 5-刮渣机；6-浮渣室；7-排渣阀；8-污泥排除口 i 8 b 1 2 3 8 5 6 7 4 L2 L2 B L H1