工學(xué)污水的物理處理第1頁/共90頁沉淀池按使用功能分生物處理法中的預(yù)處理，去除約30%的BOD5，55%的懸浮物。生物處理構(gòu)筑物后，是生物處理工藝的組成部分。初次沉淀池二次沉淀池第2頁/共90頁沉淀池按水流方向分平流式輻流式豎流式池型：長方形一端進(jìn)水另一端出水貯泥斗在池進(jìn)口池內(nèi)水流由下向上池內(nèi)水流向四周輻流池型：多為圓形，有方形或多角形池中央進(jìn)水，池四周出水貯泥斗在池中央第3頁/共90頁沉淀池三種流態(tài)第4頁/共90頁沉淀池特點(diǎn)與適用條件第5頁/共90頁沉淀池由五部分組成：進(jìn)水區(qū)、出水區(qū)的功能是使水流的進(jìn)入與流出保持平穩(wěn)，以提高沉淀效率。沉淀區(qū)貯泥區(qū)貯存、濃縮與排放污泥。緩沖區(qū)避免水流帶走沉在池底的污泥。沉淀池由五部分組成緩沖區(qū)第6頁/共90頁沉淀池的運(yùn)行方式連續(xù)式污水中可沉顆粒的沉淀在流過水池時(shí)完成，這是可沉顆粒受到重力所造成的沉速與水流流動(dòng)的速度兩方面的作用。污水連續(xù)不斷地流入與排出污水中可沉淀的懸浮物在靜止時(shí)完成沉淀過程，由設(shè)置在沉淀池壁不同高度的排水管排出。工作過程：進(jìn)水、靜止、排水間歇式第7頁/共90頁1.設(shè)計(jì)流量沉淀池的設(shè)計(jì)流量與沉砂池的設(shè)計(jì)流量相同。在合流制的污水處理系統(tǒng)中，當(dāng)廢水是自流進(jìn)入沉淀池時(shí)，應(yīng)按最大流量作為設(shè)計(jì)流量；當(dāng)用水泵提升時(shí)，應(yīng)按水泵的最大組合流量作為設(shè)計(jì)流量。在合流制系統(tǒng)中應(yīng)按降雨時(shí)的設(shè)計(jì)流量校核，但沉淀時(shí)間應(yīng)不小于30min。2.沉淀池的只數(shù)對(duì)于城市污水廠，沉淀池的只數(shù)不應(yīng)少于2只。3.沉淀池的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)于城市污水處理廠，如無污水沉淀性能的實(shí)測資料時(shí)，可參照表10-8的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)選用。4.沉淀池的有效水深、沉淀時(shí)間與表面水力負(fù)荷的相互關(guān)系，見表10-9所示。

沉淀池的一般設(shè)計(jì)原則及參數(shù)第8頁/共90頁5.沉淀池的幾何尺寸：沉淀池超高不少于0.3m；緩沖層高采用0.3~0.5m；貯泥斗斜壁的傾角，方斗不宜小于60o，圓斗不宜小于55o；排泥管直徑不小于200mm。6.沉淀池出水部分：一般采用堰流，在堰口保持水平。出水堰的負(fù)荷為：對(duì)初沉池，應(yīng)不大于2.9L/s·m；對(duì)二次沉淀池，一般取1.5~2.9L/s·m。亦可采用多槽出水布置，以提高出水水質(zhì)。7.貯泥斗的容積：一般按不大于2日的污泥量計(jì)算。對(duì)二次沉淀池，按貯泥時(shí)間不超過2小時(shí)計(jì)。8.排泥部分：沉淀池一般采用靜水壓力排泥，靜水壓力數(shù)值如下：初次沉淀池不應(yīng)小于14.71kPa（1.5mH2O）；活性污泥法的二沉池應(yīng)不小于8.83kPa（0.9mH2O）；生物膜法的二沉池應(yīng)不小于11.77kPa（1.2mH2O）。

沉淀池的一般設(shè)計(jì)原則及參數(shù)第9頁/共90頁平流式沉淀池第10頁/共90頁進(jìn)水區(qū)有整流措施，保證入流污水均勻穩(wěn)定地進(jìn)入沉淀池。出水區(qū)設(shè)出水堰，控制沉淀池內(nèi)的水面高度，保證沉淀池內(nèi)水流的均勻分布。沉淀池應(yīng)沿整個(gè)出流堰的單位長度溢流量相等，對(duì)于初沉池一般為250m3/m·d，二沉池為130~250m3/m·d。鋸齒形三角堰應(yīng)用最普遍，水面宜位于齒高的1/2處。為適應(yīng)水流的變化或構(gòu)筑物的不均勻沉降，在堰口處需要設(shè)置能使堰板上下移動(dòng)的調(diào)節(jié)裝置，使出口堰口盡可能水平。堰前應(yīng)設(shè)置擋板，以阻攔漂浮物，或設(shè)置浮渣收集和排除裝置。多斗式沉淀池，不設(shè)置機(jī)械刮泥設(shè)備。每個(gè)貯泥斗單獨(dú)設(shè)置排泥管，各自獨(dú)立排泥，互不干擾，保證沉泥的濃度。平流式沉淀池的構(gòu)造及工作特點(diǎn)第11頁/共90頁平流沉淀池的構(gòu)造及工作特點(diǎn)第12頁/共90頁平流式沉淀池的構(gòu)造及工作特點(diǎn)（進(jìn)水）第13頁/共90頁平流式沉淀池的構(gòu)造及工作特點(diǎn)（出水）第14頁/共90頁平流式沉淀池的流態(tài)第15頁/共90頁

1.沉淀池的表面積A式中：qvmax-最大設(shè)計(jì)流量，m3/s；q-表面水力負(fù)荷，m3/m2·h，初沉池一般取1.5~3m3/m2·h，二沉池一般取1~2m3/m2·h。

2.沉淀區(qū)有效水深h2式中：t-沉淀時(shí)間，h，初沉池一般取1~2h；二沉池一般取1.5~2.5h。沉淀區(qū)有效水深h2通常取2~3m。

3.沉淀區(qū)有效容積V1或

4.沉淀池長度L式中：v-最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的水平流速，mm/s；一般不大于5mm/s

5.沉淀池總寬度b平流式沉淀池的設(shè)計(jì)第16頁/共90頁

6.沉淀池的只數(shù)n式中：b′-每只沉淀池的寬度；平流式沉淀池的長度一般為30~50m，為了保證污水在池內(nèi)分布均勻，池長與池寬比不小于4，以4~5為宜。

7.污泥區(qū)容積對(duì)于生活污水，污泥區(qū)的總?cè)莘eV：

式中：S-每人每日的污泥量，L/d·人可參考表10-8；N-設(shè)計(jì)人口數(shù)，人；T-污泥貯存時(shí)間，d。平流式沉淀池的設(shè)計(jì)第17頁/共90頁平流式沉淀池的設(shè)計(jì)8.沉淀池的總高度h式中：h1-沉淀池超高，m；一般取0.3m；h2-沉淀區(qū)的有效深度，m；h3-緩沖層高度，m；一般?。簾o機(jī)械刮泥設(shè)備時(shí)為0.5m；有機(jī)械刮泥設(shè)備時(shí)，其上緣應(yīng)高出刮板0.3m；h4-污泥區(qū)高度，m；h′4-泥斗高度，m；h″4-梯形的高度，m。9.污泥斗的容積V1式中：S1-污泥斗的上口面積，m2；S2-污泥斗的下口面積，m2。10.污泥斗以上梯形部分污泥容積V2式中：L1-梯形上底邊長，m;L2-梯形上底邊長，m。第18頁/共90頁豎流式沉淀池第19頁/共90頁在豎流式沉淀池中，污水是從下向上以流速v做豎向流動(dòng)，廢水中的懸浮顆粒有以下三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：由上述分析可知，當(dāng)顆粒屬于自由沉淀類型時(shí)，其沉淀效果（在相同的表面水力負(fù)荷條件下）豎流式沉淀池的去除率要比平流式沉淀池低。當(dāng)顆粒屬于絮凝沉淀類型時(shí)，由于在池中的流動(dòng)存在著各自相反的狀態(tài)，就會(huì)出現(xiàn)上升著的顆粒與下降著的顆粒，上升顆粒與上升顆粒之間、下沉顆粒與下沉顆粒之間的相互接觸、碰撞，致使顆粒的直徑逐漸增大，有利于顆粒的沉淀。豎流式沉淀池的工作原理當(dāng)顆粒以沉速u>v時(shí)，則顆粒將以u(píng)-v的差值向下沉淀，顆粒得以去除；當(dāng)u=v時(shí)，則顆粒處于隨遇狀態(tài)，不下沉不上升；當(dāng)u<v時(shí)，顆粒將不能沉淀下來，則會(huì)隨上升水流帶走。第20頁/共90頁豎流式沉淀池的平面可為圓形、正方形或多角形。豎流式沉淀池的深、寬（徑）比一般不大于3，通常取2。豎流式沉淀池的中心管如圖所示。豎流式沉淀池的構(gòu)造第21頁/共90頁中心導(dǎo)流筒設(shè)計(jì)中心流速：無反射板：30mm/s有反射板：100mm/s流出速度：<20mm/s第22頁/共90頁輻流式沉淀池第23頁/共90頁輻流式沉淀池是一種大型沉淀池，池徑可達(dá)100m，池周水深1.5~3.0m。有中心進(jìn)水、周邊進(jìn)水、周進(jìn)周出、旋轉(zhuǎn)臂配水等幾種形式。沉淀與池底的污泥一般采用刮泥機(jī)刮除，對(duì)輻流式沉淀池而言，目前常用的刮泥機(jī)械有中心傳動(dòng)式刮泥機(jī)和吸泥機(jī)以及周邊傳動(dòng)式的刮泥機(jī)與吸泥機(jī)等。輻流式沉淀池的構(gòu)造及特點(diǎn)第24頁/共90頁輻流式沉淀池剖面第25頁/共90頁進(jìn)水槽斷面較大，而槽底的孔口較小，布水時(shí)的水頭損失集中在孔口上，故布水比較均勻；進(jìn)水擋板的下沿深入水面下約2/3深度處，距進(jìn)水孔口有一段較長的距離，這有助于進(jìn)一步把水流均勻地分布在整個(gè)入流渠的過水?dāng)嗝嫔希覐U水進(jìn)入沉淀區(qū)的流速要小得多，有利于懸浮顆粒的沉淀。周邊進(jìn)水輻流式沉淀池的入流區(qū)在構(gòu)造上的特點(diǎn)：第26頁/共90頁旋轉(zhuǎn)臂配水沉淀池第27頁/共90頁上海嘉定水質(zhì)凈化廠輻流式初沉池第28頁/共90頁上海嘉定水質(zhì)凈化廠輻流式二沉池第29頁/共90頁長春水質(zhì)凈化廠第30頁/共90頁斜流式沉淀池第31頁/共90頁斜流式沉淀池是根據(jù)淺池理論，在沉淀池的沉淀區(qū)加斜板或斜管而構(gòu)成。它由斜板（管）沉淀區(qū)、進(jìn)水配水區(qū)、清水出水區(qū)、緩沖區(qū)和污泥區(qū)組成。按斜板或斜管間水流域污泥的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向來區(qū)分，斜流式沉淀池有同向流和異向流兩種。污水處理中常采用升流式異向流斜流沉淀池。異向斜流式沉淀池中，斜板（管）于水平面呈60o角，長度通常為1.0m左右，斜板凈距（或斜管孔徑）一般為80~100mm。斜板（管）區(qū)上部清水區(qū)水深為0.7~1.0m，底部緩沖層高度為1.0m。斜板式沉淀池的構(gòu)造第32頁/共90頁斜板式沉淀池的構(gòu)造第33頁/共90頁斜流沉淀池具有沉淀效率高、停留時(shí)間短、占地少等優(yōu)點(diǎn)，在給水處理中得到比較廣泛的應(yīng)用，在廢水處理中應(yīng)用不普遍。在選礦水尾礦漿的濃縮、煉油廠的含油廢水的隔油等已有較成功的經(jīng)驗(yàn)，在印染廢水處理和城市污水處理中也有應(yīng)用。斜板式沉淀池在廢水處理中的應(yīng)用第34頁/共90頁斜板式沉淀池污水處理中應(yīng)用實(shí)例第35頁/共90頁第36頁/共90頁第37頁/共90頁提高沉淀池沉淀效果的有效途徑沉淀池均存在去除率不高的問題，且占地面積較大，體積龐大。提高沉淀池的分離效果和去除能力的方法斜流式沉淀池對(duì)污水進(jìn)行曝氣攪動(dòng)回流部分活性污泥曝氣攪動(dòng)是利用氣泡的攪動(dòng)促使廢水中的懸浮顆粒相互作用，產(chǎn)生自然絮凝。采用此法，可是沉淀效率提高5%~8%，1m3廢水的曝氣量約0.5m3左右。常在預(yù)曝氣池或生物絮凝池內(nèi)進(jìn)行。將剩余活性污泥投加到入流污水中去，利用污泥的活性，產(chǎn)生吸附與絮凝作用，這一過程稱為生物絮凝。這一方法可以使沉淀效率比原來的沉淀池提高10%~%15，BOD5的去除率也能增加15%以上，活性污泥的投加量一般在100~400mg/L之間。第38頁/共90頁第五節(jié)

隔油和破乳第39頁/共90頁含油廢水的來源石油開采及加工工業(yè)固體燃料熱加工紡織工業(yè)中的洗毛廢水輕工業(yè)中的制革廢水鐵路及交通運(yùn)輸工業(yè)屠宰及食品加工機(jī)械工業(yè)中車削工藝中的乳化液石油開采石油煉制石油化工帶水原油的分離水鉆井提鉆時(shí)的設(shè)備沖洗水井場及油罐區(qū)的地面降水生產(chǎn)裝置的油水分離過程,油品、設(shè)備的洗滌、沖洗過程焦化含油廢水焦?fàn)t氣的冷凝水洗煤氣水各種儲(chǔ)罐的排水第40頁/共90頁油的狀態(tài)呈懸浮狀態(tài)的可浮油呈乳化狀態(tài)的乳化油呈溶解狀態(tài)的溶解油油滴的粒徑較大，可以依靠油水比重差而從水中分離出來，對(duì)于石油煉廠廢水而言，這種狀態(tài)的油一般占廢水中含油量的60%~80%左右。粒徑：60μm以上平流分離：100－150μm；斜板：60μm以上非常細(xì)小的油滴，由于其表面上有一層由乳化劑形成的穩(wěn)定薄膜，阻礙油滴合并，故不能用靜沉法從廢水中分離出來；若能消除乳化劑的作用，乳化油劑可轉(zhuǎn)化為可浮油，稱為破乳，乳化油經(jīng)過破乳之后，就能用沉淀法分離。細(xì)分散油粒：10－60μm；乳化油：粒徑<10μm油品在水中的溶解度非常低，只有幾個(gè)毫克每升。溶解油：5－15mg/L第41頁/共90頁油污染對(duì)環(huán)境的危害含油廢水侵入土壤孔隙間形成油膜，產(chǎn)生堵塞作用，致使空氣、水分及肥料均不能滲入土中，破壞土層結(jié)構(gòu)，不利于農(nóng)作物的生長，甚至是農(nóng)作物枯死。含油廢水排入水體后將在水面上產(chǎn)生油膜，阻礙大氣中的氧向水體轉(zhuǎn)移，使水生生物處于嚴(yán)重缺氧狀態(tài)而死亡。在灘涂上還會(huì)影響?zhàn)B殖和利用。含油廢水排入城市溝道，對(duì)溝道、附屬設(shè)備及城市污水處理廠都會(huì)造成不良影響。土壤溝道水體第42頁/共90頁廢水從池子的一端流入池子，以較低的水平流速流經(jīng)池子，流動(dòng)過程中，密度小于水的有利上升到水面，密度大于水的顆粒雜質(zhì)沉于池底，水從池子的另一端流出。隔油池的出水端設(shè)置集油管。大型隔油池應(yīng)設(shè)置刮油刮泥機(jī)，以及時(shí)排油及排除底泥。隔油池的池底構(gòu)造與沉淀池相同。表面一般設(shè)置蓋板，冬季保持浮渣的溫度，從而保持它的流動(dòng)性，同時(shí)可以防火與防雨。特點(diǎn)：構(gòu)造簡單、便于運(yùn)行管理、油水分離效果穩(wěn)定。平流式隔油池可去除的最小油滴直徑為100~150μm，相應(yīng)的上升速度不高于0.9mm/s。平流式隔油池的設(shè)計(jì)與平流式沉淀池基本相似，按表面負(fù)荷設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用1.2m3/m2·h；按停留時(shí)間設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用2h。平流式隔油池第43頁/共90頁第44頁/共90頁斜板式隔油池斜板式隔油池可去除的最小油滴直徑為60μm，相應(yīng)的上升速度約為0.2mm/s。鐵路運(yùn)輸、化工等行業(yè)使用的小型隔油池，其撇油裝置是依靠水與油的密度差形成液位差而達(dá)到自動(dòng)撇油的目的。小型隔油池第45頁/共90頁斜板隔油池與小型自動(dòng)撇油隔油池第46頁/共90頁當(dāng)油和水相混，又有乳化劑存在，乳化劑會(huì)在油滴與水滴表面上形成一層穩(wěn)定的薄膜，這時(shí)油和水就不會(huì)分層，而呈一種不透明的乳狀液。當(dāng)分散相是油滴時(shí)，稱水包油乳狀液；當(dāng)分散相是水滴時(shí)，則稱為油包水乳狀液。乳化油及破乳方法第47頁/共90頁乳化油的主要來源含油（可浮油）廢水在溝與含乳化劑的廢水相混合，受水流攪動(dòng)而形成的。以洗滌劑清洗受油污染的機(jī)械零件、油槽車等而產(chǎn)生乳化油廢水由于生產(chǎn)工藝的需要而制成的第48頁/共90頁破乳方法簡介破乳的基本原理：破壞液滴界面上的穩(wěn)定薄膜，使油、水得以分離。投加換型乳化劑：投入適量“換型劑”后，在水包油（或油包水）乳狀液轉(zhuǎn)型為油包水（或水包油）乳狀液過程中，存在著一個(gè)轉(zhuǎn)化點(diǎn)，這時(shí)的乳狀液非常不穩(wěn)定，油水可能形成分層。投加鹽類、酸類：可使乳化劑失去乳化作用。投加某種本身不能成為乳化劑的表面活性劑：例如異戊醇，從兩相界面上擠掉乳化劑使其失去乳化作用。攪拌、振蕩、轉(zhuǎn)動(dòng)：通過劇烈的攪拌、振蕩或轉(zhuǎn)動(dòng)，使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。過濾：如以粉末為乳化劑的乳狀液，可以用過濾法攔截被固體粉末包圍的油滴。改變溫度：改變?nèi)榛旱臏囟葋砥茐娜榛旱姆€(wěn)定。某些乳化液必須投加化學(xué)藥劑破乳，如鈣、鎂、鐵、鋁的鹽類或無機(jī)酸，堿，混凝劑等。第49頁/共90頁第六節(jié)

浮上法第50頁/共90頁

水和廢水的浮上法處理是將空氣以微小氣泡形式通入水中，使微小氣泡與在水中懸浮的顆粒粘附，形成水-氣-顆粒三相混合體系，顆粒粘附上氣泡后，密度小于水即上浮水面，從水中分離出去，形成浮渣層。由此可知，浮上法處理工藝必須滿足下述基本條件：必須向水中提供足夠量的細(xì)微氣泡；必須使污水中的污染物質(zhì)能形成懸浮狀態(tài)；必須使氣泡與懸浮的物質(zhì)產(chǎn)生粘附作用。第51頁/共90頁污水處理技術(shù)中，浮上法固-液或液-液分離技術(shù)應(yīng)用的幾方面：石油、化工及機(jī)械制造業(yè)中的含油污水的油水分離工業(yè)廢水處理污水中有用物質(zhì)的回收取代二次沉淀池，特別是用于易于產(chǎn)生活性污泥膨脹的情況剩于活性污泥的濃縮第52頁/共90頁按生產(chǎn)細(xì)微氣泡的方法分微氣泡曝氣浮上法剪切氣泡浮上法加壓溶氣浮上法真空浮上法電解浮上法分散空氣浮上法溶解空氣浮上法浮上法的類型第53頁/共90頁電解廢水可同時(shí)產(chǎn)生三種作用：電解氧化還原電解混凝電氣浮電解浮上法

第54頁/共90頁電解浮上法是將正負(fù)極相間的多組電極浸泡在廢水中，當(dāng)通以直流電時(shí)，廢水電解，正負(fù)兩級(jí)間產(chǎn)生的氫和氧的細(xì)小氣泡粘附于懸浮物上，將其帶至水面而達(dá)到分離的目的。電解浮上法產(chǎn)生的氣泡小于其他方法產(chǎn)生的氣泡，故特別適用于脆弱絮狀懸浮物。電解浮上法的表面負(fù)荷通常低于4m3/m2·h。電解浮上法主要用于工業(yè)廢水處理方面，處理水量約在10~20m3/h。由于電耗高、操作運(yùn)行管理復(fù)雜及含有大量表面活性劑的污水。電解浮上法

第55頁/共90頁電解浮上法

第56頁/共90頁微氣泡曝氣浮上法剪切氣泡浮上法壓縮空氣引入到靠近池底處的微孔板，并被微孔板的微孔分散成細(xì)小氣泡。將空氣引入到一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)混合器或葉輪機(jī)的附近，通過高速旋轉(zhuǎn)混合器的高速剪切，將引入的空氣切割成細(xì)小氣泡。分散空氣浮上法用于礦物浮選，也用于含油脂、羊毛等污水的初級(jí)處理及含有大量表面活性劑的污水。分散空氣浮上法

第57頁/共90頁微氣泡曝氣浮上法剪切氣泡浮上法第58頁/共90頁從溶解空氣和析出條件來看加壓溶氣浮上法：空氣在加壓條件下溶解，常壓下使過飽和空氣以微小氣泡形式釋放出來。需要溶氣罐、空壓機(jī)或射流器、水泵等設(shè)備真空浮上法：空氣在常壓下溶解，真空條件下釋放。優(yōu)點(diǎn)：無壓力設(shè)備缺點(diǎn)：溶解度低、氣泡釋放有限，需要真空設(shè)備，運(yùn)行維護(hù)困難。溶解空氣浮上法

第59頁/共90頁真空浮上法第60頁/共90頁加壓溶氣氣浮第61頁/共90頁加壓溶氣浮上法的基本原理空氣在水中的溶解度與壓力的關(guān)系空氣在水中的溶解度的表示單位體積水溶液中溶入的空氣重量:g(氣)/m3(水)單位體積水溶液中溶入的空氣體積:mL(氣)/L(水)第62頁/共90頁空氣在純水中的飽和溶解度第63頁/共90頁

空氣在水中的溶解度與溫度、壓力有關(guān)。在一定范圍內(nèi)，溫度越低、壓力越大，其溶解度越大。一定溫度下，溶解度與壓力成正比。

空氣從水中析出的過程分兩個(gè)步驟，即氣泡的形成過程與氣泡的增長過程。氣泡核的形成過程是起著決定性作用，有了相當(dāng)數(shù)量的氣泡核，就可以控制氣泡數(shù)量的多少與氣泡直徑的大小。從溶氣氣浮上的要求來看，應(yīng)當(dāng)在這個(gè)過程中形成數(shù)目眾多的氣泡核，因?yàn)橥瑯拥娜芙饪諝猓缧纬傻臍馀莺说臄?shù)量越多，則形成的氣泡的直徑也就越小，就越有利于浮上工藝的要求。第64頁/共90頁加壓溶氣的兩種方式存在問題：填料長膜；壓縮氣含油；調(diào)節(jié)不便；時(shí)而需放氣。存在問題：設(shè)備較復(fù)雜；造價(jià)偏高。第65頁/共90頁全溶氣加壓氣浮法第66頁/共90頁部分溶氣加壓氣浮法第67頁/共90頁部分回流加壓溶氣氣浮法第68頁/共90頁液體表面分子所受的分子引力與液體內(nèi)部分子所受的分子引力不同，表面分子所受的作用力是不平衡的，這不平衡的力有把表面分子拉向液體內(nèi)部、縮小液體表面積的趨勢，這種力稱為流體的表面張力。要使表面分子不被拉向液體內(nèi)部，就需要克服液體內(nèi)部分子的吸引力而作功，可見液體表層分子具有更多的能量，這種能量稱表面能。在氣浮過程中，存在著液、氣、顆粒三相介質(zhì)，在各個(gè)不同介質(zhì)的表面也都因受力不平衡而產(chǎn)生表面張力（稱界面張力），即具有表面能（稱界面能）。氣泡與懸浮顆粒粘附的條件第69頁/共90頁界面能E與界面張力的關(guān)系如下：式中：σ-界面張力系數(shù)；S-界面面積。氣泡未與懸浮顆粒粘附之前，顆粒與氣泡的單位面積上的界面能分別為σ水-?！?和σ水-氣×1，這時(shí)單位面積上的界面能之和E1為：當(dāng)氣泡與懸浮顆粒粘附后，界面能縮小，粘附面的單位面積上的界面能E2及其縮小值ΔE分別為：這部分能量差即為擠開氣泡和顆粒之間的水膜所作的功，此值越大，氣泡與顆粒粘附得越牢固。水中的懸浮顆粒是否能與氣泡粘附，與水、氣、顆粒間的界面能有關(guān)。當(dāng)三者相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，三相界面張力的關(guān)系如圖10-40所示，其關(guān)系式為：式中：θ-接觸角（也稱濕潤角）上式帶入式（10-38）得：第70頁/共90頁

上式表明，并不是水中所有的污染物質(zhì)都能與氣泡粘附，是否能粘附與該類物質(zhì)的接觸角有關(guān)。當(dāng)θ→0時(shí)，cosθ→1，ΔE→0，這類物質(zhì)親水性強(qiáng)（稱親水性物質(zhì)），無力排開水膜，不易與氣泡粘附，不能用氣浮法去除。當(dāng)θ→180°時(shí)，cosθ→-1，ΔE→2σ水-氣，這類物質(zhì)憎水性強(qiáng)（稱憎水性物質(zhì)），易與氣泡粘附，宜用氣浮法去除。微細(xì)氣泡與懸浮顆粒的粘附形式有氣顆粒吸附、氣泡頂托以及氣泡裹夾等三種形式，見圖10-41所示。第71頁/共90頁氣泡與懸浮顆粒的粘附形式氣粒吸附氣泡頂托氣泡裹夾第72頁/共90頁“顆粒-氣泡”復(fù)合體的上浮速度，當(dāng)流態(tài)為層流時(shí)，即Re<1時(shí)，則“顆粒-氣泡”復(fù)合體的上升速度可按斯托克斯公式計(jì)算：式中：d-為“顆粒-氣泡”復(fù)合體的直徑；ρS-為“顆粒-氣泡”復(fù)合體的表觀密度。上述公式表明，“顆粒-氣泡”復(fù)合體的上浮速度v上取決于水與復(fù)合體的密度差與復(fù)合體的有效直徑。如果“顆粒-氣泡”復(fù)合體上粘附的氣泡越多，則ρS越小，d越大，因而上浮速度亦越快?！邦w粒-氣泡”復(fù)合體的上浮速度第73頁/共90頁化學(xué)藥劑的投加對(duì)氣浮效果的影響一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑各種無機(jī)或有機(jī)高分子混凝劑，它不僅可以改變污水中的懸浮顆粒的親水性能，而且還能使污水中的細(xì)小顆粒絮凝成較大的絮狀體以吸附、截留氣泡，加速顆粒上浮。第74頁/共90頁浮選劑大多數(shù)由極性-非極性分子組成。當(dāng)浮選劑的極性基被吸附在親水性懸浮顆粒的表面后，非極性基則朝向水中，這樣就可以使親水性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為疏水性物質(zhì)，從而能使其與微細(xì)氣泡相粘附。圖10-42表示親水性懸浮顆粒在加入極性-非極性物質(zhì)后轉(zhuǎn)化為疏水性與微小氣泡粘附的情形。浮選劑的種類有松香油、石油、表面活性劑、硬脂酸鹽等?；瘜W(xué)藥劑的投加對(duì)氣浮效果的影響一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑第75頁/共90頁化學(xué)藥劑的投加對(duì)氣浮效果的影響一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑作用是提高懸浮顆粒表面的水密性，以提高顆粒的可浮性，如聚丙烯酰胺。第76頁/共90頁化學(xué)藥劑的投加對(duì)氣浮效果的影響一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑作用是暫時(shí)或永久性地抑制某些物質(zhì)的浮上性能，而又不妨礙需要去除的懸浮顆粒的上浮，如石灰、硫化鈉等。第77頁/共90頁化學(xué)藥劑的投加對(duì)氣浮效果的影響一般的疏水性或親水性的物質(zhì)，均需投加化學(xué)藥劑，以改變顆粒的表面性質(zhì)，增加氣泡與顆粒的吸附。這些化學(xué)藥劑分為下述幾類：混凝劑浮選劑助凝劑抑制劑調(diào)節(jié)劑主要是調(diào)節(jié)污水的pH值，改進(jìn)和提高氣泡在水中的分散度以及提高懸浮顆粒與氣泡的粘附能力，如各種酸、堿等。第78頁/共90頁壓力溶氣浮上法系統(tǒng)的組成壓力溶氣系統(tǒng)氣浮池

空氣釋放系統(tǒng)壓力溶氣罐溶氣釋放裝置加壓水泵附屬設(shè)備溶氣水管路空氣供給設(shè)備第79頁/共90頁壓力溶氣系統(tǒng)壓力溶氣罐附屬設(shè)備加壓水泵空氣供給設(shè)備

加壓水泵的作用是提升污水，將水、氣以一定壓力送至壓力溶氣罐，其壓力的選擇應(yīng)考慮溶氣罐壓力和管路系統(tǒng)的水力損失兩部分。第80頁/共90頁壓力溶氣系統(tǒng)壓力溶氣罐附屬設(shè)備加壓水泵空氣供給設(shè)備壓力溶氣罐的作用是使水與空氣充分接觸，促進(jìn)空氣的溶解。溶氣罐的形式有多種，如圖10-43所示，其中以罐內(nèi)填充填料的溶氣罐效率最高。圖10-43第81頁/共90頁壓力溶氣系統(tǒng)壓力溶氣罐附屬設(shè)備加壓水泵

影響填料溶氣罐效率的主要因素為：填料特性填料層高度罐內(nèi)液位高布水方式溫度

填料溶氣罐的主要工藝參數(shù)為：過流密度：2500~5000m3/m2·d填料層高度：0.8~1.3m液位的控制高：0.6~1.0m（從罐底計(jì)）溶氣罐承壓能力：>0.6MPa空氣供給設(shè)備第82頁/共90頁壓力溶氣系統(tǒng)加壓水泵壓力溶氣罐空氣供給設(shè)備附屬設(shè)備水泵壓水管裝射流器挾氣式空壓機(jī)供氣式溶氣方式有三種水泵吸氣式在經(jīng)濟(jì)和安全方面都不理想，已很少使用?？諌簷C(jī)供氣是較早使用的一種供氣方式，使用較廣泛，其優(yōu)點(diǎn)是能耗相對(duì)較低。壓力管裝射流器進(jìn)行溶氣的優(yōu)點(diǎn)是不需另設(shè)空壓機(jī)，沒有空壓機(jī)帶來的油污染和噪聲。水泵吸氣式圖10-44圖10-45圖10-46第83頁/共90頁空氣釋放系統(tǒng)是由溶氣釋放裝置和溶氣水管路組成。溶氣釋放裝置的功能是將壓力容器水減壓，使溶氣水中的氣體以微氣泡的形式釋放出來，并能迅速、均勻地與水中的顆粒物質(zhì)粘附。常用的溶氣釋放裝置有減壓閥、溶氣釋放噴嘴、釋放器等。空氣釋放系統(tǒng)第84頁/共90頁

氣浮池的功能是提供一定的容積和池表面積，使微氣泡與水中懸浮顆粒充分混合、接觸、粘附，并使帶氣顆粒與水分離。目前最常用，其反應(yīng)池與氣浮池合建。廢水進(jìn)入反應(yīng)池完全混合后，經(jīng)擋板底部進(jìn)入氣浮接觸室以延長絮體與氣泡的接觸時(shí)間，然后由接觸室上部進(jìn)入分離室進(jìn)行固液分離。池面浮渣由刮渣機(jī)刮入集渣槽，清水由底部集水槽排出。平流式氣浮池的優(yōu)點(diǎn)是池深淺、造價(jià)低、構(gòu)造簡單、運(yùn)行方便。缺點(diǎn)是分離部分的容積利用率不高等。氣浮池的有效水深通常為2.0~2.5m，一般以單格寬度不超過10m，長度不超過15m為宜。廢水在反應(yīng)池中的停留時(shí)間與混凝劑種類、投加量、反應(yīng)形式等因素有關(guān)，一般為5~15min。為避免打碎絮體，廢水經(jīng)擋板底部進(jìn)入氣浮接觸室時(shí)的流速應(yīng)小于0.1m/s。廢水在接觸室中的上升流速一般為10~20mm/s，停留時(shí)間應(yīng)大于60s。豎流式氣浮池的基本工藝參數(shù)與平流式氣浮池相同。其優(yōu)點(diǎn)是接觸室在池中央，水流向四周擴(kuò)散，水力條件較好。缺點(diǎn)是與反應(yīng)池較難銜接，容積利用率較低。有經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)處理水量大于150~200m3/h，廢水中的可沉物質(zhì)較多時(shí)，宜采用豎流式氣浮池。氣浮池豎流式氣浮池平流式氣浮池圖10-47圖10-48第85頁/共90頁1.當(dāng)有試驗(yàn)資料時(shí)，可用下述公式計(jì)算：式中：qv-氣浮池設(shè)計(jì)水量，m3/h；R′-試驗(yàn)條件下的回流