气浮实验

实验四气浮实验气浮实验是研究比重近于1或小于1的悬浮颗粒与气泡粘附上升，从而起到水质净化作用的规律，测定工程中所需的某些有关设计参数，选择药剂种类、数量等，以便为设计运行提供一定的理论依据。目的1．进一步了解和掌握气浮净水方法的原理及其工艺流程。2．掌握气浮法设计参数“气固比”及“释气量”的测定方法及整个实验的操作技术。原理气浮净水方法是目前给排水工程中日益广泛应用的一种水处理方法。该法主要用于处理水中比重小于或接近于1的悬浮杂质，如乳化油、羊毛脂、纤维、以及其它各种有机或无机的悬浮絮体等。因此气浮法在自来水厂、城市污水处理厂以及炼油厂、食品加工厂、造纸厂、毛纺厂、印染厂、化工厂等的水处理中都有所应用。气浮法具有处理效果好、周期短、占地面积小以及处理后的浮渣中固体物质含量较高等优点。但也存在设备多、操作复杂、动力消耗大的缺点。气浮法就是使空气以微小气泡的形式出现于水中并慢慢自下而上地上升，在上升过程中，气泡与水中污染物质接触，并把污染物质粘附于气泡上（或气泡附于污染物上）从而形成比重小干水的气水结合物浮升到水面，使污染物质从水中分离出去。产生比重小于水的气、水结合物的主要条件是：l．水中污染物质具有足够的增水性。2．加人水中的空气所形成气泡的平均宜径不宜大于70微米，3．气泡与水中污染物质应有足够的接触时间。气浮法按水中气泡产生的方法可分为布气气浮、溶气气浮和电气浮几种。由于布气气浮一般气泡直径较大，气浮效果较差，而电气浮气泡直径虽不大但耗电较多，因此在目前应用气浮法的工程中，以加压溶气气浮法最多。加压溶气气浮法就是使空气在一定压力的作用下溶解于水，并达到饱和状态，然后使加压水表面压力突然减到常压，此时溶解于水中的空气便以微小气泡的形式从水中逸出来。这样就产生了供气浮用的合格的微小气泡。加压溶气气浮法根据进人溶气罐的水的来源，又分为无回流系统与有回流系统加压溶气气浮法，目前生产中广泛采用后者。其流程如图3-22所示。影响加压溶气气浮的因素很多，如空气在水中溶解量，气泡直径的大小，气浮时间、水质、药剂种类与加药量，表面活性物质种类、数量等。因此，采用气浮法进行水质处理时，常；需通过实验测定一些有关的设计运行参数。。本实验主要介绍由加压溶气气浮法求设计参数“气固比”以及测定加压水中空气溶解效率的“释气量”的实验方法。一、气固比实验气固比A/S乃是设计气浮系统时经常使用的一个基本参数，是空气量与固体物数量的比值，无量纲。定义为：)/()/(/dkgdkgSA进水的固体物减压释放的气体对于上述的有回流系统的加压溶气气浮法，其气固比可表示如下：l．气体以重量浓度C（mg/L）表示时：021/SCCRSA(3-23)2．气体以体积浓度Sa（cm3/L）表示时：0)1(2.1/SfpSRSAa(3-24)式中C1、C2——分别为系统中z、；处气体于水中浓度，mg／L；S0——进水悬浮物浓度，mg／L；Sa——水中空气溶解量；以cm3/L计,C=Saρaρa——空气浓度，当20℃，l个大气压时，ρa=1.2mg/cm3；p——溶气罐内压力；MPaf——比值因素，在溶气罐内压力为P=(0.2～0.4)MPa，温度为20℃时，f≈0.5。气固比不同，水中空气量不同，不仅影响出水水质（SS值），而且也影响成本费用。本实验是改变不同的气固比A/S，，测出水SS值，并绘制出A/S～出水SS关系曲线。由此可根据出水SS值确定气浮系统的A／S值，如图3-23、3-24所示。实验装置见图3-25。步骤及记录l．将某污水加药混凝沉淀，然后取压力溶气罐2/3倍体积的上清液加人压力溶气罐。2．开进气阀门使压缩空气进人加压溶气罐，待罐内压力达到预定压力（一般为0.3～0.4MPa）关进气阀并静置10分钟，使罐内水中溶解空气达到饱和。3．测定加压溶气水的释气量以确定加压溶气水是否合格（一般释气量与理论饱和值之比为0.9以上即可）。4．将500mL已加药并混合好的某污水倒人反应量简（加药量按混凝实验定），并测原污水中的悬浮物浓度。5．当反应桶内已见微小絮体时，开减压阀（或释放器）按预定流量往反应量筒内加溶气水（其流量可根据所需回流比而定），同时用搅拌棒搅动半分钟，使气泡分布均匀。6．观察并记录反应筒中随时间而上升的浮渣界面高度并求其分离速度。7．静止分离约10—30分钟后分别记录清液与浮渣的体积。8．打开排放阀门分别排出清液和浮渣，并测定清液和浮渣中的悬浮物浓度。9．按几个不同回流比重复上述实验即可得出不同的气固比与出水水质SS值。记录见表3-23、表3-24。表3-23气固比与出水水质记录表内容实验号原污水压力溶气水出水浮渣水温℃pH值体积VemL加药名称加药量%悬浮物mg/L体积mL压力Mpa释气量mL气固比A/S回流比R悬浮物mg/L去除率%体积V1mL体积V2mL悬浮物mg/L表3-24浮渣高度与分离时间记录表t(min)H(cm)H-h(cm)V2(L)V2/V1×100%表3-23气固比为[g（气体）/g（固体）]即每去除1克固体所需的气量。一般为了简化计算也可用L（气体）/g（悬浮物），计算公式如下：QSSaWSA/式中A——总释气量，L；S——总悬浮物量，g；a——单位溶气水的释气量，mL/L水；W——溶气水的体积，L；SS—一原水中的悬浮物浓度，mg／L；Q——原水体积，L。成果整理1．绘制气固比与出水水质关系曲线，并进行回归分析。2．绘制气固比与浮渣中固体浓度关系曲线。二、释气量实验影响加压溶气气浮的因素很多，其中溶解空气量的多少，释放的气泡直径大小，是重要的影响因素。空气的加压溶解过程虽然服从亨利定律，但是由于溶气罐形式的不同，溶解时间、污水性质的不同，其过程也有所不同。此外。由于减压装置的不同，溶解气体释放的数量，气泡直径的大小也不同。因此进行释气实验对溶气系统、释气系统的设计、运行均具有重要意义。实验设备及用具实验装置如图3－26所示。步骤与记录1．打开气体计量瓶的排气阀，将释气瓶注入清水至计量刻度，上下移动水位调节瓶，将气体计量瓶内液位调至零刻度，然后关闭排气阀。2．当加压溶气罐运行正常后，打开减压阀和分流阀，使加压溶气水从分流口流出，在确认流出的加压溶气水正常后，开人流阀，关分流阀，使加压溶气水进入释气瓶内。3．当释气瓶内增加的水达到100—200mL后，关减压阀和入流阀并轻轻摇晃释气瓶，使加压溶气水中能释放出的气体全部从水中分离出来二4．打开释气瓶的排放问，使瓶中液位降回到计量刻度，同时准确计量排出浓的体积。5．上下移动水位调节瓶，使调节瓶中的液位与气体计量瓶中的液位处于同一水平线上，此时记录的气体增加量即所排人释放瓶中加压溶气水的释气量。实验记录如表3-25示。%100%理论释气量释气量溶气效率表3-25释气量实验记录内容实验号加压溶气水释气压力（Mpa）体积(L)水温(℃)理论释气量(mL/L)释气量(mL)溶气效率（%）注：表中理论释气量V=KTP，释气量V=KTPW（mL）式中P——空气所受的绝对压力，以MP计；W——加压溶气水的体积（L）；KT—温度溶解常数，见表3-26。表3-26不同温度时的Kt值温度℃01020304050KT值0.0380.0290.0240.0210.0180.016成果整理1．完成释气量实验，并计算溶气效率。2．有条件的话，利用正交实验法组织安排释气量实验，并进行方差分析，指出影响溶气效率的主要因素。思考题1．气浮法与沉淀法有什么相同之处？有什么不同之处？2．气固比成果分析中的二条曲线各有什么意义？3．当选定了气固比和工作压力以及溶气效率时，试推出求回流比R的公式。