气浮设备
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固液分离气浮法理论基础

固液分离气浮法理论基础

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        上浮是一种广泛应用于固液分离或液液分离的方法,是废水处理中不可缺少的处理方法。上浮法通过在水中通入空气,产生高度分散的微气泡,以气泡为载体,黏附肺水肿密度接近于水是固体或液体污染物,形成密度小于水的气浮体,利用浮力从废水中除去相对密度比废水小的悬浮物质,同时改善水质。
        在上浮法中使用较普遍的是气浮法,就是向废水中通入空气,然后降低压力,使空气呈细小气泡形成向水面上升,把吸附在气泡表面的悬浮物带到水面。为改善水中悬浮物与微细气泡的黏结程度,通常还需要同时向水中加入混凝剂或浮选剂。
        气浮法可用于废水在靠自然沉淀难以去除的悬浮物,如石油工业、煤气站、化工废水中所含的悬浮油和乳化油类,毛纺工业洗毛废水中所含的羊毛脂及洗涤剂,食品工业废水中所含的油脂,选煤车间废水中的细煤粉,以及相对密度接近1的固体颗粒,如造纸废水中的纸浆、纤维及填料、纤维工业废水中的细小纤维等。在给水处理中,气浮法也可用来进行固液分离,特别是含藻类多的低温低浊的湖水,处理效果较好。
        上浮法处理过程包括微小气泡的产生、微小气泡与污染物的黏附以及上浮分离等步骤。使用上浮法处理工艺必须满足三个级部条件,也就是废水中的被处理污染物必须呈现悬浮状态、废水中不需通入足量的微细微气泡、气泡和悬浮物颗粒必须产生黏附作用。
(1) 废水中的污染物性质
废水中如果含有疏水性较强的物质,不投加化学药剂即可获得较理想的固液分离效果。如果污染物为疏水性不强或亲水性物质,就需要向废水中投加化学药剂来改变颗粒的表面性质,以增加气泡与污染物质的吸附性。添加的化学药剂有混凝剂、浮选剂、助凝剂、抑制剂、调节剂。
(2) 气泡的产生
产生气泡常用的方法有电解、分散空气和溶解空气再释放三种。
在中小规模的工业废水处理中所使用的气泡主要通过电解产生,向水中通入直流电,废水别电解产生H2、O2和CO2等气体,形成气泡。电解法产生的气泡微细、密度小,浮升过程不会引起废水紊流,浮载能力大,适合于脆弱絮凝体的分离。但电耗大,且电极板易结垢。
分散空气主要有三种方法:1利用粉末冶金、素烧陶瓷或塑料制成微孔板,然后通过微孔板将空气分散为小气泡,这种方法简单易行,但气泡直径大,容易引起水量流紊流,微孔板易堵塞;2利用鼓风机将空气引入一个高速旋转的叶轮附近,通过叶轮的剪切运动,将吸入的空气分散为小气泡,该法适用于悬浮物浓度高的废水,如含油脂、羊毛等废水处理;3利用水泵吸入分散空气,这种方法的优点是设备简单,缺点是吸气量小,不超过进水量的10%。
溶解空气再释放是指在压力下使空气容易水并呈饱和状态,然后骤然降低废水压力,使溶解的空气以微小气泡从水中析出,在析出过程中气泡与悬浮物黏附,达到废处理的目的。该法即为溶解空气上浮法,可根据气泡从水中析出时所处的压力不同分为真空上浮法好加压溶气上浮法两种,气泡的负压下析出叫作真空上浮法,在常压下析出叫作加压溶气上浮法。
(3) 悬浮颗粒与气泡的黏附作用
悬浮颗粒与气泡黏附作用有两种形式:1絮凝体内裹带着微细气泡;2气泡与悬浮颗粒之间由于界面张力而吸附。
气泡能否与悬浮颗粒发生附着作用主要取决于颗粒的表面性质,若颗粒易被水润湿,则称为颗粒为亲水性物质;如颗粒不易被水润湿,则为疏水性物质。颗粒的润湿性程度常用气、液、固三相互相接触时形成的接触角的大小来解释。在静置状态下,当气、液、固三相互相接触时,每两相之间就存在界面张力,三相构成一个平衡体系,三相间的吸附界面张力线之间的夹角称为平衡接触角。在三相接触点上,三个面张力处于平衡状态,当接触角等于0时,固体表面被润湿;当接触角等于180°时,固体颗粒被水润湿;接触角小于90°的物质称为亲水性物质,接触角大于90°的物质为疏水性物质。