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氣浮加壓溶氣氣浮的基本概念和原理

發表時間:2018-11-15 08:31:37

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氣浮處理法就是向廢水中通人空氣,并以微小氣泡形式從水中析出成為載體,使廢水中的乳化油、微小懸浮顆粒等污染物質粘附在氣泡上,隨氣泡一起上浮到水面,形成泡沫一氣、水、顆粒(油)三相混合體,通過收集泡沫或浮渣達到分離雜質、凈化廢水的目的。浮選法主要用來處理廢水中靠自然沉降或上浮難以去除的乳化油或相對密度接近于1的微小懸浮顆粒。

(一)基本概念 

氣浮處理法就是向廢水中通人空氣,并以微小氣泡形式從水中析出成為載體,使廢水中的乳化油、微小懸浮顆粒等污染物質粘附在氣泡上,隨氣泡一起上浮到水面,形成泡沫一氣、水、顆粒(油)三相混合體,通過收集泡沫或浮渣達到分離雜質、凈化廢水的目的。浮選法主要用來處理廢水中靠自然沉降或上浮難以去除的乳化油或相對密度接近于1的微小懸浮顆粒。

 

(二)氣浮的基本原理 

1.帶氣絮粒的上浮和氣浮表面負荷的關系 

粘附氣泡的絮粒在水中上浮時,在宏觀上將受到重力G浮力F等外力的影響。帶氣絮粒上浮時的速度由牛頓第二定律可導出,上浮速度取決于水和帶氣絮粒的密度差,帶氣絮粒的直徑(或特征直徑)以及水的溫度、流態。如果帶帶氣絮粒中氣泡所占比例越大則帶氣絮粒的密度就越小;而其特征直徑則相應增大,兩者的這種變化可使上浮速度大大提高。

然而實際水流中;帶氣絮粒大小不一,而引起的阻力也不斷變化,同時在氣浮中外力還發生變化,從而氣泡形成體和上浮速度也在不斷變化。具體上浮速度可按照實驗測定。 根據測定的上浮速度值可以確定氣浮的表面負荷。而上浮速度的確定須根據出水的要求確定。

2.水中絮粒向氣泡粘附 

如前所述,氣浮處理法對水中污染物的主要分離對象,大體有兩種類型即混凝反應的絮凝體和顆粒單體。氣浮過程中氣泡對混凝絮體和顆粒單體的結合可以有三種方式,即氣泡頂托,氣泡裹攜和氣粒吸附。顯然,它們之間的裹攜和粘附力的強弱,即氣、粒(包括絮廢體)結合的牢固程度與否,不僅與顆粒、絮凝體的形狀有關,更重要的受水、氣、粒三相界面性質的影響。水中活性劑的含量,水中的硬度,懸浮物的濃度,都和氣泡的粘浮強度有著密切的聯系。氣浮運行的好壞和此有根本的關聯。在實際應用中質須調整水質。

3.水中氣泡的形成及其特性 

形成氣泡的大小和強度取決于空氣釋放時各種用途條件和水的表面張力大小。(表面張力是大小相等方向相反,分別作用在表面層相互接觸部分的一對力,它的作用方向總是與液面相切。) 

(1)氣泡半徑越小,泡內所受附加壓強越大,泡內空氣分子對氣泡膜的碰撞機率也越多、越劇烈。因此要獲得穩定的微細泡,氣泡膜強度要保證。 

(2)氣泡小,浮速快,對水體的擾動小,不會撞碎絮粒。并且可增大氣泡和絮粒碰撞機率。但并非氣泡越細越好,氣泡過細影響上浮速度,因而氣浮池的大小和工程造價。此外投加一定量的表面活性劑,可有效降低水的表面張力系數,加強氣泡膜牢度,r也變小。 

(3)向水中投加高溶解性無機鹽,可使氣泡膜牢度削弱,而使氣泡容易破裂或并大。 

4、表面活性劑和混凝劑在氣浮分離中的作用和影響 

(1)表面活性物質影響 

如水中缺少表面活性物質時,小氣泡總有突破泡壁與大泡并合的趨勢,從而破壞氣浮體穩定。此時就需要向水中投加起泡劑,以保證氣浮操作中氣泡的穩定。所謂起泡劑,大多數是由極性一非極性分子組成的表面活性劑,表面活性劑的分子結構符號一般用0表示,圓頭端表示極性基,易溶于水,伸向水中(因為水是強極性分子);尾端表示非極性基,為疏水基,伸人氣泡。由于同號電荷的相斥作用,從而防止氣泡的兼并和破滅,增強了泡沫穩定性,因而多數表面活性劑也是起泡劑。 

對有機污染物含量不多的廢水進行氣浮法處理時,氣泡的分散度和泡沫的穩定性可能時是必須的(例如飲用水的氣浮過濾)。但是當其濃度超過一定限度后由于表面活性物質增多,使水的表面張力減小,水中污染粒子嚴重乳化,表面電位增高,此時水中含有與污染粒子相同荷電性的表面活性物的作用則轉向反面,這時盡管起泡現象強烈,泡沫形成穩定;但氣一粒粘附不好,氣浮效果變低。因此,如何掌握好水中表面活性物質的最佳含量,便成為氣浮處理需要探討的重要課題之一。 

(2)混凝劑投加產生的帶電絮粒

對含有細分散親水性顆粒雜質(例如紙漿、煤泥等)的工業廢水,采用氣浮法處理時,除應用前述的投加電解質混凝劑進行表面電中和方法外,還可向水中投加(或水中存在)浮選劑,也可使顆粒的親水性表面改變為疏水性,并能夠與氣泡粘附。當浮選劑(亦屬二親分子組成的表面活性物)的極性端被吸附在親水性顆粒表面后,其非極性端則朝向水中,這樣具有親水性表面的物質即轉變為疏水性,從而能夠與氣泡粘附,并隨其上浮到水面。 

浮選劑的種類很多,使用時能否起作用,首先在于它的極性端能否附著在親水性污染物質表面,而其與氣泡結合力的強弱,則又取決于其非極性端鏈的長短。 

如分離洗煤廢水中煤粉時所采用的浮選劑為脫酚輕油、中油、柴油、煤油或松油等 。



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