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1、第2章污水处理典型设备设计2.8 气浮池,第三节 气浮设备 Air Flotation,教学内容一 气浮类型电解气浮法：原理和设备分散空气气浮法：原理和设备溶解空气气浮法：原理和设备 重点二 加压溶气浮上法的基本原理 难点三 压力溶气气浮法系统的组成和设计 难点,概述,1气浮的定义 在水中形成微小气泡，使水中的悬浮物与微小气泡粘附在一起形成密度小于水漂浮絮体，絮体上浮至水面形成浮渣被刮除，实现固液分离。,A、必须向水中提供足够数量的细微气泡。（气泡理想尺寸为1530m）B、必须使悬浮物呈悬浮状态C、必须使气泡与悬浮物产生粘附作用。（悬浮物具有疏水性质）,2 实现气浮分离的必要条件,固液或液液分
2、离：含油废水的油水分离；回收有用物质：如纸浆、细小纤维等；代替二沉池：不易沉淀或易膨胀的活性污泥；密度接近于1的工业废水的预处理；剩余污泥浓缩,3 气浮法的应用,一 气浮类型,1 电解气浮法(electrolyzed flotation)2 分散空气气浮法(diffused air flotation)3 溶解空气气浮法（dissolved air flotation）,1 电解气浮法,原理：正负电极侵入水中，向水中通入直流电，废水电解产生H2、O2微细气泡。,特点：气泡微细，适用于脆弱的絮状悬浮物；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（10-20m3/h）的工业废水处理,
3、1 电解气浮法,分类：微孔曝气气浮法剪切气泡气浮法（叶轮气浮法）,2 分散空气气浮法,特点：适用于矿物浮选及含油脂、羊毛表面活性剂的废水初级处理。,原理：压缩空气通过具有细孔隙的扩散板或微孔管，使空气以细小气泡的形式进入水中。,(1)微孔曝气气浮法,优点：简单易行缺点：微孔板（管）容易堵塞，气泡较大，效果不高。,（2）剪切气泡气浮法,原理：将空气引入一个高速旋转的叶轮附近，通过叶轮的高速剪切运动，将空气吸入并切割粉碎为细小气泡。,叶轮高速旋转时，在盖板下形成负压，从空气管吸入空气,在叶轮的搅动下，空气被粉碎成细小的气泡，并与水充分混合成为水气混合体，甩出导向叶片之外，在池体内平稳地垂直上升，进
4、行浮选,剪切气泡气浮法适用于处理水量不大、但污染物质浓度较高的废水；用于除油时除油效果达80%左右。,（2）剪切气泡气浮法,3.溶解空气气浮法,原理：使空气在一定压力下溶于水中呈过饱和状态，然后减压条件下析出溶解空气，形成微气泡。分类：溶气真空气浮 加压溶气气浮,真空气浮,原理：空气在常压下溶于水中，在负压下析出,特点：常压下溶解，溶解度小，气泡的释放量小；设备密闭，运行维护都较困难，生产中应用不多。,加压溶气气浮,原理：加压下溶于水中，在常压下析出主要设备：空气饱和设备，空气释放设备，气浮池等流程：全加压溶气流程 部分加压溶气流程 回流加压溶气流程，最常用。,全部原水由泵压入溶气罐；用空压机
5、或射流器向溶气罐压入空气进行溶气；然后经减压释放装置进入气浮池进行固液分离。,全加压溶气流程,0.30.5MPa,全部废水溶气气浮法,将全部废水进行加压溶气，再经减压释放装置进入气浮池，进行气浮分离。,1加压泵 2压力溶气罐 3减压阀 4溶气释放器 5分离区 6刮渣机 7水位调节器 8压力表 9放气阀 10排水区 11浮渣室,空气饱和设备,加压水泵供水和空气压缩机供气到溶气罐，两者充分混合接触，空气在压力下溶入水中。,其装置如下图所示，系统组成包括空气饱和设备、空气释放设备、气浮池、除渣设备等。,空气释放设备,除渣设备,气浮池,部分加压溶气流程,特点：部分入流废水进行加压溶气，其余部分直接进入
6、气浮池。优点：节省电能，溶气水量与溶气罐的容积比全溶气方式小。缺点：如提供同样的空气量，就必须在较高的压力下运行。,部分废水溶气气浮法,它是将部分废水进行加压溶气，其余废水直接进入气浮池，装置如下图所示。,1加压泵 2压力溶气罐 3减压阀 4分离区 5刮渣机 6水位调节器 7压力表 8放气阀,部分回流加压溶气流程,入流废水直接进入气浮池，将部分澄清液进行回流加压,部分回流溶气气浮法,将部分出水进行回流，加压后送入气浮池，而废水则直接送入气浮池中，其装置如下图所示。,1加压泵 2压力溶气罐 3减压阀 4分离区 5刮渣机 6水位调节器 7压力表 8放气阀,刮 渣 设 备,二 加压溶气气浮的基本原理
7、,1 空气在水中的溶解度与压力及温度的关系在一定范围内，温度越低，压力越大，溶解度越大。一定温度下，溶解度与压力成正比 空气从水中析出：气泡核的形成过程与气泡的增长过程。同样的溶解空气，形成的气泡核数量越多，则形成的气泡直径越小，气浮处理效果越好。颗粒气泡”复合体的上浮速度,2 接触吸附原理,LSLGcosGS,在三相接触点上，三个界面的张力总是处于平衡状态：,界面能 E=S：界面张力，N/cm2；S：界面面积，cm2。,在气泡与颗粒附着前，单位界面面积上的界面能之和为：W1=LS+LG附着后，单位面积上的界面能：W2=GS,其界面能降低的数值为：W=W1W2=LS+LGGS将LSLGcosG
8、S代入上式得：W LG(1-cos)W越大，颗粒与气泡粘附得越牢固,挤开气泡与颗粒之间水膜所做的功,讨论：当0，cos1，E0，颗粒不能与气泡相粘附，颗粒完全被水润湿，不能用气浮法分离；当180，cos-1，E2LG,颗粒不被水润湿时，与气泡粘附紧密，最易于用气浮法去除；当90时，颗粒表面疏水性占优势，容易气浮分离。,W LG(1 cos),总结：气浮法只适宜于去除水中的疏水性颗粒，如乳化油；对于亲水性颗粒，就必须投加合适的药剂，改变颗粒的表面性质，可用气浮法分离。,化学药剂的投加对气浮效果的影响,一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化
9、学药剂分为下述几类：,化学药剂的投加对气浮效果的影响,一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：,化学药剂的投加对气浮效果的影响,一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：,化学药剂的投加对气浮效果的影响,一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化学药剂分为下述几类：,化学药剂的投加对气浮效果的影响,一般的疏水性或亲水性的物质，均需投加化学药剂，以改变颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。这些化
10、学药剂分为下述几类：,三 压力溶气气浮法系统的组成和设计,（一）压力溶气气浮法系统的组成和工艺参数,（二）加压溶气气浮的设计计算,压力溶气气浮法系统的组成,压力溶气系统,空气释放系统,气浮池,（一）压力溶气气浮法系统的组成和工艺参数,加压水泵,压力溶气灌,空气供给设备,提升污水，将水、气送至压力溶气灌,在一定的压力(一般0.20.5MPa)下，保证空气能充分地溶于废水中，并使水、气良好混合,空压机和射流器,溶气罐形式,耐压密封钢罐。为了提高溶气量和速度，增大容积利用系率，罐内常设若干隔板或填料。,填料溶气罐的主要工艺参数：过流密度：2500-5000 m3/m2.d；填料高度：0.8-1.3m
11、；液位高度：0.6-1.0m（从罐底计）；承压能力：大于0.6MPa；工作压力：0.30.5MPa。,溶气罐供气方式：a、水泵吸水管吸入空气 b、水泵出水管射流溶气；c、采用空气压缩机供气。,a、水泵吸水管吸入空气,优点:设备简单;缺点:吸入的空气量不能过多，一般不大于吸水体积的10;气泡在水泵内破碎的不够完全，粒径大，气浮效果不好。,b、水泵出水管射流溶气；,射流器构造示意图,由喷嘴射出的高速废水使吸入室形成负压，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，增大了空气在水中的,溶解度。,c、采用空气压缩机供气。,使用广泛，能耗较低,压力溶气气浮法系统的组成,1压力溶气系统
12、,2空气释放系统,3气浮池,（一）压力溶气气浮法系统的组成和工艺参数,加压水泵,压力溶气灌,空气供给设备,提升污水，将水、气送至压力溶气灌,在一定的压力(一般0.20.5MPa)下，保证空气能充分地溶于废水中，并使水、气良好混合,空压机和射流器,减压阀、溶气释放器等,将压力溶气水减压，使溶气水中的气体以微气泡的形式释放出来,平流式气浮池,竖流式气浮池,提供一定的容积和池表面积，使微气泡与水中悬浮颗粒充分混合、接触、黏附，并使带气絮体与水分离。,入流速度小于0.1m/s,(1)平流式气浮池,反应池：废水和混凝剂混合，形成絮体。515min,气浮接触池：絮体与气泡接触12min,气浮分离室：102
13、0min,池身浅，构造简单，运行方便；分离室容积利用率不高,目前最常用，其反应池与气浮池合建。废水进入反应池完全混合后，经挡板底部进入气浮接触室以延长絮体与气泡的接触时间，然后由接触室上部进入分离室进行固液分离。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池深浅、造价低、构造简单、运行方便。缺点是分离部分的容积利用率不高等。,（2）竖流式气浮池,池高可取4-5m，长宽或直径一般在9-10m以内。中央进水室、刮渣板和刮泥耙都安装在中心转轴上，依靠电机驱动匀速旋转。,反应池,气浮接触池,气浮分离室,接触室在中央，水流向四周扩散，水力条件比平流式单侧出流好，但容积利用率低。
14、,竖流式电解气浮装置，如下图所示。,工作过程：原水进入入流室，经过整流栅整流后进入电极组，电极在直流电的作用下使水电解产生细小的氢气泡和氧气泡，气泡粘附水中的固体或液体颗粒后随水流通过出流孔进入分离室，并上浮至水面形成泡沫状浮渣，在刮渣机的作用下刮入浮渣室而排出；出水通过集水孔进入出水管再经过水位调节器排出。不能被分离而沉于分离室底的沉淀物则通过排泥管排出。,分 离 室,分 离 室,竖流式气浮池的基本工艺参数与平流式气浮池相同。其优点是接触室在池中央，水流向四周扩散，水力条件较好。缺点是与反应池较难衔接，容积利用率较低。有经验表明，当处理水量大于150 200m3/h、废水中的可沉物质较多时，
15、宜采用竖流式气浮池。,（二）加压溶气气浮的设计计算,设计内容：气浮所需空气量加压溶气水量溶气罐尺寸气浮池主要尺寸,基本参数,回流比：525。平流式：池深一般为1.5-2.5m，池长L15米，单格宽b10 米，L/b（12）：1，池深与池宽之比大于0.3竖流式：池高可取4-5m，长宽或直径一般在9-10m以内接触室：上升流速10-20mm/s，停留时间60s。分离室：表面负荷通常取5-10m3/m2h。停留时间为10-40min。,1）气浮所需空气量 P48,回流比取530式中：Q气浮池设计水量，m3/h；R试验条件下的回流比，%；ac试验条件下的释气量，L/m3；水温校正系数，取1.1-1.3
16、（主要考虑水的粘滞度影响，试验时水温与冬季水温相差大 者取高值）。,有试验资料时,无试验资料时，可根据气固比（A/S）进行估算,式中：A/S 气固比,g(释放的气体)/g(悬浮固体)，0.005-0.060，一般为0.005-0.006，当悬浮固体浓度较高时取上限，如剩余污泥气浮浓缩时，气固比采用0.03-0.04；1.31mL空气的质量，mg；ca 某一温度下的空气溶解度；f 压力为p时，水中的空气溶解系数，0.5-0.8,通常0.5p0 表压，kPa；qvR 加压水回流量，m3/h；qv 设计水量，m3/h；si 入流废水的悬浮固体浓度,mg/L。,2）加压溶气水量:QR,3）接触室表面积
17、Ac=(Q+QP)/VcVc:接触室水流上升流速，1020mm/s,4）分离室表面积As=(Q+QP)/VsVs:分离室向下平均水流速度，1.53mm/s矩形池：长宽比取（12）：1,5）气浮池净容积H：平均水深，即分离室深一般取1.52.5米；水力停留时间一般1020min；单格宽度不超过10米，长度不超过15米。,6）溶气罐直径I：过流密度空罐：10002000m3/m2.d填料罐：25005000m3/m2.d填料层高度取11.5米罐高2.53米,7）溶气罐高:Z=2Z1+Z2+Z3+Z4,8）空压机额定气量,反应池,气浮接触池,气浮分离室,1 平流式气浮池的设计,有回流的平流式气浮池的
18、计算。,设计计算,1 气浮分离室的主要尺寸,1）分离室的容积 V,2）分离室的总表面积 A1,3）分离室的水深 H1,分离室,Qr),4）分离室的长度 L1 气浮池采用平流式，且为一组两格。为与刮渣机配套，取每格宽度 B3m，则,5）气浮分离室的总高度H,取超高 H20.3m，则,2.接触室的主要尺寸,2)接触室的长度L2 己知接触室的宽度为2B=6m，则,1)接触室的表面积A2,接触池,0.5m,接触室的水深与气浮池相同，即 H1=1.53m。接触室的表面积实际为 A2,接触池停留时间校核：tH1/v2=1.53/72=0.021h=1.27min60s,3.有回流气浮的最终主要尺寸,2)气浮池的总宽度为,3)气浮池的总深度,1)气浮池的总长度L,0.510m,溶气释放器是把在溶气罐工作压力下溶解于水中的空气，在常压条件下以微细气泡的形式释放到气浮接触室的重要装置。它可以代替溶气罐出口处的减压阀。其规格型号见表 3 一 5。,4.溶气释放器的计算,
