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压力溶气气浮实验
一 实验目的
在水污染控制工程中，固液分离是一种很重要的水质净化单元过程。气浮法是进行固液的一种方法，它常被用来分离密度小于或接近于“1”、难以用重力自然沉降法去除的悬浮颗粒。例如，从天然水中去除藻、细小的胶体杂质，从工业污水中分离短纤维、石油微滴等。有时还用以去除溶解性污染物，如表面活性物质、放射性物质等。
由于悬浮颗粒的性质如浓度、微气泡的数量和直径等多种因素都对气浮效率有影响，因此，气浮处理系统的设计运行参数常要通过试验确定。
通过实验希望达到下述目的：
（1）掌握压力溶气气浮的实验方法，通过气浮法认识去除造纸废水或含油废水中悬浮物及COD的方法；
（2）了解气浮实验系统及设备。 二 实验原理
压力溶气气浮法是指用水泵将清水（或气浮处理的水）抽送到压力为0.2～0.4MPa的溶气罐中，同时注入加压空气。空气在罐内溶解于加压的水中，然后使经过溶气的水通过减压阀进入气浮池，此时由于压力突然降低至0.1MPa（常压），溶解于污水中的空气便以微气泡形式从水中释放出来。微细的气泡在上升的过程中附着于悬浮颗粒上，使颗粒密度减小，上浮到气浮表面与液体分离。
a.全部废水加压溶气气浮 b.部分废水加压溶气气浮 c. 部分处理过的废水回流加压溶气气浮
图5－1 压力溶气气浮的三种形式
1.进水泵 2. 溶气罐 3. 压缩空气机 4. 气浮池 5. 溶气水加压泵
图5-1中的a图为全溶气流程。即全部入流废水进入溶气罐加压溶气。再经过减压释
放进入气浮池。此流程特点：溶气量大，电耗大，气浮池小，溶气罐大，脆弱絮体易破碎。
图5-1中的b图为部分溶气流程。即将部分入流废水进行加压溶气，其余部分直接进
入气浮池。此流程特点：比a流程节能，絮体打碎情况较少，溶气罐小，但溶气量少。
图5-1中的c图为（部分）回流溶气流程。即将部分气浮池出水回流加压，入流废水
则直接加入气浮池，此流程的特点是：废水中的脆弱絮体不会被打碎，混凝剂和气泡得到充分利用，节能，设备工作条件好（溶气罐很干净）但气浮池较前两种流程大。目前在水处理工程中，以部分回流c应用最为广泛。
黏附微气泡颗粒的上升速度大小服从斯托科斯定律，即颗粒的上升速率取决于颗粒的
粒径(d)，密度(ρs)以及液体密度(ρ0)和粘滞度(μ)等参数。其表达形式为:
u?g??s??0?18u2d （7-1）
由斯托科斯定律可知：黏附于悬浮颗粒上的气泡越多，颗粒与水的密度差(ρs-ρ0)
就越大，悬浮颗粒的特征直径也越大，两者都使的悬浮颗粒上浮颗粒速度增加，从而提高故也分离的效果。
水中悬浮颗粒浓度越高，气浮时需要的微细气泡数量越多，通常以气固比（A/S）表示单位质量的悬浮颗粒需要的空气量。无量纲，气固比可以按照下式计算：
AS?1.3Sa(10.17?f?P?1)QrQSi （7-2）
式中：
AS──气固比，g（释放的空气）/g（悬浮固体）；
Si──入流中的悬浮固体浓度，mg/L； Qr──加压水回流量，L/d； Q──污水流量，L/d；
Sa──某一温度时的空气溶解度（可查下表得到）。
温度（℃） Sa(mL/L)
0 29.2
10 22.8
20 18.7
30 15.7
P──绝对压力（MPa）；
f──压力为P时水中的空气溶解系数，通常采用0.5； 1.3──1mL的空气在0℃的质量，mg；
气固比与操作压力、悬浮固体浓度及性质有关，一般为0.005～0.06。当悬浮固体浓
度较高时取上限，例如，剩余污泥气浮浓缩时，气固比一般采用0.03～0.04，气固比不同，即水中空气量不同，将影响出水水质和浮渣的含固率，也影响到成本费用。气固比对浮渣含固率及气固比对悬浮固体浓度的影响见图：
图5-2 气固比对浮渣固体浓度和出水悬浮固体浓度的影响
由图5-2可以看到，在一定范围内，气浮效果是随气固比的增大而增大的，即气固比
越大，出水悬浮固体浓度越低，浮渣的固体浓度越高。 三 实验装置及仪器试剂
湖水，硫酸铝Al2（SO4）3
烘箱，分析天平，水桶，三角烧杯，称量瓶，滤纸 气浮实验装置一套
5-3 压力溶气气浮实验装置
1.吸水池 2.水泵 3.溶气罐 4.空气压缩机 5.气浮池 6.溶气释放器 7.进水阀8. 调压阀9.进气阀 10.压力表 11.水位计 12.玻璃转子流量计
四 实验步骤
1．首先检查气浮实验装置是否完好。
2．把清水加到回流加压水箱至有效水深的90％高度。
3．在废水配水箱中加注湖水80%左右，再加少许污染严重的废水。开启底部搅拌泵搅拌10min后取样测定原水SS(测三个平行样)。同时配置500mL混凝剂于混凝罐中，搅拌混合，暂时不打开混凝剂阀门。投加Al2（SO4）3的量为50～60mg/L。
4．启动进水泵，向气浮池中注入废水。
5．开启空压机加压，使溶气罐内压力（表压）为0.3Mpa左右。待气浮池中的水位淹没（黑色）释放器，打开加压水阀门至最大流量的1/2处，释放溶气水至气浮池中（此时表压会降低，注意随时调节压力在0.29～0.3Mpa）。同时调节空气进入量不超过流量计的1/2。
6．待溶气水在气浮池中释放并形成大量微小气泡时，再打开混凝剂投加阀门。 7．观察投加混凝剂的水样气浮效果。当气浮池中液面接近浮渣槽是启动刮渣机。 8．收集的浮渣排至废液桶或者下水道，处理水收集并在出水5min后取样测定SS。取样时间点取两个（初期和末期），每个点测三个平行样。 五 注意事项
1．提前烘干滤纸，冷却于干燥器中。 2．查阅资料，明确悬浮物SS的测定方法。 六 实验结果整理
1．记录实验条件和参数。
实验日期： 溶气罐的工作压力： MPa 投加混凝剂名称： 投加混凝剂浓度 mg/L 气浮实验装置型号（编号）：
气浮实验水样处理数据表
称量瓶序号 后读数（g） 前读数（g） 差 值（g） SS(mg/L) 平均 去除效率η% 原水样 min时处理水 min时处理水 2．通过实验结果，说明影响气浮效果的因素？
3．研究实验装置，试述实验装置由哪几部分组成？各个部分的用途是什么？ 七 思考题
1．气浮法处理废水的对象、原理是什么？
2．试阐述压力溶气气浮三种形式流程的不同和各自的优缺点？