“颗粒-气泡”复合体的上浮速度
当流态为层流时，即Re<1时，则“颗粒-气泡”复合体
的上升速度可按斯托克斯公式计算：
v上

g
18
(L

S) d
2
式中：d——“颗粒-气泡”复合体的直径； ρs——“颗粒-气泡”复合体的表观密度。
上述公式表明，v上取决于水与复合体的密度差与复合体
的有效直径。 “颗粒-气泡”复合体上粘附的气泡越多，则
变小，利于气粒结合。
对σ水-气影响较大的主要是物质表面的亲水基团，亲水基 越多，则σ水-气越小，越不易被气浮处理（如乳化油及洗涤
废水等）；同时亲水基越多，污染粒子乳化严重，表面电 位增高也影响粘附。
泡沫的稳定性
由上面的讨论可知，水中表面活性剂的存 在对气浮处理有不利影响。 但是，气浮处理时，一般又要求水中含有 一定量的表面活性剂，以保证气泡具有足 够的稳定性。如果表面活性剂含量过低， 则应投加一定量的起泡剂。 为什么？
表面易被水湿润，该颗粒属亲 水性；如不易被水湿润，属疏 水-粒
水性。亲水性与疏水性可用气、
液、固三相接触时形成的接触


角大小来解释。 在气、液、固三相接触时，固、
水-气
液界面张力线和气液张力线之
间的夹角称为湿润接触角以θ
表示。
水
粒
粒-气
气
σ1.2
σ1.2
气泡
σ2..3
σ1.3
θ
σ2..3
原因有二
气泡本身具有自动降低表面自由能的倾向，即气 泡合并， ΔE变小，这种合并趋势的存在，使气 泡很难做到极细的分散度（微气泡）。
纯气泡上升到水表面时，由于气泡表面水分子层 薄，会很快破灭而得不到稳定的水表“气浮泡沫 层”，致使污染物脱落而重新返回水中。
一定量表面活性剂的存在使气泡表面带同种电荷， 不易合并。同时，一定量表面活性剂的存在使水 面气泡表面有一定厚度的水膜而不易破灭，从而 有利于收集除去。
的界面能E2及其缩小值ΔE分别为：
E2 气-粒
E E1 E2 水-粒 水-气 粒-气
这部分能量差即为挤开气泡和颗粒之间的水膜所做的功，此值 越大，气泡与颗粒粘附得越牢固。
水中的悬浮颗粒是否能与气泡粘附，与水、气、颗粒 间的界面能有关。当三者相对稳定时，三相界面张力的关 系式为：
水和废水的浮上法处理是将空气以微小气泡形式 通入水中，使微小气泡与在水中悬浮的颗粒粘附，形 成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附上气泡后，密 度小于水即上浮水面，从水中分离，形成浮渣层。
浮上法处理工艺必须满足下述基本条件： 必须向水中提供足够量的细微气泡；
必须使污水中的污染物质能形成悬浮状态；
必须使气泡与悬浮的物质产生粘附作用。
水性物质），易与气泡粘附，宜用气浮法去除。
当θ<900时，颗粒为亲水表面。而θ→0时，即 cosθ→1，ΔE→0，这类物质亲水性强，无力排开水
膜，不易与气泡粘附，不能用气浮法去除。
这时,有cos 水-粒 粒-气 水-气
θ受σ水-气（水的表面张力）而改变， σ水-气增大则cosθ
颗粒
亲水性
颗粒
θ
σ1.3
疏水性
界面能E与界面张力的关系如下： E S
式中：σ ——界面张力系数； S ——界面面积。
气泡沫与悬浮颗粒粘附前,颗粒与气泡的单位面积上的界面能分
别为σ水-粒×1和σ水-气×1，这时单位面积上的界面能之和E1为：
E1 水-粒 水-气
当气泡与悬浮颗粒粘附后，界面能缩小，粘附面的单位面积上
分散空气浮上法用于矿物浮选，也用于含油脂、羊毛 等污水的初级处理及含有大量表面活性剂的污水处理
气 浮法
气浮的基本原理
r>1 重力沉淀——沉淀池 r<1 上 浮——隔油池 r≈1 微细（ d小）油珠或悬浮物，不能单靠
比重差进行沉淀或上浮。
改变密度—气浮
疏水性物质：乳化油、羊毛脂等
改变粒径—混凝沉淀
亲水性物：纸浆细小纤维、煤灰、微细粘土、蛋白质等
混凝—气浮组合法
污水处理技术中，浮上法固-液或液-液分离技术应 用的几方面：
石油、化工及机械制造业中的含油污水的油水分离;
工业废水处理;
污水中有用物质的回收;
取代二次沉淀池，特别是用于易产生活性污泥膨胀的 情况;
剩余活性污泥的浓缩。
水中颗粒与气泡的粘附条件
悬浮颗粒能否与气泡粘附主要
取决于颗粒表面的性质。颗粒
水-粒 水-气 cos(180 ) 粒-气
式中：θ——接触角（也称湿润角）。
由此可得：
E 水-气（1 cos )
上式表明，并不是水中所有的污染物质都能与气 泡粘附，是否能产生较好的粘附，与该类物质的接触
角θ 、水的表面张力σ水-气有关。
当θ>900时，颗粒为疏水表面。θ→180°时， cosθ→ -1，ΔE→2σ水-气，这类物质憎水性强（称憎
电解浮上法产生的气泡小于其他方法产生的 气泡，故特别适用于脆弱絮状悬浮物。电解浮上 法的表面负荷通常低于4m3/(m2·h)。
电解浮上法主要用于工业废水处理方面，处 理水量约在10~20m3/h。由于电耗高、操作运行 管理复杂及电极结垢等问题，较难适用于大型生 产。
电 解 浮 上 法
平流式电解气浮池
b
B H1
L
3 2
5
8
8
7
4
6
i
L2
L2
图 8-5 双室平流式电解气浮池
1-入流室；2-整流栅；3-电极组；4-出口水位调节器； 5-刮渣机；6-浮渣室；7-排渣阀；8-污泥排除口
分散空气浮上法
微气泡曝气浮上法
剪切气泡浮上法
压缩空气引入到靠近池底 处的微孔板，并被微孔板 的微孔分散成细小气泡
将空气引入到一个高速旋 转混合器或叶轮机的附近， 通过高速旋转混合器的高 速剪切，将引入的空气切割 成细小气泡
ρs越小，d越大，因而上浮速度亦越快。
气泡与悬浮颗粒的粘附形式
浮上法的类型
按生产细微气泡的方法分
分散空气浮上法
电解浮上法 溶解空气浮上法
微气泡曝 气浮上法
剪切气泡 浮上法
真空 浮上法
加压溶气 浮上法
电解浮上法
电解废水可同时产生三种作用： 电解氧化还原； 电解混凝； 电气浮。
电解浮上法
电解浮上法是将正负极相间的多组电极浸泡 在废水中，当通以直流电时，废水电解，正负两 级间产生的氢和氧的细小气泡粘附于悬浮物上， 将其带至水面而达到分离的目的。