吉豐簡述含油污水實(shí)現(xiàn)氣浮分離條件

【資料簡介】

　  氣浮過程中，微小氣泡先與水中的懸浮顆粒(油粒)相粘附，形成整體密度小于水的“氣泡-顆粒”復(fù)合體，使其隨氣泡一起浮升到水面。因此，實(shí)現(xiàn)氣浮分離必須具備三個基本條件：一是必須在水中產(chǎn)生足夠數(shù)量的微小氣泡;二是必須使待分離的顆粒形成不溶性固態(tài)或液態(tài)懸浮體;三是必須使氣泡能夠與顆粒相粘附。

　　微小氣泡的形成：

　　微小氣泡的主要通過分散空氣、溶解空氣再釋放及電解三種方式產(chǎn)生。下面主要介紹溶解空氣再釋放法。

　　空氣的溶解：

　　空氣對水屬于難溶氣體，它在水中的傳質(zhì)速率可表示為：N=K(LC*-C)=KL△C(1)式中：N-空氣傳質(zhì)速率，kg/m2·h;KL-液相總傳質(zhì)系數(shù)，m3/m2·h;C*，C-分別為空氣在水中的平衡濃度和實(shí)際濃度，kg/m3。

　　由式(1)可見：在溫度和溶氣壓力一定時(即C*為定值)，要提高空氣傳質(zhì)速率，可以通過增大液相流速或紊動程度來減薄液膜厚度或者增大液相總傳質(zhì)系數(shù)，在有限的溶氣時間內(nèi)使空氣在水中盡量接近飽和。

　　溶解空氣的釋放：

　　溶氣水的釋放一般是在溶氣釋放單元內(nèi)完成的，分為兩個過程，先是消能過程，然后是氣泡并大過程。這兩個過程實(shí)際上是同時存在的，但有明顯的區(qū)分。一般的釋放器在消能過程中氣泡的合并較小，經(jīng)過消能后壓力損失達(dá)95%，氣泡直徑合并到3~5μm;而在氣泡并大過程中壓力損失為5%，氣泡直徑合并到30~50μm[3]。溶氣釋放單元包括減壓釋放裝置和溶氣管路。減壓釋放裝置(如減壓閥、釋放器)的作用是將壓力溶氣水減壓，為溶于水中的過飽和空氣以微小氣泡的形式釋放創(chuàng)造條件。溶氣管路的作用是將減壓后的溶氣水迅速送入氣浮池，使之在與廢水接觸當(dāng)中釋放微氣泡并與水中的懸浮顆粒粘附。通常要求溶氣釋放器所提供的微氣泡直徑在20～100μm。壓力溶氣設(shè)備和空氣釋放設(shè)備是氣浮處理系統(tǒng)重要的輔助性設(shè)備，兩類設(shè)備各自效率的高低將直接影響氣浮分離的處理效果。

　　不溶性固態(tài)或液態(tài)懸浮體的形成

　　容易被水潤濕的物質(zhì)稱為親水性物質(zhì);難于被水潤濕的物質(zhì)稱為疏水性物質(zhì)。一般地，疏水性顆粒易與氣泡粘附，而親水性顆粒難以與氣泡粘附。因此，水中懸浮物的疏水性是氣浮浮選的zui基本條件。若用浮選法分離親水性顆粒，則必須用浮選劑將其表面特性改變成疏水性，使之能與氣泡粘附。浮選劑根據(jù)其作用的不同，可分為捕收劑、氣泡劑和調(diào)整劑幾類。其中調(diào)整劑又分為抑制劑、活化劑和介質(zhì)調(diào)整劑三大類。

　　懸浮顆粒與氣泡粘附

　　水中懸浮固體顆粒能否與氣泡粘附主要取決于顆粒表面是否親水性。是否親水性可用接觸角來解釋。在三相接觸時，固液界面張力線和氣液張力線之間的夾角稱為濕潤接觸角以θ表示。為了便于討論，氣、液、固體顆粒三相分別用1，2，3表示。θ<90°為親水性顆粒，不易與氣泡粘附，θ>90°為疏水性顆粒，易與氣泡粘附。在氣、液、固相接觸時，三個界面張力總是平衡的。有：

　　σ1.3=σ1.2cos(180°-θ)+σ2.3(2)

　　式中：σ1.3水、固界面張力;σ1.2液、氣界面張力;σ2.3氣、固界面張力;θ接觸角。

　　在水中氣泡與顆粒粘附之前，單位界面面積上的界面能為W1=σ1.3+σ1.2，而粘附后則減為W2=σ2.3，界面能減少的數(shù)值為：

　　△W=W1-W2=σ1.3+σ1.2-σ2.3(3)將式(2)代入式(3)得;

　　△W=σ1.2(1-cosθ)(4)式(4)說明在水中并非任何物質(zhì)都能粘附到氣泡上。懸浮顆粒與氣泡接觸，當(dāng)θ→0°時，cosθ→l，△W→0，顆粒*被水濕潤，不與氣泡粘附，不宜用氣浮法處理;當(dāng)θ→90°時，cosθ→0，△W→σ1.2，顆粒與氣泡粘附不牢，不宜用氣浮法處理;當(dāng)θ→180°時，cosθ→-1，△W→2σ1.2，顆粒*不被水濕潤，易與氣泡粘附，宜用氣浮法處理。因此，顆粒越是疏水，即接觸角θ越大，顆粒與氣泡表面形成粘附的可能性也越大。此外如果σ1.2很小，則△W亦小，也不利于氣泡與顆粒的粘附。