气浮工艺的分类

2020-11-18 09:01:07 lusen 1

  气浮净水工艺已开发出多种形式。按其产生气泡方式可分为:布气法气浮(包括转子碎气法、微孔布气法,叶轮散气浮选法等); 溶解空气气浮(包括真空气浮法,压力气浮法的全溶气式、部分溶气式及部分回流溶气式);电解气浮法;生化气浮法(包括生物产气浮法,化学产气气浮)。
 
  一、布气气浮
 
  布气气浮是利用机械剪切力,将混合于水中的空气碎成细小的气泡,以进行气浮的方法。按粉碎气泡方法的不同,布气气浮又分为:水泵吸水管吸气浮、射流气浮、扩散板曝气浮选以及叶轮气浮等四种。
 
  a、水泵吸水管吸人空气气浮
 
  这是最简单的一种气浮方法。由于水泵工作特性的限制,吸人的空气量不宜过多, 一般不大于吸水量的10%(按体积计),否则将破坏水泵吸水管的负压工作。另外,气泡在水泵内被破碎的不够完全,粒度大,气浮效果不好,这种方法用于处理通过除油池后的含油废水,除油效率一般为50%~65%。
 
  b、射流气浮
 
  采用以水带气射流器向废水中混入空气进行气浮的方法。射流器由喷嘴射出的高速水流使吸人室形成负压,并从吸气管吸人空气,在水气混合体进入喉管段后进行激烈的能量交换,空气被粉碎成微小气泡,然后直人扩散段,动能转化为势能,进一步压缩气泡、增大了空气在水中的溶解度,最终进入气浮池中进行气水分离。射流器各部位的尺寸及有关参数,一般都是通过试验来确定其最佳尺寸的。
 
  c、扩散板曝气气浮
 
  这种布气浮比较传统,压缩空气通过具有微细孔隙的扩散板或扩散管,使空气以细小气泡的形式进入水中,但由于扩散装置的微孔过小易于堵塞。若微孔板孔径过大,必须投加表面活性剂,方可形成可利用的微小气泡,从而导致该种方法使用受到限制。但近年研制、开发的弹性膜微孔曝气器,克服了扩散装置微孔易堵或孔径大等缺点,用微孔弹性材料制成的微孔盘起到扩张、关闭作用。
 
  d、叶轮气浮
 
  叶轮在电机的驱动下高速旋转,在盖板下形成负压吸入空气,废水由盖板上的小孔进入, 在叶轮的搅动下,空气被粉碎成细小的气泡,并与水充分混合成水气混合体经整流板稳流后,在池体内平稳地垂直上升,进行气浮。形成的泡沫不断地被缓慢转动的刮板刮出槽外。
 
  叶轮直径一般多为200~400mm,最大不超过600~700mm。叶轮的转速多采用900~1500r/min,圆周线速度则为10~15m/s。气浮池充水深度与吸气量有关一般为1.5~2.0m但不超过3m。叶轮与导向叶片间的间距也能够影响吸气量的大小,实践证明,此间距超过8mm将使进气量大大降低。
 
  这种气浮设备适用于处理水量小,而污染物质浓度高的废水。除油效果一般可达80%左右,布气气浮的优点是设备简单,易于实现。但其主要的缺点是空气被粉碎的不够充分,形成的气泡粒度较大,一般都不小于0.1mm。这样,在供气量一定的条件下,气泡的表面积小,而且由于气泡直径大,运动速度快,气泡与被去除污染物质的接触时间短,这些因素都使布气浮达不到高效的去除效果。

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 二、溶气气浮
 
  根据废水中所含悬浮物的种类、性质、处理水净化程度和加压方式的不同,基本流程有以下三种。
 
  a、全流程溶气气浮法
 
  全流程溶气气浮法是将全部废水用水泵加压,在泵前或泵后注入空气。在溶气罐内,空气溶解于废水中,然后通过减压阀将废水送人气浮池。废水中形成许多小气泡粘附废水中的乳化油或悬浮物而逸出水面,在水面上形成浮渣。用刮板将浮渣连排入浮渣槽,经浮渣管排出池外,处理后的废水通过溢流堰和出水管排出。
 
  全流程溶气气浮法的优点:①溶气量大,增加了油粒或悬浮颗粒与气泡的接触机会;②在处理水量相同的条件下,它较部分回流溶气气浮法所需的气浮池小,从而减少了基建投资。但由于全部废水经过压力泵,所以增加了含油废水的乳化程度,而且所需的压力泵和溶气罐均较其他两种流程大,因此投资和运转动力消耗较大。
 
  b、部分溶气气浮法
 
  部分溶气气浮法是取部分废水加压和溶气,其余废水直接进入气浮池并在气浮池中与溶气废水混合。其特点为:①较全流程溶气气浮法所需的压力泵小,故动力消耗低;②压力泵所造成的乳化油量较全流程溶气气浮法低:③气浮池的大小与全流程溶气气浮法相同,但较部分回流溶气气浮法小。
 
  c、部分回流溶气气浮法
 
  部分回流溶气气浮法是取一部分除油后出水回流进行加压和溶气,减压后直接进入气浮池,与来自絮凝池的含油废水混合和气浮。回流量一般为含油废水的25%~100%。其特点为:①加压的水量少,动力消耗省;②气浮过程中不促进乳化;③矾花形成好,出水中絮凝也少;④气浮池的容积较前两种流程大。为了提高气浮的处理效果,往往向废水中加入混凝剂或气浮剂,投加量因水质不同而异,一般由试验确定。

d、加压溶气气浮法的主要设备
 
  压力溶气气浮法工艺主要由三部分组成,即压力溶气系统、溶气释放系统及气浮分离系统。
 
  (A)压力溶气系统。它包括水泵、空压机、压力溶气罐及其它附属设备。其中压力溶气罐是影响溶气效果的关键设备。
 
  采用空压机供气方式的溶气系统是目前应用最广泛的压力溶气系统。气浮法所需空气量较少,可选用功率小的空压机,并采取间歇运行方式。此外空压机供气还可以保证水泵的压力不致有大的损朱。一般水泵至溶气罐的压力约0.5MPa,因此可以节省能耗。
 
  (B)溶气释放系统。它一般是由释放器(或穿孔管、减压阀)及溶气水管路所组成。溶气释放器的功能是将压力溶气水通过消能、减压,使溶入水中的气体以微气泡的形式释放出来,并能迅速而均匀地与水中杂质相粘附。
 
  对溶气释放器的具体要求是:
 
  充分地减压消能,保证溶人水中的气体能充分地全部释放出来;
 
  消能要符合气体释出的规律,保证气泡的微细度,增加气泡的个数,增大与杂质粘附的表面积,防止微气泡之间的相互碰撞而使气泡扩大;
 
  创造释气水与待处理水中絮凝体良好的粘附条件,避免水流冲击,确保气泡能迅速均匀地与待处理水混合,提高"捕捉"机率;
 
  为了迅速地消能,必须缩小水流通道,故必须要有防止水流通道堵塞的措施;
 
  构造力求简单,材质要坚固、耐腐蚀,同时要便于加工、制造与拆装,尽量减少可动部件,确保运行稳定、可靠;
 
  溶气释放器的主要工艺参数为:释放器前管道流速:1m/s以下,释放器的出口流速以0.4~0.5m/s为宜;冲洗时狭窄缝隙的张开度为5mm;每个释放器的作用范围30~100cm。
 
  气浮分离系统。它一般可分为三种类型即平流式、竖流式及综合式。其功能是确保一定的容积与池的表面积,使微气泡群与水中絮凝体充分混合、接触、粘附,以保证带气絮凝体与清水分离。
 
  评价溶气系统的技术性能指标主要有两个即溶气效率和单位能耗。到目前为止双膜理论解释气体传质于液体还是比较接近于实际的。根据双膜理论,对于难溶气体决定传质过程的主要阻力来自液膜,而气膜中的传质阻力与之相比,可以忽略而不计。即要强化溶气过程,除应有足够的传质推动力外,关键在于扩大液相界面或减薄液膜厚度。但实际上在紊流剧烈的自由界面上是难以存在稳定的层流膜。因此便出现了随机表面更新理论,这种理论增加了表面更新速率,即在考虑气液接触界面传质时,引入了气相、液相在单位时间内因涡流扩散而流入气、液更新界面的传质因素,从而使理论和实际更为接近。
 
  三、电解气浮气浮工艺
 
  电解气浮法对废水进行电解,这时在阴极产生大量的氢气泡,氢气泡的直径很小,仅有20~100微米,它们起着气浮剂的作用。废水中的悬浮颗粒粘附在氢气泡上,随其上浮,从而达到了净化废水的目的。与此同时,在阳极上电离形成的氢氧化物起着混凝剂的作用,有助于废水中的污泥物上浮或下沉。
 
  电解气浮法的优点是:能产生大量小气泡;在利用可溶性阳极时,气浮过程和混凝过程结合进行;装置构造简单,是一种新的废水净化方法。
 
  这是最近几年在水处理领域才出现的二种工艺,由于这种方法具有设备简单;管理方便;运行条件易于控制、装置紧凑、效果良好,因而发展很快。

      四、生物、化学气浮工艺
 
  生物气浮法:该法利用微生物的作用产生气体,与水中的悬浮絮体充分接触,使水中悬浮絮体粘附在微气泡上,随气泡一起浮到水面,形成浮渣并刮去浮渣,从而净化水质。
 
  化学气浮:利用某些化含物在废水中产生气体的反应原理进行的,反应生成的气体在释放过程中形成微小气泡,吸附在固体颗粒表面,使固体顺粒向浪面浮大,从而使固液分离。化学气浮法作选矿、医药和废水处理工程中都用应用。在国内的油田污水的处理中化学气浮法使用几乎没有,本课题就是要优选化学气浮法的条件和药剂体系,对油田水处理的方法进行改进,以求达到比较理想的效果。

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