水质工程学47气浮

4.7气浮将空气通入水中，使水中产生大量的微细气泡，使微小气泡与水中悬浮物粘附在一起，形成密度小于水的浮体，在浮力作用下上浮至水面，实现固液或液液分离。气泡与颗粒物的粘附当废水中有气泡存在时，并非所有的颗粒都能粘附上去，它们能否与气泡粘附取决于水对该颗粒的表面性质(即颗粒的润湿性)。在静止状态下，当气、液、固三相接触时，在气-液界面张力线和固-液界面张力线之间的夹角（对着液相的），称为润湿角，用θ表示

θ<90°者为亲水性物质;θ>90°者为疏水性物质。LS＋LGcos＝GS在三相接触点上，三个界面的张力总是处于平衡状态：接触吸附原理界面能和界面张力一样也有降低到最小的趋势。当废水中有气泡存在时，悬浮颗粒就力图粘附在气泡上而降低其界面能。界面能：E=σ·Sσ：界面张力，N/cm2；

S：界面面积，cm2。

关于界面能：在气泡与颗粒附着前，单位界面面积上的界面能之和为：

W1=σLS+σLG附着后，单位面积上的界面能：W2=σGS其界面能变化的数值为：W=W2－W1=LGS－LS－LG将LS＋LGcos＝GS代入上式得：W＝LG(cos－1)△W越大，越有利于颗粒与气泡粘附

当颗粒完全被水润湿时，θ→0°，cosθ→1，△E→0，颗粒不能与气泡相粘附，因此也就不能用气浮法分离；当颗粒完全不被水润湿时，θ→180°，cosθ→-1，△E→2σLG,颗粒与气泡粘附紧密，最易于用气浮法去除；当θ<90°时，颗粒表面仍是亲水性占优势，不容易气浮分离;当θ>90°时，cosθ为负值，颗粒表面疏水性占优势，容易气浮分离；W＝LG(cos－1)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（如纸浆纤维、煤粒、重金属离子等），就必须投加合适的药剂（浮选剂），改变颗粒的表面性质（即改善颗粒表面的亲水性能），可用气浮法分离。对于颗粒很细小的微粒，直接气浮效果较差，可投加混凝剂以提高其气浮效果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：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状体以吸附、截留气泡，加速颗粒上浮。

浮选剂大多数由极性-非极性分子组成。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。浮选剂的种类有松香油、石油、表面活性剂、硬脂酸盐等。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：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

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：混凝剂浮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

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：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

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：混凝剂浮选剂助凝剂抑制剂调节剂

主要是调节污水的pH，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。按生产细微气泡的方法分微气泡曝气气浮法

剪切气泡气浮法

加压溶气气浮法真空气浮法电解气浮法分散空气气浮法

溶解空气气浮法

气浮法的类型电解气浮法是将正负极相间的多组电极浸泡在废水中，当通以直流电时，废水电解，正负两级间产生的氢和氧的细小气泡粘附于悬浮物上，将其带至水面而达到分离的目的。电解气浮法产生的气泡小于其他方法产生的气泡，故特别适用于脆弱絮状悬浮物。电解浮上法的表面负荷通常低于4m3/(m2·h)。电解气浮法主要用于工业废水处理方面，处理水量约在10~20m3/h。由于电耗高、操作运行管理复杂及电极结垢等问题，较难适用于大型生产。电解气浮法

电解气浮法

微气泡曝气气浮法剪切气泡气浮法压缩空气引入到靠近池底处的微孔板，并被微孔板的微孔分散成细小气泡将空气引入到一个高速旋转混合器或叶轮机的附近，通过高速旋转混合器的高速剪切，将引入的空气切割成细小气泡分散空气浮上法用于矿物浮选，也用于含油脂、羊毛等污水的初级处理及含有大量表面活性剂的污水处理分散空气气浮法

微气泡曝气气浮法剪切气泡气浮法从溶解空气和析出条件来看加压溶气气浮法：空气在加压条件下溶解，常压下使过饱和空气以微小气泡形式释放出来需要溶气罐、空压机或射流器、水泵等设备真空气浮法：空气在常压下溶解，真空条件下释放优点：无压力设备缺点：溶解度低，气泡释放有限，需要密闭设备维持真空，运行维护困难溶解空气气浮法

真空浮上法加压溶气气浮法加压溶气气浮法系统主要由水泵、溶气罐、气浮池、刮渣机等设备构成。加压溶气气浮法根据加压溶气水的来源不同可分为三种基本流程：全加压溶气部分加压溶气部分回流加压溶气部分溶气加压气浮法压力溶气气浮法系统的组成压力溶气系统气浮池

空气释放系统压力溶气罐溶气释放装置加压水泵附属设备溶气水管路空气供给设备压力溶气系统压力溶气罐附属设备加压水泵空气供给设备

加压水泵的作用是提升污水，将水、气以一定压力送至压力溶气罐，其压力的选择应考虑溶气罐压力和管路系统的水力损失两部分。压力溶气系统压力溶气罐附属设备加压水泵空气供给设备压力溶气罐的作用是使水与空气充分接触，促进空气的溶解。溶气罐的形式有多种，如下图所示，其中以罐内填充填料的溶气罐效率最高。压力溶气系统压力溶气罐附属设备加压水泵

影响填料溶气罐效率的主要因素为：填料特性填料层高度罐内液位高布水方式温度

填料溶气罐的主要工艺参数为：过流密度：2500~5000m3/(m2·d)填料层高度：0.8~1.3m液位的控制高：0.6~1.0m（从罐底计）溶气罐承压能力：>0.6MPa空气供给设备

空气释放系统是由溶气释放装置和溶气水管路组成。溶气释放装置的功能是将压力容器水减压，使溶气水中的气体以微气泡的形式释放出来，并能迅速、均匀地与水中的颗粒物质粘附。常用的溶气释放装置有减压阀、溶气释放喷嘴、释放器等。

空气释放系统

气浮池的功能是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、粘附，并使带气颗粒与水分离。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。气浮池的有效水深通常为2.0~2.5m，一般以单格宽度不超过10m、长度不超过15m为宜。废水在反应池中的停留时间与混凝剂种类、投加量、反应形式等因素有关，一般为5~15min。为避免打碎絮体，废水经挡板底部进入气浮接触室时的流速应小