(4)气浮理论培训

北京清大国华环保科技有限公司河南危险废物处置中心物化处理系统基础理论培训（四）气浮理论1.气浮处理的理论基础2.水中气、粒的粘附着力计算3.气浮的方法，系统及计算4.物化车间的气浮设备1.气浮处理的理论基础将空气通入水中，并以微小气泡析出，使水中固体杂质粘附气泡一同上浮至水面分离。1.1气浮流程气＋污水→气粒吸附→泡沫→分解含油污水中的油可通过1.隔油池2.粗粒化3.气浮来去除1.2气浮条件去除比重近于1，直径≤60μ悬浮物（大于60μ的可下沉）①气粒吸附－属物理吸附。吸附放热，低温吸附效果较好极性相同，吸附效果较好（气泡是疏水性物质，即非极性）物理性质相同，吸附效果较好。②吸附对象－吸附疏水性物质疏水性物质－难为水润湿的物质，可以直接吸附。亲水性物质－容易被水润湿的物质，需要转为疏水性物质。③表面活性剂—可以疏水－亲水相互转移表面活性剂由极性－非极性分子组成，分子一端呈亲水性，另一端呈疏水性，也叫二亲分子。a.表面活性剂对于亲水性物质有利，亲水性物质转为疏水性。b.表面活性剂对于疏水性物质不利，疏水性物质转为亲水性。2.水中气、粒的粘附着力计算在液、气、粒三相表面上，产生的表面力不同，其粘附着力也不同。2.1表面能液体表面分子与内部分子受到的分子引力不同，表面分子所受到的力不平衡，该力把表面分子拉向液体内部，力图缩小表面积，减少表面能。2.2表面能的物理现象表面能力图使自由表面积最小，从而表面能最小。液体内部分子引力使液体呈球状，减少表面积，避免展开。2.3表面能大小计算设液、气、固三相分别为1、2、3，σ表示表面能则液－固，液－气，气－固分别用σ13、σ12、σ23表示根据热力学已知：界面能＝表面能×界面面积s－界面面积（cm2），取单位面积为1进行计算颗粒和气泡粘附前其表面能之和（米格／厘米）颗粒和气泡粘附后其表面能（米格／厘米）吸附前后界面能减少值为sw12131w232w23121321代入上式：θ—接触角分析：1）△W越大，吸附越容易进行。2）当接触角θ→0时，cosθ→1，1－cosθ→0，气固不易吸附。3）当接触角θ→180°时，cosθ→－1，1－cosθ→2，气固易吸附。4）接触角可判断物质被水润湿的性质，＜90°为亲水性物质，不容易吸附，＞90°为疏水性物质，容易吸附。)cos1(cos)180cos()180cos(121212121223122312231213＝＝＋＝＋＝w2.4气泡的稳定性1）加入表面活性剂使气泡壁变厚，防止破碎。（外包一层水摸）2）加入表面活性剂使液体表面蒸发量减少，浮渣稳定。（吸附水膜变厚，减少蒸发量）3）根据气泡与内压的关系式：r－气泡半径、σ12－水气的表面张力、P－气泡的内压力。当气泡内压一定时，水的表面张力越大，气泡直径越大；当气量一定时，气泡直径↑，表面积↓，不易吸附。气泡大小应一致，否则小气泡内压大，大气泡内压小，小气泡易进入大气泡合并。4）气泡越小越密集，效果越好。Pr1222.5混凝剂与表面活性剂的影响1）混凝剂－Al2(SO4)3，FeCl3，Fe2(SO4)3，可吸附水中固体使其凝聚，压缩双电层，ξ↓，相互聚合，生成一些大的絮凝体。2）表面活性剂－两亲分子，①对亲水性物质有利，对疏水性物质不利。②投量↑，气液界面张力σ12↓，泡沫稳定。③投量↑，ζ↑，疏水杂质严重乳化，影响吸附。④投量↓，σ12↑，使气固吸附牢固。3.气浮的方法，系统及计算将产生气泡的方法分为布气气浮，溶气气浮，电气浮。3.1布气气浮－利用机械剪切力，将混于水中的空气粉碎成细小的气泡。（第一代气浮）1）水泵吸水管吸入气浮设备简单，但会破坏水泵工作特性。吸入空气不能过多，不大于吸水量10％。2）射流气浮（需水泵扬程大，耗电量高，已淘汰）采用吸水带气的射流器，向污水中吸入空气进行气浮。3）扩散板气浮（停止曝气时易堵，主要应用于给水，污水中已淘汰）压缩空气通过具有微细孔隙的扩散板，使空气以细小气泡形式逸出，进行气浮。4）叶轮气浮电动机带动叶轮高速旋转，空气进入水中被叶轮打碎成为细小气泡。3.2溶气气浮（第二代气浮）空气在一定压力下，溶解于水中，并达到过饱和状态，然后突然减压，溶解于水中的空气以微小形状从水中折出，进行气浮。1）加压溶气气体①工作特征污水由水泵加压3－4压力，在压力管上进入压缩空气，水气混合体在溶气罐内停留一定时间进行溶气，然后经减压阀进入气浮池气浮。②工艺流程常用的加压溶气有：全加压溶气，部分加压溶气和部分回流加压溶气。2）溶气真空气浮气浮池在负压下工作，空气在常压下和加压下溶于水中，溶于水中的空气在负压下过饱和，大量空气会折出形成气泡上浮。（但浮渣不能出来，出水必须靠水泵抽，且不易检修）3.3电气浮将含有电解质的污水作为电解介质通入直流电进行电解，可同时发生三种效应，电解氧化，电解混凝和电解气浮，当选用不溶性电极可充分发挥电解气浮效应。目前气浮设备的介绍目前含油污水的处理方法有重力分离法、气浮法、电解法、膜分离法等，其中气浮法油水分离效率高、对悬浮油类的去除率可达70%以上，工艺较为成熟，正广泛应用于油田废水、石油化工废水的处理中。气浮法的原理气浮法的原理是设法在水中通过某种方式产生大量的微细气泡，使其与水中的固体或液体杂质颗粒粘附，形成整体密度小于水的气浮体，在浮力的作用下上浮至水面形成浮渣，从而进行固-液或液-液分离。按产生微气泡方式的不同，气浮法分为电解气浮法、散气气浮法、溶气气浮法三种，溶气气浮法是目前应用最广泛的一种气浮工艺。物化车间所用气浮设备介绍溶气气浮：该设备采用进口溶气泵，边吸水边吸气，泵内加压混合，气液溶解效率比传统溶气工艺高3倍以上，细微气泡≤30um。溶气泵可取代循环泵、空压机等组成的复杂系统，容易实现自动控制，易操作易维护、噪音低，具有结构简单、耗电省、操作管理方便等优点。物化车间气浮设备的特点1．采用进口气液两相溶气装置，溶气效果好，设备稳定性高，能耗低，故障率低。溶气系统是气浮设备的核心单元，在常规加压溶气气浮工艺中，溶气系统占气浮过程能量消耗的50%，因此优化溶气系统的设计对减少气浮工艺的运行费用至关重要的。目前的加压溶气方式最常用的是空压机-溶气灌，由于溶气罐水位与气位的相对位置不便控制，导致气浮的效果时好时差，即使采用自动控制，如水位自动控制器或压力自动控制器，也难以达到理想的处理效果，同时空压机由于频繁启动，容易损坏。2．特有的智能加药系统，可以根据水质的变化，实时调整加药量，有效降低运行中的药剂费用。针对气浮工艺中加药量不易控制，容易造成药剂浪费的问题，我公司开发出智能加药系统。该智能加药系统采用模糊算法，可以根据水质的变化，实时调整气浮系统的加药量，可以有效降低运行中的药剂费用。北京清大国华环保科技有限公司