溶氣氣浮除油

1、溶氣氣浮除油是通過釋放溶于水中的細(xì)小而分散的氣泡粘附污水中經(jīng)過混凝劑凝聚的分散油和懸浮物成為漂浮物，從而使油和懸浮物從污水中得到分離。這一過程大體由四個(gè)步驟完成：向處理水中投加混凝劑；使污水中微細(xì)油粒及懸浮物凝聚成為大的含油絮凝體；溶入空氣的水減壓釋放出大量分散的細(xì)微氣泡；細(xì)微氣泡與油及懸浮物組成的絮凝體碰撞粘附；粘附的絮凝體在氣泡的帶動(dòng)下，漂浮于處理水的表面，從而完成油和懸浮物與水分離的目的。1、空氣溶解程度空氣溶解于處理水中的量，用空氣對(duì)水的溶解度來(lái)表示，影響溶解度的因素主要是污水的壓力和溫度。與壓力成正比，與溫度變化成反比，而溶解速度則與空氣和水的接觸界面有關(guān)。通常用溶解效率來(lái)表示空氣溶

2、解程度的高低。2、污水中油珠等物質(zhì)與氣泡黏附的條件污水中油珠等物質(zhì)能否與氣泡黏附，取決于該物質(zhì)能夠被污水潤(rùn)濕的程度。疏水性物質(zhì)易于被氣泡粘附。對(duì)于親水性物質(zhì)，必須向水中投加混凝脫穩(wěn)劑，使其表面改變?yōu)槭杷苑侥芘c氣泡粘附。3、氣泡的分散性與氣浮除油效果在氣浮過程中，需要形成大量微細(xì)而均勻的氣泡，才能作為載體與被浮物質(zhì)粘附達(dá)到氣浮分離的目的。微氣泡量越多則氣泡與被浮物質(zhì)的接觸、粘附機(jī)會(huì)也越多，有利于提高氣浮效果。氣泡的分散性是控制氣浮效果的主要因素之一。油田采出水，也稱油田污水，一般指從地下采出的含水原油“采出液”經(jīng)電脫水，分離出的水稱為油田污水一、 油田采出水廢水處理工藝概述由于采油方

3、法、原油特性、地質(zhì)條件的不同，油田采出水的水質(zhì)差異較大，但其也有共性的成分，例如：含油量高，一般在1000以上；懸浮物含量高，顆粒細(xì)小，沉降緩慢；礦化度高，一般在 1000mg/l 以上，高的達(dá)14×104 mg/l,加速了水處理設(shè)備的腐蝕；結(jié)垢離子濃度高，含有Ca2+,Mg2+,Ba2+等；COD濃度高，其中有機(jī)成分較多。由油田污水的特點(diǎn)可知，除油是該廢水處理的重要環(huán)節(jié)。原油廢水中以浮油、分散油、和乳化油為主。目前多采用兩級(jí)除油法，即一級(jí)重力除油，二級(jí)混凝破乳除油。一級(jí)重力除油主要設(shè)備有立式除油罐、斜板隔油沉淀池及粗?；凸?。該級(jí)主要用于去除絕大部分浮油及大部分分散油。二級(jí)混凝破

4、乳除油加混凝破乳劑（主要有鋁鹽、鐵鹽兩種無(wú)機(jī)混凝劑，有機(jī)聚合物破乳劑）反應(yīng)810min，使乳化油凝聚成分散油（即外觀為絮花狀）。依靠氣浮方法使破乳后的分散油浮起，完成油水分離。傳統(tǒng)水處理工藝中，這一段為混凝沉淀。根據(jù)油田回用水標(biāo)準(zhǔn)，其SS3mg/l，Oil5mg/l，氣浮出水（或混凝沉淀出水）均達(dá)不到此標(biāo)準(zhǔn)，因此還須進(jìn)行過濾等深度處理。若外排，COD超標(biāo)時(shí)，還須生化處理。傳統(tǒng)的油田污水處理中，混凝破乳除油這一段，采用混凝沉淀。由上面廢水性質(zhì)分析可知，其主要雜質(zhì)油比重接近于水，浮油在液面上，分散油及乳化油在水中呈現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，其自然沉降時(shí)間長(zhǎng)達(dá)23小時(shí)，一次性投資大。該法對(duì)于大油粒、乳化程度

5、小的廢水油一定去除效果，但對(duì)于乳化程度高的廢水，其去除效果不佳，去除效率很低。用氣浮工藝替代沉淀工藝時(shí)，其負(fù)荷達(dá)710m3/m2.h，其面積為沉淀的1/71/8，QF型停留時(shí)間只有5分鐘、SF型為30分鐘，相反沉淀為2-3小時(shí)，而油田污水水溫較高，約35a45，水質(zhì)夏季易惡化，嚴(yán)重影響出水水質(zhì)。用氣浮工藝替代沉淀，雖然電耗有所增加，但因氣浮對(duì)于SS去除率極高，對(duì)于分散油的去除率也很高（90%），因此較沉淀相比，大大減輕了廢水后續(xù)處理的負(fù)荷。從整體平衡考慮，雖電耗有所增加，但降低了基建投資，減少了污水站的占地面積。油田污水在處于二次、三次采油期時(shí)，回流水中含油大量陰離子聚丙烯酰胺，水的粘度增大，

6、油水分離更加緩慢，因大量表面活性劑的加入，使油水乳化程度更加嚴(yán)重，用傳統(tǒng)的混凝破乳沉淀的方法已很難適應(yīng)廢水的變化。用氣浮，加上高效破乳劑，才是該類廢水的最佳、最經(jīng)濟(jì)的處理方法?，F(xiàn)在許多油田已開始動(dòng)用稠油儲(chǔ)量，擴(kuò)大了蒸汽驅(qū)采規(guī)模稠油廢水中含油量更達(dá)（4000-10000mg/l），溫度更高，稠油相對(duì)體積質(zhì)量與質(zhì)量與水接近（0.95），因而重力分離已十分困難，QF型氣浮及SF型氣浮因其卓越的處理效果，成為處理該段廢水的首選。氣浮理論工藝(上半部)第一編  氣浮工藝     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

7、的乳化油、微小懸浮顆粒等污染物質(zhì)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(dá)到分離雜質(zhì)、凈化廢水的目的。浮選法主要用來(lái)處理廢水中靠自然沉降或上浮難以去除的乳化油或相對(duì)密度近于1的微小懸浮顆粒。     氣浮法廣泛應(yīng)用于含油廢水處理。含油廢水經(jīng)隔油池處理，只能去除顆粒大于3050微米的油珠。小于這個(gè)粒徑的油珠具有很大的穩(wěn)定性，不易合并變大迅速上浮，稱為乳化油。乳化油易粘附于氣泡，增加其上浮速度，例如粒徑為1.5微米的油珠，上浮速度不大于0. 001mms，粘附在氣泡上后，上浮速度可達(dá)0.9mms即上浮速度

8、增加900倍。因此，在含油廢水處理中常把浮選處理置于隔油池的后面，作為進(jìn)一步去除乳化油的措施。       （一）基本概念    氣浮是當(dāng)分離水中的油類、纖維、藻類以及一些比重接近1的懸浮物，或提取水中有用物質(zhì)，而傳統(tǒng)的重力沉淀法達(dá)不到分離這些物質(zhì)目的。所謂氣浮是將水、懸浮物和氣泡這樣一個(gè)多相體系中含有的疏水性污染粒子，或者附有表面活性物的親水性污染粒子，有選擇地從廢水中吸附到氣泡上，以泡沫形式從水中分離除去的一種操作過程。其實(shí)質(zhì)是氣泡和粒子間進(jìn)行的物理吸附，并形成氣浮體上浮分離。這也稱為起泡氣浮。起泡氣

9、浮的機(jī)理如圖所示。     利用氣浮技術(shù)去除水中某些溶解污染物（溶解油）或呈膠體狀的物質(zhì)（乳化油）；此時(shí)污染物在水中呈均相系。但是以分子態(tài)或離子態(tài)混溶于水中的污染物在氣浮前必須經(jīng)過化學(xué)處理，將其轉(zhuǎn)化為不溶性固體物或可沉淀（上?。┠z團(tuán)物，成為微細(xì)顆粒，然后再進(jìn)行氣粒結(jié)合，予以分離。綜上，水的氣浮處理實(shí)質(zhì)上是一個(gè)氣粒吸附與浮渣分離的過程。它首先是將空氣泡通人有污染雜質(zhì)的污水中，形成水一氣一粒三相混合系，微小氣泡成為載體，氣泡從水中析出過程時(shí)粘附水中的污染物質(zhì)，形成氣一粒結(jié)合的氣浮體，以泡沫形式浮升到水面，從而使污染雜質(zhì)從污水中分離出去。（二）氣浮的基本原理&

10、#160; 1、帶氣絮粒的上浮速度   粘附氣泡的絮粒在水中上浮時(shí)，在宏觀上將受到重力F重浮力F浮阻力F阻等外力的影響。帶氣絮粒上浮時(shí)的速度由牛頓第二定律可導(dǎo)出         由上述諸式可看出v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(tài)。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(yīng)增大，兩者的這種變化可使上浮速度大大提高。   然而實(shí)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(shí)在氣浮中外力還發(fā)生變化，

11、從而氣泡形成體和上浮速度也在不斷變化。    2、水中絮粒向氣泡粘附    如前所述，氣浮處理法對(duì)水中污染物的主要分離對(duì)象，大體有兩種類型即混凝反應(yīng)的絮凝體和顆粒單體。氣浮過程中氣泡對(duì)混凝絮體和顆粒單體的結(jié)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(qiáng)弱，即氣、粒（包括絮廢體）結(jié)合的牢固程度與否，不僅與顆粒、絮凝體的形狀有關(guān)，更重要的受水、氣、粒三相界面性質(zhì)的影響。           &#

12、160;                                                 &#

13、160;            氣浮操作中氣粒結(jié)合的三種方式（1）界面張力、接觸角和體系界面自由能氣浮的過程中，存在氣、水里、粒三相混合體系。混合系中不同介質(zhì)的相表面上都因受力不均衡。一旦氣泡與顆粒接觸，由于界面張力作用就會(huì)產(chǎn)生表面吸附作用。三相的吸附界面構(gòu)成的交界線，為潤(rùn)濕周邊。在相界面交界線處，通過潤(rùn)濕周邊（即相界面交界線）所作的水、粒界面張力作用線與水、氣界面張力作用線的交角，為潤(rùn)濕接觸角（）。三相界面張力作用平衡時(shí)決定了潤(rùn)濕周邊的位置，同時(shí)也決定了接觸角（）的大小。存在于水中的

14、不同表面性質(zhì)的顆粒，其潤(rùn)濕接觸角大小亦異。通常將>90°的稱為疏水表面，易于為氣泡粘附，而90°的稱為親水表面，不易為氣泡所粘附。      水、氣泡和水中顆粒雜質(zhì)構(gòu)成的多相混合液中存在著體系界面自由能（w），體系自由能（w）本能地存在著有力圖減至最小的趨勢(shì)，從而導(dǎo)致多相混合系中的分散相間蘊(yùn)藏著自然并合的能量、使分散相總表面積減小。      已知，界面能（w）等于，        

15、0;   wS                                               &

16、#160;        式中：S-界面面積（cm2）。      當(dāng)顆粒尚未與氣泡粘附之前，在顆粒和氣泡的單位面積（S=1）上的界面能分別為L(zhǎng)sx1及Lgx1，這時(shí)單位面積上的界面能之和為：          W1=Ls+ Lg（N/m）   在顆粒與氣泡粘附后、界面能減少了。此時(shí)粘附面的單位面積上的界面能為。    

17、0;    W2=Ls（N/m）                                  因此，界面能的減少值（W）為：         &

18、#160; W =W1-W2=Ls+ Lg-gs      可見，在氣浮過程氣粒吸附的前后，為了克服顆粒表面水化膜，完成氣粒結(jié)合生成氣浮體，在體系中所儲(chǔ)備的推動(dòng)力即多相混合系中能量發(fā)生變化。  W值越大，吸附推動(dòng)力越大，易于氣浮處理；反之，則不易于氣浮處理。      （2）氣一粒結(jié)合體的親水吸附和疏水吸附      由于水中顆粒表面性質(zhì)的不同，所構(gòu)成的氣一粒結(jié)合體的粘附情況也不同。親水性顆粒潤(rùn)濕接觸角（）小，氣粒兩相接觸面積小，氣浮體

19、結(jié)合不牢，易脫落，此為親水吸附。疏水性顆粒的接觸角（）大，氣浮體結(jié)合牢固，為疏水吸附。其結(jié)合力的大小，可通過下式表述。當(dāng)三相界面間潤(rùn)濕接觸角處于相對(duì)平衡狀態(tài)時(shí)，三相界面張力的平衡關(guān)系式是：                       Ls Lgxcos(180°-）+gs      將上式代人式W =W1-W2=Ls+

20、 Lg-gs加以整理后可得     W =Lg（1-coa）                                         從式中可知當(dāng)0,c

21、os1,則（1-cos)0，此時(shí)這種物質(zhì)不易與氣泡粘附，不能用氣浮法去除。當(dāng)0,cos1,則（1-cos)2此時(shí)這種物質(zhì)易于與氣泡粘附，宜于用氣浮法去除。                                     &

22、#160;  在接觸角090°的條件下，式 Ls Lgxcos(180°-）+gs  則為：     Lgxcos gs - Ls     上式表明，水中顆粒的潤(rùn)濕接觸角隨水的表面張力Lg 的不同而變化的。增大水的表面張力Lg ，可以使接觸角增加，有利于氣粒結(jié)合。反之，則有礙于氣粒結(jié)合，不能形成牢固結(jié)合的氣粒氣浮體，水中雜質(zhì)顆粒在泡沫中的富集濃度降低，處理效果變差。由此可知，通過調(diào)整增大廢水的表面張力Lg 值，用以強(qiáng)化氣一粒固著性，以提高懸浮粒子對(duì)氣泡載體的粘附能力。同時(shí)若水

23、中含有能使水的表面張力減小的表面活性物質(zhì)將是不利的，特別是過多的表面活性物質(zhì)將導(dǎo)致氣浮失敗。    3.水中氣泡的形成及其特性    氣泡形成的大小和強(qiáng)度取決于空氣釋放時(shí)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(duì)力，它的作用方向總是與液面相切，表面張力T的大小正比于表面層的長(zhǎng)度L                  T

24、=·L。                         表面張力系數(shù)（dny/cm）            T 表面張力（dny）       L 表面層長(zhǎng)度（cm） 

25、            未溶解空氣在水中受到水分子引力作用在二相界面處產(chǎn)生表面張力。產(chǎn)生的表面張力這一薄層水分子，構(gòu)成了氣泡的膜。膜呈曲面，這是由于表面張力對(duì)泡內(nèi)空氣產(chǎn)生附加壓強(qiáng)Ps所致。為此P=Po+Ps                        

26、60;   P泡內(nèi)壓強(qiáng)  Po泡外歷強(qiáng)  Ps附加壓強(qiáng)  Ps=2/r（dyn？cm2）         這種附加壓強(qiáng)是在氣泡形成后產(chǎn)生的，它不等于水中溶解空氣釋放時(shí)所需的推動(dòng)力。從上式可以看出：    （1）氣泡半徑越小，泡內(nèi)所受附加壓強(qiáng)越大，泡內(nèi)空氣分子對(duì)氣泡膜的碰撞機(jī)率也越多、越劇烈。因此要獲得穩(wěn)定的微細(xì)泡，氣泡膜強(qiáng)度要保證；    （2）氣泡小，浮速快，對(duì)水體的擾動(dòng)小，不會(huì)撞碎絮粒。并且可增大，氣泡和絮粒碰撞

27、機(jī)率大。但并非氣泡越細(xì)越好，氣泡過細(xì)影響上浮。此外投加一定量的表面活性劑，可經(jīng)降低水的表面張力系數(shù)，加強(qiáng)氣泡膜牢度，r也變小；    （3）向水中投加高溶解性元機(jī)鹽，可使提高，若r不變，則已增大，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(zhì)的投加    如水中缺少表面活性物質(zhì)時(shí)，小氣泡總有突破泡壁與大泡并合的趨勢(shì)，從而破壞氣浮體穩(wěn)定。此時(shí)就需要向水中投加起泡劑，以保證氣浮操作中泡沫的穩(wěn)定。所謂起泡劑，

28、大多數(shù)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(jié)構(gòu)符號(hào)一般用0表示，圓頭端表示極性基，易溶于水，伸向水中（因?yàn)樗菑?qiáng)極性分子）；尾端表示非極性基，為疏水基，伸人氣泡。由于同號(hào)電荷的相斥作用，從而防止氣泡的兼并和破滅，增強(qiáng)了泡沫穩(wěn)定性，因而多數(shù)表面活性劑也是起泡劑。    對(duì)有機(jī)污染物含量不多的廢水進(jìn)行氣浮法處理時(shí)，氣泡的分散度和泡沫的穩(wěn)定性可能成為影響氣浮效果的主要因素。在這種情況下，水中存在適量的表面活性物質(zhì)是適宜的，有時(shí)是必須的（例如飲用水的氣浮過濾）。但是當(dāng)其濃度超過一定限度后由于表面活性物質(zhì)增多，使水的表面張力減小，水中污染粒子嚴(yán)重乳化，表面

29、電位增高，此時(shí)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(zhuǎn)向反面，這時(shí)盡管起泡現(xiàn)象強(qiáng)烈，泡沫形成穩(wěn)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(zhì)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(chǎn)生的帶電絮粒脫穩(wěn)以及界面電現(xiàn)象    廢水中污染粒子的疏水性，在許多情況下并不很好。這是由于受到水中各種離子或兩親分子的作用，產(chǎn)生吸附現(xiàn)象，從而使粒子表面帶有電荷，以乳化油為例，按其表面性質(zhì)應(yīng)是完全疏水的，而且比重小于水，是應(yīng)該能夠互相附聚兼并成較大油珠，并且其比重差自行上浮到水面。但由于水

30、中含有由兩親分子組成的表面活性物質(zhì)的非極性端吸附在油粒內(nèi)，極性端則伸向水中，在水中極性端進(jìn)一步電離，從而導(dǎo)致油珠界面被包圍了一層負(fù)電荷。此外在水中與油珠結(jié)合的皂類和酚類物質(zhì)，它們的極性端羧基COOH和羥基OH伸人水中電離，由此產(chǎn)生雙電層現(xiàn)象，提高了膠體粒子的表位電位。增大的電位值不僅阻礙著細(xì)小油珠的相互兼并，而且影響了油珠向氣泡表面附著，使乳化油水成為穩(wěn)定體系。      廢水中含有的親水性固體粉未，如粉砂、粘土等，其潤(rùn)濕角900，因此它表面的一小部分為油所粘附，大部分為水潤(rùn)濕，油珠為這些固體粉未所包圍覆蓋，從而阻礙其兼并，形成穩(wěn)定的乳化油體系

31、。這種固體粉未稱為固化乳化劑。     從廢水處理角度看，水中細(xì)分散雜質(zhì)的電位偏高是不利的，它不僅促進(jìn)乳化，而且影響了氣一粒結(jié)合體（氣浮體）的形成。為此，水中荷電污染粒子在氣浮前最好采取脫穩(wěn)、破乳措施。有效的方法是投加混凝劑使水中增加相反電荷膠體，以壓縮雙電層，降低電位值，使其達(dá)到電中和。例如投加硫酸鋁、三氯化鐵等（廢水中硫化物含量多時(shí)，不宜采用鐵鹽，否則生成穩(wěn)定的硫化鐵膠體）；即可壓縮油珠的雙電層，又能夠吸附廢水中的固體粉末，使其凝聚。     對(duì)含有細(xì)分散親水性顆粒雜質(zhì)（例如紙漿、煤泥等）的工業(yè)廢水，采用氣浮法

32、處理時(shí)，除應(yīng)用前述的投加電解質(zhì)混凝劑進(jìn)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?yōu)槭杷裕⒛軌蚺c氣泡粘附。當(dāng)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(zhì)即轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?，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(shí)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(zhì)表面，而其與氣泡結(jié)合力的強(qiáng)弱，則又取決于其非極性端鏈的長(zhǎng)短。    如分離洗煤廢水中煤粉時(shí)所采用的浮選劑為脫酚輕油、中油、柴油、煤油

33、或松油等二、氣浮工藝的形式 氣浮凈水上藝已開發(fā)出多種形式。按其產(chǎn)生氣泡方式可分為：布?xì)夥飧。òㄞD(zhuǎn)子碎氣法、微孔布?xì)夥?，葉輪散氣浮選法等）電解氣浮法；生化氣浮法（包括生物產(chǎn)氣浮法，化學(xué)產(chǎn)氣氣?。蝗芙饪諝鈿飧。òㄕ婵諝飧》?，壓力氣浮法的全溶氣式、部分溶氣式及部分回流溶氣式）。 （一）布?xì)鈿飧?#160;布?xì)鈿飧∈抢脵C(jī)械剪切力，將混合于水中的空氣碎成細(xì)小的氣泡，以進(jìn)行氣浮的方法。按粉碎氣泡方法的不同，布?xì)鈿飧∮址譃椋核梦芪鼩飧?、射流氣浮、擴(kuò)散板曝氣浮選以及葉輪氣浮等四種。 1、水泵吸水管吸人空氣氣浮 這是最簡(jiǎn)單的一種氣浮方法。由于水泵工作特性的

34、限制，吸人的空氣量不宜過多，一般不大于吸水量的10%（按體積計(jì)），否則將破壞水泵吸水管的負(fù)壓工作。另外，氣泡在水泵內(nèi)被破碎的不夠完全，粒度大，氣浮效果不好，這種方法用于處理通過除油池后的含油廢水，除油效率一般為50%65%。 2、射流氣浮 采用以水帶氣射流器向廢水中混入空氣進(jìn)行氣浮的方法。射流器由噴嘴射出的高速水流使吸人室形成負(fù)壓，并從吸氣管吸人空氣，在水氣混合體進(jìn)入喉管段后進(jìn)行激烈的能量交換，空氣被粉碎成微小氣泡，然后直人擴(kuò)散段，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，進(jìn)一步壓縮氣泡、增大了空氣在水中的溶解度，最終進(jìn)入氣浮池中進(jìn)行氣水分離。射流器各部位的尺寸及有關(guān)參數(shù)，一般都是通過試驗(yàn)來(lái)確定其最

35、佳尺寸的。 如果射流器進(jìn)口水壓為35kg/cm2，那么喉管直徑與噴嘴直徑的最佳比值為 3、擴(kuò)散板曝氣浮 這種布?xì)飧”容^傳統(tǒng)，壓縮空氣通過具有微細(xì)孔隙的擴(kuò)散板或擴(kuò)散管，使空氣以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入水中，但由于擴(kuò)散裝置的微孔過小易于堵塞。若微孔板孔徑過大，必須投加表面活性劑，方可形成可利用的微小氣泡，從而導(dǎo)致該種方法使用受到限制。但近年研制、開發(fā)的彈性膜微孔曝氣器，克服了擴(kuò)散裝置微孔易堵或孔徑大等缺點(diǎn)，用微孔彈性材料制成的微孔盤起到擴(kuò)張、關(guān)閉作用。 4、葉輪氣浮 葉輪在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，在蓋板下形成負(fù)壓吸入空氣，廢水由蓋板上的小孔進(jìn)入，在葉輪的攪動(dòng)下，空氣

36、被粉碎成細(xì)小的氣泡，并與水充分混合成水氣混合體經(jīng)整流板穩(wěn)流后，在池體內(nèi)平穩(wěn)地垂直上升，進(jìn)行氣浮。形成的泡沫不斷地被緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的刮板刮出槽外。 葉輪直徑一般多為200400mm，最大不超過600700mm。葉輪的轉(zhuǎn)速多采用9001500rmin，圓周線速度則為1015m/s。氣浮池充水深度與吸氣量有關(guān)一般為1.52.0m但不超過3m。葉輪與導(dǎo)向葉片間的間距也能夠影響吸氣量的大小，實(shí)踐證明，此間距超過8mm將使進(jìn)氣量大大降低。 這種氣浮設(shè)備適用于處理水量小，而污染物質(zhì)濃度高的廢水。除油效果一般可達(dá)80左右。 布?xì)飧〉膬?yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。但其主要的缺點(diǎn)是空氣被粉碎的

37、不夠充分，形成的氣泡粒度較大，一般都不小于0.1mm。這樣，在供氣量一定的條件下，氣泡的表面積小，而且由于氣泡直徑大，運(yùn)動(dòng)速度快，氣泡與被去除污染物質(zhì)的接觸時(shí)間短促，這些因素都使布?xì)飧∵_(dá)不到高效的去除效果。  （二）溶氣氣浮 根據(jù)廢水中所含懸浮物的種類、性質(zhì)、處理水凈化程度和加壓方式的不同，基本流程有以下三種。 （）全流程溶氣氣浮法 全流程溶氣氣浮法是將全部廢水用水泵加壓，在泵前或泵后注入空氣。在溶氣罐內(nèi)，空氣溶解于廢水中，然后通過減壓閥將廢水送人氣浮池。廢水中形成許多小氣泡粘附廢水中的乳化油或懸浮物而逸出水面，在水面上形成浮渣。用刮板將浮渣連排入浮渣槽

38、,經(jīng)浮渣管排出池外,處理后的廢水通過溢流堰和出水管排出。 全流程溶氣氣浮法的優(yōu)點(diǎn)：溶氣量大，增加了油?；驊腋☆w粒與氣泡的接觸機(jī)會(huì)；在處理水量相同的條件下，它較部分回流溶氣氣浮法所需的氣浮池小，從而減少了基建投資。但由于全部廢水經(jīng)過壓力泵，所以增加了含油廢水的乳化程度，而且所需的壓力泵和溶氣罐均較其他兩種流程大，因此投資和運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力消耗較大。 （2）部分溶氣氣浮法 部分溶氣氣浮法是取部分廢水加壓和溶氣，其余廢水直接進(jìn)入氣浮池并在氣浮池中與溶氣廢水混合。其特點(diǎn)為：較全流程溶氣氣浮法所需的壓力泵小，故動(dòng)力消耗低；壓力泵所造成的乳化油量較全流程溶氣氣浮法低：氣浮池的大小與全

39、流程溶氣氣浮法相同，但較部分回流溶氣氣浮法小。 （3）部分回流溶氣氣浮法 部分回流溶氣氣浮法是取一部分除油后出水回流進(jìn)行加壓和溶氣，減壓后直接進(jìn)入氣浮池，與來(lái)自絮凝池的含油廢水混合和氣浮。回流量一般為含油廢水的2550。其特點(diǎn)為：加壓的水量少，動(dòng)力消耗?。粴飧∵^程中不促進(jìn)乳化；礬花形成好，后絮凝也少；氣浮池的容積較前兩種流程大。為了提高氣浮的處理效果，往往向廢水中加入混凝劑或氣浮劑，投力口量因水質(zhì)不同而異，一般由試驗(yàn)確定。（二）溶氣真空氣浮法溶氣真空氣浮法的主要特點(diǎn)是，其氣浮池是在負(fù)壓（真空）狀態(tài)下運(yùn)行的，至于空氣的溶解，可在常壓下進(jìn)行，也可在加壓下進(jìn)行。由于是負(fù)壓（真空）

40、條件下運(yùn)行，因此，溶解在水中的空氣，易于呈現(xiàn)過飽和狀態(tài)，從而大量的以氣泡形式從水中析出，進(jìn)行氣浮。至于析出的空氣量，取決于水中的溶解空氣量和真空度。溶氣真空氣浮池，平面多為圓形，池面壓力為3040kPa，廢水在池內(nèi)停留時(shí)間為520min。溶氣真空氣浮的主要優(yōu)點(diǎn)是：空氣溶解所需壓力比壓力溶氣為低，動(dòng)力設(shè)備和電能消耗較少。但這種氣浮方法的最大缺點(diǎn)是：氣浮在負(fù)壓下進(jìn)行，一切設(shè)備部件，如除泡沫的設(shè)備，都要密封在氣浮池內(nèi)，因此，氣浮池的構(gòu)造復(fù)雜，給運(yùn)行與維護(hù)都帶來(lái)很大困難。此外，這種方法只適用于處理污染物濃度不高的廢水（不高于300mgl），因此實(shí)際應(yīng)用不多。（三）加壓溶氣氣浮法的主要設(shè)備。 1進(jìn)氣方式

41、加壓溶氣法有兩種進(jìn)氣方式，即泵前進(jìn)氣和泵后進(jìn)氣。泵前進(jìn)氣，這是由水泵壓水管引出一支管返回吸水管，在支管上安裝水力噴射器，省去了空壓機(jī)。廢水經(jīng)過水力噴射器時(shí)造成負(fù)壓，將空氣吸人與廢水混合后，經(jīng)吸水管、水泵送人溶氣罐。此法比較簡(jiǎn)便，水氣混合均勻，但水泵必須采用自吸式進(jìn)水，而且要保持1m以上的水頭。此外，其最大吸氣量不能大于水泵吸水量的10，否則，水泵工作不穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。泵后進(jìn)氣，一般是在壓水管上通人壓縮空氣。這種方法使水泵工作穩(wěn)定，而且不必要求在正壓下工作，但需要由空氣壓縮機(jī)供給空氣。為了保證良好的溶氣效果，溶氣罐的容積也比較大，一般需采用較復(fù)雜的填充式溶氣罐。 溶氣氣浮是使空氣

42、在一定壓力的作用下，溶解于水中并達(dá)到過飽和的狀態(tài)，然后再突然使水減到常壓，這時(shí)溶解在水中的空氣，便以微小氣泡的形式從水中逸出，以完成氣浮過程的方法。溶氣氣浮形成的氣泡，粒度很小，其初粒度約在80微米左右。氣泡與水的接觸時(shí)間，可根據(jù)需要加以控制。因此，溶氣浮的凈化效率較高，在水處理領(lǐng)域，特別是對(duì)含油廢水、纖維板廢水的處理，取得了廣泛應(yīng)用。根據(jù)氣泡從水中析出時(shí)所處壓力的不同，溶氣氣浮又可分為：加壓溶氣氣浮和溶氣真空氣浮兩種類型。前者是空氣在加壓條件下溶入水中，而在常壓下析出；后者是空氣在常壓或加壓條件下溶入水中，而在負(fù)壓條件下析出。目前加壓溶氣氣浮是國(guó)內(nèi)外最常用的氣浮方法。 評(píng)價(jià)溶氣系統(tǒng)

43、的技術(shù)性能指標(biāo)主要有兩個(gè)即溶氣效率和單位能耗。到目前為止雙膜理論解釋氣體傳質(zhì)于液體還是比較接近于實(shí)際的。根據(jù)雙膜理論，對(duì)于難溶氣體決定傳質(zhì)過程的主要阻力來(lái)自液膜，而氣膜中的傳質(zhì)阻力與之相比，可以忽略而不計(jì)。即要強(qiáng)化溶氣過程，除應(yīng)有足夠的傳質(zhì)推動(dòng)力外，關(guān)鍵在于擴(kuò)大液相界面或減薄液膜厚度。但實(shí)際上在紊流劇烈的自由界面上是難以存在穩(wěn)定的層流膜。因此便出現(xiàn)了隨機(jī)表面更新理論，這種理論增加了表面更新速率，即在考慮氣液接觸界面?zhèn)髻|(zhì)時(shí)，引人了氣相、液相在單位時(shí)間內(nèi)因渦流擴(kuò)散而流入氣、液更新界面的傳質(zhì)因素，從而使理論和實(shí)際更為接近。 這種理論可在鼓泡罐（空罐）和填料罐相互比較時(shí)得到驗(yàn)證。鼓泡罐的構(gòu)造

44、以氣相分散在液態(tài)連續(xù)相中為出發(fā)點(diǎn)，實(shí)踐證明其溶氣效率較低。這是因?yàn)闅馀蓍g的液層很厚，單靠氣泡浮升時(shí)產(chǎn)生的渦流很難帶動(dòng)其兩側(cè)液層中的大多數(shù)液體分子來(lái)更新相界面，而達(dá)到快速擴(kuò)散傳質(zhì)的要求，此時(shí)擴(kuò)散傳質(zhì)主要阻力來(lái)自液層，填料罐則不同，液體在罐中流動(dòng)時(shí)，被分散性很高的填料切割得很薄，此時(shí)連續(xù)流的氣相很快被劇烈渦流的液膜所擾動(dòng)而卷人新的相界面，進(jìn)行著傳質(zhì)溶解，因此其溶氣效率很高。  1加壓溶氣氣浮 加壓溶氣氣浮法在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛。煉油廠幾乎都采用這種方法來(lái)處理廢水中的乳化油、并獲得較好的處理效果。出水含油量可在1025mgL以下，一般生化處理油量要在25mgL以下。&#

45、160;水泵自調(diào)節(jié)池將原水提升到反應(yīng)池。絮凝劑在吸水管上(泵前)投入，并經(jīng)葉輪混合于反應(yīng)池中進(jìn)行絮凝，反應(yīng)后的絮凝水通過穿孔墻進(jìn)入氣浮池的接觸區(qū)，與來(lái)自溶氣釋放器釋出的溶氣水相混合，此時(shí)水中的絮粒和微氣泡相互碰撞粘附，形成帶氣絮粒而上浮，并在分離區(qū)進(jìn)行固液分離，浮至水面的泥渣由刮渣機(jī)刮至排渣槽排出。清水則由穿孔集水管匯集至集水槽后出流。部分清水經(jīng)由回流水泵加壓后進(jìn)入溶氣罐，在罐內(nèi)與來(lái)自空壓機(jī)的壓縮空氣相互接觸溶解，飽和溶氣水從罐底通過管道輸向釋放器。 空氣通人的方式有兩種 第一種是當(dāng)空氣吸人量小于空氣在該溫度下水中的飽和度時(shí)；在泵前用水射器吸人。這種方式氣水混合效果好，但水

46、泵必須采用自引方式進(jìn)水，而且要保持lm以上的水頭，其最大吸氣量不能大于水泵吸水量的10%，以免破壞水泵應(yīng)當(dāng)具有的真空度。 第二種是當(dāng)空氣吸人量大于空氣在該溫度下水中的飽和度時(shí)，空氣通過空壓機(jī)在水泵的出水管壓人，但也不宜大于水泵吸水量的25% 1-調(diào)節(jié)池（或吸水井） 2-源水泵 3-反應(yīng)池 4-溶氣釋放器 5-氣浮池 6-出水槽 7-排渣槽 8-回流水泵 9-壓力溶氣罐 10-空壓機(jī) 壓力溶氣氣浮法工藝流程 水在溶氣罐內(nèi)的停留時(shí)間大約為3060s，多余的空氣必須通過排氣閥放出，否則由于游離氣泡的攪動(dòng)，會(huì)影響氣浮池內(nèi)的氣浮效果。減壓閥的作用在于保持

47、溶氣罐出口處的壓力恒定，從而可以控制出罐后氣泡的粒度和數(shù)量，也可用低壓溶氣釋放器代替減壓閥。 壓力溶氣氣浮法部分回流式工藝流程見圖所示 1-廢水吸水口 2-凝聚劑投加設(shè)備 3-水泵 4-絮凝池 5-氣浮池接觸室 6-氣浮池分離室 7-排液槽 8-集水管 9-回流水泵 10-壓力溶氣罐 10-空氣壓縮機(jī) 12-溶氣水管 13-溶氣釋放器 部分回流式氣浮工藝流程示意圖 壓力溶氣氣浮法工藝主要由三部分組成，即壓力溶氣系統(tǒng)、溶氣釋放系統(tǒng)及氣浮分離系統(tǒng)。 （1）壓力溶氣系統(tǒng)。它包括水泵、空壓機(jī)、壓力溶氣罐及其它附屬設(shè)備。其中壓力溶氣罐是影響溶氣效果的關(guān)鍵

48、設(shè)備。 采用空壓機(jī)供氣方式的溶氣系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣泛的壓力溶氣系統(tǒng)。氣浮法所需空氣量較少，可選用功率小的空壓機(jī)，并采取間歇運(yùn)行方式。此外空壓機(jī)供氣還可以保證水泵的壓力不致有大的損朱。一般水泵至溶氣罐的壓力約0.5MPa，因此可以節(jié)省能耗。為了提高溶氣效率，大都采用噴淋填料壓力溶氣罐。 影響噴淋填料壓力溶氣罐效率的因素很多，其中主要有：填料特征/、填料層高度、罐內(nèi)液位高、液流分布形式、氣液流向以及溫度等。 目前對(duì)填料壓力溶氣罐采用的主要工藝參數(shù)有： 過流密度： 30005000m3/(m2 d) 填料層高度：0.81.3m 液位控制高：

49、0.61.0m（從罐底計(jì)） 溶氣罐承壓能力：0.6MPa以上。 （2）溶氣釋放系統(tǒng)。它一般是由釋放器（或穿孔管、減壓閥）及溶氣水管路所組成。溶氣釋放器的功能是將壓力溶氣水通過消能、減壓，使溶入水中的氣體以微氣泡的形式釋放出來(lái)，并能迅速而均勻地與水中雜質(zhì)相粘附。 對(duì)溶氣釋放器的具體要求是： 充分地減壓消能，保證溶人水中的氣體能充分地全部釋放出來(lái)； 消能要符合氣體釋出的規(guī)律，保證氣泡的微細(xì)度，增加氣泡的個(gè)數(shù)，增大與雜質(zhì)粘附的表面積，防止微氣泡之間的相互碰撞而使氣泡擴(kuò)大； 創(chuàng)造釋氣水與待處理水中絮凝體良好的粘附條件，避免水流沖擊，確保氣泡能

50、迅速均勻地與待處理水混合，提高"捕捉"機(jī)率； 為了迅速地消能，必須縮小水流通道，故必須要有防止水流通道堵塞的措施； 構(gòu)造力求簡(jiǎn)單，材質(zhì)要堅(jiān)固、耐腐蝕，同時(shí)要便于加工、制造與拆裝，盡量減少可動(dòng)部件，確保運(yùn)行穩(wěn)定、可靠； 溶氣釋放器的主要工藝參數(shù)為：釋放器前管道流速：1m/s以下，釋放器的出口流速以0.4.5ms為宜；沖洗時(shí)狹窄縫隙的張開度為5mm；每個(gè)釋放器的作用范圍30100cm。 （3）氣浮分離系統(tǒng)。它一般可分為三種類型即平流式、豎流式及綜合式。其功能是確保一定的容積與池的表面積，使微氣泡群與水中絮凝體充分混合、接觸、粘附，以保證帶

51、氣絮凝體與清水分離。 下面以平流式氣浮池為例分析帶氣絮凝體上浮分離過程的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 帶氣絮粒在接觸室內(nèi)通過浮力、重力與水流阻力的平衡作用后，取得了向上的升速U上。進(jìn)入分離區(qū)后，又受到兩個(gè)力的作用：一是水流擴(kuò)散后由水平推力所產(chǎn)生的水平向流速U推；二是由于底部出流所產(chǎn)生的向下流速U下。這兩種流速的合速度大小及方向決定了帶氣絮凝體或是上浮去除，或是隨水流挾出。至于其中上升或下降的速度則視合成速度U合在縱軸上投影的大小。 因此要使上浮效果好，必須盡量降低U下。它可用擴(kuò)大底部出流面積或提高出水的均勻度實(shí)現(xiàn)；隨著底部的均勻集流、出流，水流到池未端U平約為零，這有利于上浮力較小的帶氣絮凝體的分離；如要提前實(shí)現(xiàn)上浮去除，應(yīng)盡量降低u平，這可用擴(kuò)大氣浮池橫斷面的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。 豎流式氣浮池分離區(qū)中顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與平流式相似。但其水平向分速要小得多、而且隨徑向距離的增加，斷面迅速擴(kuò)展，u平迅速變小。特別是豎流式的流速方向改政變不大，絮凝體主要受到向上水流推動(dòng)力的慣性作用，顆粒的向上分速增大，使得帶氣絮凝體與水體的分離條件比平流式要優(yōu)越