氣浮處理廢水研究.docx

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1、氣浮法處理廢水的研究及其進(jìn)展1引言氣浮法利用高度分散的微氣泡作為載體去粘附廢水中的懸浮物,使其密度小于水而上浮到水面以實現(xiàn)固液分離過程。它可用于水中固體與固體,固體與液體,液體與液體乃至溶質(zhì)中離子的分離。氣浮法作為一種高效、快速的固液分離技術(shù),始于選礦。自20世紀(jì)70年代以來,該技術(shù)在水處理領(lǐng)域頗受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注并得以迅速發(fā)展,目前已較廣泛地應(yīng)用于給水,尤其是對低溫、低濁、富藻水體的凈化處理以及城市生活污水和各種工業(yè)廢水處理。與沉淀法相比,氣浮法具有4個優(yōu)點:(1)氣浮設(shè)備占地少,節(jié)省基建投資;(2)處理效果好,可處理那些很難用沉

2、淀法去除的低濁含藻水和原水中的浮游生物,出水水質(zhì)好;(3)所需藥劑量比沉淀法節(jié)省;(4)可以回收利用有用物質(zhì)。本文對氣浮法凈水技術(shù)的研究現(xiàn)狀、氣浮理論、氣浮設(shè)備、氣浮技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了綜述,并對氣浮技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。2氣浮理論氣浮理論的發(fā)展可分為開拓期和發(fā)展期。開拓期始于20世紀(jì)70年代中期,大部分研究集中在氣浮工藝條件的研究上,如氣浮分離的物理化學(xué)條件;較深入的一些研究工作也僅停留在對某些氣浮過程表面現(xiàn)象的局部解釋上,或是測定氣泡的大小、接觸角、表面張力、a電位、顆粒大小與氣浮效率的關(guān)系。70年代后期屬于發(fā)展期,氣浮理論研究向縱

3、深發(fā)展。氣浮過程的機(jī)理、熱力學(xué)和動力學(xué)的研究也日益增多,文獻(xiàn)逐年增加。氣浮理論認(rèn)為:壓力溶氣水中通過溶氣釋放器釋出的微氣泡,在其氣泡外層包著一層透明的彈性水膜,除排列疏松的外層(流動層)泡膜在上浮過程中受浮力和阻力的影響而流動外,其內(nèi)(附著層)泡膜與空氣一起構(gòu)成穩(wěn)定的微氣泡而上浮;經(jīng)過絮凝劑脫穩(wěn)凝聚、絮凝形成的柔性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)絮粒,具有一定的過剩自由能和憎水基團(tuán)。氣泡和絮粒的粘附作用的形成機(jī)理主要是由以下4種因素綜合作用的結(jié)果:(1)絮粒的網(wǎng)捕、包卷和架橋作用;(2)氣泡絮粒碰撞粘附;(3)微氣泡與微絮粒間的共聚并大;(4)表面活性劑的

4、參與作用。單忠健等從“分離壓”基本原理出發(fā),通過氣泡-絮粒間殘留水化層性能的測定和計算,探討了氣泡與絮粒粘附時,液膜薄化的物理化學(xué)因素,研究了氣泡-絮粒粘附過程的機(jī)理。胡斌等根據(jù)絮粒和氣泡的各自特性及其粘附方式研究了氣浮凈水機(jī)理,認(rèn)為微粒、微氣泡的尺寸和粘附牢度是影響氣浮凈水效果的主要因素。Kitchener,Neethling等主要從a電位和水化層方面研究其粘附條件,并且提出了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。3氣浮凈水設(shè)備氣浮分離方法有很多種,根據(jù)微細(xì)氣泡產(chǎn)生的方式可分為:電解氣浮法、分散空氣氣浮法、溶氣氣浮法。分散空氣氣浮采用微孔擴(kuò)散板或微孔管

5、直接向氣浮池通入壓縮空氣或采用水力噴射器、高速葉輪等向水中充氣,可分為擴(kuò)散板氣浮、射流氣浮和葉輪氣浮。溶氣氣浮法使空氣在一定壓力下溶于水中并達(dá)到飽和狀態(tài),然后再使廢水壓力突然降低,這時溶解于水中的空氣便以微氣泡的形式從水中放出,以進(jìn)行氣浮廢水處理,可分為加壓溶氣氣浮和真空溶氣氣浮;其中的部分回流式壓力溶氣氣浮是水處理中最常用的工藝,它在某些方面可以作為替代沉淀的新技術(shù)。盡管如此,氣浮工廠的設(shè)計和最佳操作仍舊依靠中試及經(jīng)驗。因此,有關(guān)氣浮機(jī)理、氣浮設(shè)備和工藝組合尚需進(jìn)一步研究。電解氣浮法是對廢水進(jìn)行電解,陰極產(chǎn)生大量氫氣泡,起浮選劑的

6、作用,廢水中的懸浮顆粒粘附在氫氣泡上,隨其上浮而達(dá)到凈化廢水的目的。我國從20世紀(jì)70年代后期便積極開展氣浮凈水工業(yè)設(shè)備的研究,20多年來取得了可喜的成就。在加壓溶氣氣浮工藝及設(shè)備方面,同濟(jì)大學(xué)率先于1978年研制成功“TS-78”型低壓溶氣釋放器。朱錫海研制成功高效無毒的LG-I型氣浮劑及其氣浮設(shè)備,他又與郭金基、孔憲祥等人研制成功“旋流-充氣氣浮裝置”,其氣浮速率比一般常規(guī)壓力溶氣設(shè)備高10多倍,能耗則減少約30%,該技術(shù)及產(chǎn)品己出口到香港及東南亞國家和地區(qū)。氣浮裝置一般應(yīng)包含加壓溶氣系統(tǒng)、微氣泡發(fā)生系統(tǒng)和懸浮物分離系統(tǒng)等。其中

7、微氣泡發(fā)生系統(tǒng)的溶氣釋放器只有產(chǎn)生微氣泡的密度較高,才能提高氣浮法的凈水效果。陳林峰1999年研制成功高效溶氣釋放機(jī)。1998年以前所發(fā)明的氣浮凈水裝置基本上都是氣浮池,而到1999—2000年國內(nèi)陸續(xù)發(fā)明了各種各樣用于廢水處理的氣浮機(jī)以及氣浮柱。例如,王政研制成功的機(jī)械式氣浮機(jī)和機(jī)械式氣浮水處理裝置;6412廠(沈陽)發(fā)明的射流-渦流復(fù)合溶氣式氣浮機(jī)等。丁一剛等研制的處理造紙廢水的新型環(huán)保氣浮設(shè)備填料氣浮柱,效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的氣浮池,其二次污染小,占地面積小,可大幅度減小后續(xù)污泥處理設(shè)施及相應(yīng)費(fèi)用。4氣浮在廢水處理中的應(yīng)用氣浮法作

8、為一種快速、高效的固液分離技術(shù),既適用于給水凈水,又適用于多種廢水的處理;不僅能代替水處理上的沉淀、澄清,而且可作為廢水深度處理的預(yù)處理及濃縮污泥之用。對一些沉淀法難以取得良好凈化效果的原水的處理,氣浮法效果更好。4.1處理石油化工及