气浮气泡的生成规律影响因素实验研究

2016Vo1．26No．3过滤与分离JournalofFiltration&Separation·13·气浮气泡的生成规律影响因素实验研究王晨，王振波，李娅萱，冯李杨(中国石油大学(华东)化学工程学院，山东青岛266580)摘要：气浮法是一种在含有其它相的水中通入微小气泡．进而促使其它相与水分离的技术。得到直径微小，均>-j，数量多的气泡是保证气浮法高效分离的关键。本次实验主要是研究气浮气泡生成规律的影响因素，通过改变溶气压力、释放头孔径、释放头圆盘孔的个数、释放头圆盘深度等不同操作条件和结构参数，来探究对气泡生成规律的影响。观察图片中不同条件下气泡的尺寸大小、分布、密集程度，对测得的数据进行分析，找寻不同因素对气浮气泡生成的影响规律，得到气浮法处理含油污水的最佳操作条件。为提高工业中气浮法处理含油污水的效率做参考依据。关键词：加压溶气气浮；溶气压力；释放头；气泡尺寸中图分类号：X703．I；TQ028文献标识码：A文章编号：1005—8265(2016)03—0013—05气浮法处理污水技术是一种高效的液一液分离技术，最早应用于选矿工业．随着含油污水处理技术的进步和行业内深入的探究。在20世纪初．美国人大胆尝试在水体净化过程中使用了气浮技术．并且获得了非常好的处理效果[”我国是最早研究气浮技术的国家之一．但在气浮技术应用方面起步较晚。改革开放之后，朱锡海与郭金基等人进行探究并成功研制旋流统气气浮设备[，其效率比常规的加压溶气气浮设备高出l0多倍，节能30％。气浮装置一般应包含压力溶气系统、溶气释放系统、气浮分离系统、和分离系统等[3]。其中只有产生密度高，分布均匀，直径适当的微小气泡，才能提高处理含油污水的效果故气浮气泡的影响因素是值得好好探究一番的1微气泡的产生方式概述发展至今，可以通过引气析出气泡、电解析出气泡和气浮析出气泡三种方式产生气泡。引气产生气泡的方式具体又可以分为：将压缩空气通过扩散板；借助机械力高速剪切空气；和引气射流分散气体等方式。电解析出气泡则是顾名思义借助电解槽的正负极板之间的电解分别在正负极板生成氢、氧气泡。而溶气法则可以分为加压溶气气浮法析出气泡和减压真空法析出气泡。本文将对溶气法中的加压溶气法进行重点分析．总结对其产生气泡有影响的因素[4]1．1溶气压力的影响对于压力容器气浮。容器压力对出水水质有重要影响．选择合适的进气量既可以减少运行成本，又可以得到优质的水况。压力的大小对产生气泡的大小有很大影响。根据所推求的公式：D2式中：01为表面张力，N／m；为压力降，N。可以得到气泡的半径与压力成反比．而与表面张力成正比。然而．由于在低压时。除了产生少量大气泡外．仍可以产生可供气浮所用的微气泡，说明大气泡的产生原因有多种，因此，无法单从压力大小判断气泡的直径大小和气泡数量[。1．2溶气释放器的影响如图1所示，为释放头的结构示意图．溶气水通过进水口首先经过空口A．因为横截断面收稿日期：2016—07—25作者简介：王晨(1991一)，女，硕士研究生，研究多相流分离技术，E-mail：wangchen19911103@163．COm．·14·过滤与分离JournalofFiltration&Separation2016Vo1．26No．3＼／溶气水1’AI}lI川f{}{洲|j竹f}}jff，释气水II／——、＼A．孔口B．圆盘缝隙C．孔室D．孔环图1TS释放器结构示意图突然收缩而导致的流速骤然增加．溶气水的压能降低转化成动能，释放器的消能值为：．．2《(2)zg式中：为释放器的消能系数；为管嘴出口流速．m／s之后溶气水进入孔室C．经与孔室内壁的撞击紊流加剧，压能继续降低．更多气体被释放出来，同时形成漩涡在返流进入缝隙B．在缝隙中形成径向辐射流，分布沿四周较为均匀。之后释气水经由孑L室周围的间断的环状孔口从管咀流出微气泡在此处释放出去[6-1o3本文即针对这种最基本的TS释放器进行改造．要保证改造的释放器生成的气泡尺寸够细微，数量多，分布均匀，稳定性好；同时出口流速要控制不要与反应水接触而产生大的涡流而打碎絮凝．影响除油效果：还要尽量使构造简单不宜堵塞。研究TS释放器中不同的结构对释气效果的影响关于释放器的改造主要针对孑L口和圆盘缝隙两个方面分为如下三个部分：f1)改变开孔A的数量(2)改变开孔A的直径(3)改变圆盘缝隙B的尺寸。2气浮气泡生成实验装置设计2．1实验装置的流程实验中，首先通过自吸泵从水箱向压力容器罐中注入水．待压力升高到一定值后．打开进气阀门，通过空压机向溶气罐中加气。加到指定压力后．可以用显微镜观测释放头出口处所形成的气泡．该处所产生的气泡是通过磁力泵吸引至显微镜下方的每次采集气泡时可通过关闭阀门来捕集气泡。实验中，进气量可以通过玻璃转子流量计测得，进液量通过塑料浮子流量计测得。压力通过