十章 水污染控制工程(3)

2019-04-15 19:27

? 浮油、分散油(悬浮态) ? 乳化油(胶体态) ? 溶解油(溶解态) 3.危害

? 1.处理方法 2.设备

? 隔油池(平流式、斜板式) ? 除油罐 ? 气浮隔油 3、隔油池

(1)平流式(图10-38):构造与平流式沉淀池基本相同。水平速度慢,2-5mm/s,避免搅拌破坏油水分离。与平流式沉淀池比加盖板和集油管。 (2)斜流式(图10-39):可分离油滴直径更小,停留时间30min,仅为平流的1/4-1/2。除油效率大于平流式。

? 第六节 浮上法(气浮法) ? 一、概述 ? 二、分类

? 三、加压溶气浮上法的基本原理

? 四、加压溶气浮上法系统的组成及设计 ? 一、概述

气浮法是固-液或液-液分离的一种方法。它是通过某种方式产生大量的微气泡,使其与废水中密度小于或接近水的细小固体或液体颗粒粘附,形成密度小于水的气浮体,在浮力的作用下,上浮至水面,形成浮渣,进行固-液或液-液分离。

? 适用范围:

密度小于或等于溶液密度的颗粒与污水的分离(固-液,液-液)

? 油类三类物质是否都可以用浮上法分离? 溶解态不可。

? 工艺过程:

细微气泡产生——污染物呈悬浮态——二者粘附——上浮——分离,浮渣清理

? 应用:油水分离;回收物质;取代二沉池,可避免活性污泥膨胀。 ? 二、气浮法分类 1.电解气浮法 2.分散空气浮上法

? 扩散板曝气气浮法 ? 叶轮切割气泡气浮法 3.溶气气浮法

? 溶气真空气浮 ? 加压溶气气浮 ? 3.溶气气浮法 (1)真空浮上法

常压预先机械曝气溶气,真空下释放。图10-44

? 优点:空气溶解在常压下进行,动力设备和电耗小。

? 缺点:空气在常压下溶解度很低,气泡释放量有限;形成真空要求较高。 (2)加压溶气浮上法:

是最常用的一种气浮法,它是使空气在加压的条件下溶解于水,然后通过压力降至常压而使过饱和的空气以微气泡的形式释放出来。 图10-45、10-46 三、加压溶气浮上法

? 主要设备:水泵、溶气罐、浮上池(压力溶气系统、空气释放系统、气浮分离设备/

气浮池)

? 空气进入溶气罐:空压机或射流器

? 加压溶气气浮的三种基本流程:全溶气流程、部分溶气流程、回流溶气流程。 ? 四、加压溶气气浮的基本原理 1.空气在水中的溶解度与压力的关系

图10-50 空气在纯水中的饱和溶解度S0与温度T、压力P的关系

? 从图10-50可得:在一定范围内,温度越低、压力越大,其溶解度也越大。一定温

度下,P增大, S0也增大。

? 真空溶气法利用常压(101KPa)和负压(30-40KPa)之差造成溶气过饱和释放。 ? 加压溶气法利用高压(300-400KPa)和常压(101KPa)之差造成溶气过饱和释放。 ? 同一温度下,因压差不同,加压溶气法相对真空溶气法释放的气体更多。 ? 2.水中悬浮颗粒与微小气泡相粘附的原理 (1)气泡与悬浮颗粒粘附的条件

气泡与颗粒的吸附力是由两相之间的界面张力引起的。根据作用于气-固-液三相之间的界面张力,可以推测这种吸附力的大小。

? 图10-51 气固液三相体系

在气固液三相的接触点上,由液、气界面与液、固界面构成的θ角称为接触角。根据三个界面张力在接触点处于平衡有: δG·S= δL·G×cosθ+δL·S

? 当θ=0时,固体表面完全被润湿,气泡不能吸附在固体表面。

? 当0<θ < 90°时,固体与气泡吸附的不够牢固,容易在水流的作用下脱附。 ? 当θ ≥ 90°时,则容易吸附。

或者吸附前后单位面积上的界面能差△E=E1-E2 =(δL·G+ δL·S)-δG·S = δL·G(1-cosθ)

? θ →0 °, △E → 0,不能吸附。

? θ →180 °, △E → 2 δL·G ,易吸附。 (2)微气泡与悬浮颗粒的粘附形式有三种: 图10-52

? 气泡吸附颗粒上浮 ? 气泡顶托颗粒上浮 ? 气泡裹夹颗粒上浮

? (3)“颗粒-气泡”复合体上浮速度 式中:d——为复合体直径; ρL——水的密度;

ρs——复合体的表观密度。

注意:与斯托克斯公式(10-11)的区别: ρs-ρL

当颗粒上粘附的气泡越多,粒径越大,密度越小, 上升的速度越大。

? 3.化学药剂投加对气浮效果的影响

? 除强疏水性物质外,一般疏水性物质和亲水性物质均需投加化学药剂,以改善颗粒

的表面性质,增加气泡与颗粒的吸附。

? 图10-53 亲水性物质与极性-非极性物质作用后与气泡黏附情况 ? 常用的化学药剂有:混凝剂、浮选剂、助凝剂、抑制剂、调节剂。 ? 四、压力溶气气浮法系统组成及设计 1. 组成:

? 压力溶气系统(加压泵、压力溶气罐、空气供给设备、附属设备) ? 空气释放系统:空气释放装置(减压阀、溶气释放喷嘴、释放器)、溶气水管路。 ? 气浮池(图10-60平流式和10-61竖流式)。 2. 设计计算:气浮所需空气量、溶气罐、气浮池。 ? (1)气浮所需空气量

① 当没有试验资料时,可根据气固比估算:

(10-65)

式中:A——减压至101.325kPa时释放的空气量,g/d; ρ——空气密度,g/L,见表10-6;

Cs——在一定温度下,一个大气压时的空气溶解度,mL/L,表10-6; P——溶气压力(绝对压力);

f——加压溶气系统的溶气效率,通常取0.5~0.9,见表10-7; QR——加压溶气水的流量,m3/d; S——悬浮固体干重,g/d;

Q——气浮处理的废水量,m3/d;

Sa——废水中的悬浮固体浓度,g/m3。

? ② 当有试验资料时,可用下述公式计算:

(10-67) 式中:Q——气浮处理的废水量,m3/h;

R’——试验条件下的澄清液回流比,%; ac——试验条件下的释气量,L/m3; k——水温校正系数,取1.1~1.3。

? (2)溶气罐 ① 溶气罐直径Dd按下式计算:

(10-68) 空罐:过流密度I=1000~2000m3/(m2·d); 填料罐:I=2500~5000m3/(m2·d)。 ② 溶气罐高h:

(10-69) 式中:h1——罐顶、底封头高度,m;

h2——布水区高度,一般0.2~0.3m;

h3——贮水区高度,取1.0m;

h4——填料层高度,一般1.0~1.3m。

? (3)气浮池 1)接触室表面积Ac

(10-70)

式中:Ac——接触室的表面积,m2

Q——气浮处理的废水量,m3/h; QR——回流加压水量,m3/h;

uC——接触室水流的上升流速,m/h。 (10~20mm/s)

? 2)分离室表面积As

①按分离速度us(分离室向下平均水流速度)计算:

(10-72)

式中:Q——气浮处理的废水量,m3/h; QR——回流加压水量,m3/h; us——分离速度,m/h。(1.0~3.0) ② 根据表面负荷计算:

(10-73)

式中:As——分离室的表面积,m2;

Q——气浮处理的废水量,m3/h; q——分离室表面负荷,m3/(m2·h),一般取6~8m3/(m2·h)

? 3)气浮池的净容积V: 选定池的平均水深H(分离室水深),按下式计算: (10-73) 以池内水力停留时间(t)进行校核,一般要求 t=10~20min。

? 总 结

? 重力分离(斯托克斯定律、三相分离原理) ? 设计计算:(注意单位,经验数值选取,复核等) ? 格栅:过栅流速0.6-1.0 m/s ? 沉砂:水平流速0.08-0.12 m/s

? 沉淀:水平流速<5 mm/s 表面负荷 ? 隔油:水平流速2-5 mm/s

? 浮上:表面负荷/上升流速(uc)10-20mm/s; 向下平均流速(us)1.0-3.0mm/s

? 水力停留时间,建筑尺寸的合适比例,施工方便,供气量等。


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