氣浮濾池不(bu)宜用無(wu)煙(yan)煤作濾料的原因

一、問題的提出(chu)

1978-1980年期間(jian)，我們在黃(huang)石市青龍山(shan)水廠，針對(dui)該水源濁度低、含藻(zao)量高的水質情(qing)況，采用氣浮濾池進(jin)行了(le)試(shi)驗(yan)研究(jiu)，取(qu)得了(le)較好(hao)的成果。氣浮濾池的試(shi)驗(yan)裝置如圖(tu)1。

在(zai)圖1中，我們曾用無煙煤和石(shi)英砂組成的雙(shuang)層濾料進行了試驗(yan)(yan)，在(zai)試驗(yan)(yan)中多(duo)次觀測(ce)到以下一(yi)些(xie)現象：

1、盡管氣浮澄清區的水質濁度平均已達6.3毫克/升，有時甚至小于5毫克/升，但進入厚為60厘米的雙層濾料層中過濾時，過濾周期始終上不去，只能平均維持在5小時左右，有時甚至還要短些。如再不進行反沖，由于濾料層，特別是無煙煤濾料層(ceng)的水頭損失就會(hui)急劇增加，形成負水頭而導致正(zheng)常過濾狀態(tai)的破壞(huai)。

2、圖(tu)2（a）、（b）、（c）是沿無(wu)煙煤濾(lv)(lv)料(liao)(liao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)不(bu)同(tong)厚(hou)度，多(duo)(duo)次(ci)觀測得到的(de)水(shui)(shui)頭(tou)損(sun)(sun)失(shi)(shi)隨時(shi)間變化的(de)情(qing)況(kuang)(kuang)。從(cong)圖(tu)2（a）可(ke)(ke)以(yi)看(kan)出，層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)厚(hou)僅(jin)4厘米(mi)的(de)煤濾(lv)(lv)料(liao)(liao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，在過(guo)濾(lv)(lv)周期(qi)不(bu)到6小時(shi)情(qing)況(kuang)(kuang)下，其(qi)水(shui)(shui)頭(tou)損(sun)(sun)失(shi)(shi)多(duo)(duo)數(shu)均(jun)高達60-80厘米(mi)；從(cong)圖(tu)2（b）可(ke)(ke)以(yi)看(kan)出，層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)厚(hou)僅(jin)14厘米(mi)的(de)煤濾(lv)(lv)料(liao)(liao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，在過(guo)濾(lv)(lv)周期(qi)不(bu)到6小時(shi)的(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下，其(qi)水(shui)(shui)頭(tou)損(sun)(sun)失(shi)(shi)多(duo)(duo)數(shu)均(jun)高達95-127厘米(mi)；從(cong)圖(tu)2（c）可(ke)(ke)以(yi)看(kan)出，總(zong)厚(hou)度為(wei)27厘米(mi)的(de)煤濾(lv)(lv)料(liao)(liao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，在過(guo)濾(lv)(lv)周期(qi)不(bu)到6小時(shi)的(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下，其(qi)水(shui)(shui)頭(tou)損(sun)(sun)失(shi)(shi)竟高達115-137厘米(mi)。試驗還清楚表明：在過(guo)濾(lv)(lv)時(shi)，濾(lv)(lv)料(liao)(liao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)整個水(shui)(shui)頭(tou)損(sun)(sun)失(shi)(shi)幾乎均(jun)發(fa)生在無(wu)煙煤濾(lv)(lv)料(liao)(liao)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)內(nei)，而且尤以(yi)煤層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)表面以(yi)下14厘米(mi)的(de)厚(hou)度范圍(wei)內(nei)水(shui)(shui)頭(tou)損(sun)(sun)失(shi)(shi)增加(jia)較快。

3、多(duo)次(ci)觀(guan)測(ce)到從無煙(yan)煤濾(lv)料層表(biao)(biao)面(mian)向(xiang)下，粘附有為(wei)(wei)肉眼所見的(de)(de)、粒徑為(wei)(wei)0.5-0.6毫米左右的(de)(de)微氣泡，呈葡萄串狀聚結在煤粒表(biao)(biao)面(mian)及其間隙中(zhong)。這些微氣泡的(de)(de)數量(liang)，隨著過濾(lv)時間的(de)(de)增(zeng)長而(er)增(zeng)多(duo)，并(bing)且緩慢(man)地向(xiang)濾(lv)層深(shen)處(chu)延(yan)伸。

4、當(dang)整個(ge)濾(lv)料(liao)層的水(shui)頭損失(shi)(shi)超過濾(lv)料(liao)層表面以(yi)上的有(you)效水(shui)深后(hou)，試(shi)驗人員關閉濾(lv)池出水(shui)管上閥(fa)(fa)門準備進行沖洗，而又(you)尚未開啟沖洗水(shui)管閥(fa)(fa)門時，就能見到有(you)許多微(wei)氣泡(pao)(pao)以(yi)及粘(zhan)附有(you)許多微(wei)氣泡(pao)(pao)的細(xi)小煤(mei)(mei)粒，以(yi)很快的速度從(cong)煤(mei)(mei)濾(lv)料(liao)層中(zhong)沖出浮(fu)升至水(shui)面。而當(dang)沖洗水(shui)管閥(fa)(fa)門開啟后(hou)，大(da)量粘(zhan)附有(you)微(wei)氣泡(pao)(pao)的煤(mei)(mei)粒以(yi)較(jiao)快的速度向上浮(fu)升，其(qi)紊動(dong)的程(cheng)度猶如(ru)點燃的焰火那樣快速、急烈，致使大(da)量的煤(mei)(mei)粒隨沖洗水(shui)流失(shi)(shi)。

5、沖洗(xi)后期(qi)，當降(jiang)低沖洗(xi)強度后，整(zheng)個無(wu)煙煤(mei)濾料(liao)層處于懸浮膨脹狀態，但在波動(dong)的無(wu)煙煤(mei)濾料(liao)層面上，仍粘附著一(yi)層粒(li)徑為(wei)1.5-2毫米的微氣泡，呈均(jun)勻密布，并隨煤(mei)層表面一(yi)起波動(dong)，不再與(yu)煤(mei)粒(li)分離，直到人為(wei)地用耙子強烈攪動(dong)煤(mei)層后，方能使(shi)微氣泡與(yu)煤(mei)粒(li)脫離而浮升(sheng)至水面消失(shi)。

以(yi)上現象給我們提出了一個發人深思的問題(ti)：為(wei)什么微氣泡與(yu)無煙煤粒(li)如此易于(yu)粘(zhan)附(fu)，而且當沖洗強度降低后，部分微氣泡繼續牢固地粘(zhan)附(fu)在煤濾料層(ceng)表面不再(zai)脫離？

二、無煙煤粒(li)與微氣泡粘附的理論(lun)分析

微氣泡與(yu)無煙(yan)煤粒(li)為什么會如此易于粘附，而且又粘附得(de)如此牢固呢？這顯然與(yu)無煙(yan)煤粒(li)本(ben)身的(de)(de)物化特(te)性及微氣泡的(de)(de)礦(kuang)化特(te)性有關。據我(wo)們分(fen)析，其主(zhu)要原(yuan)因有以下幾個(ge)方面：

1、無煙煤(mei)的天然(ran)疏(shu)水性能促使煤(mei)粒與微氣(qi)泡牢(lao)固(gu)粘附。

無(wu)煙(yan)煤主要由碳(tan)(tan)(tan)原(yuan)子(zi)環所(suo)組成(cheng)。其基(ji)本結(jie)構(gou)單位為(wei)六角(jiao)形(xing)的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)原(yuan)子(zi)網(wang)格，如圖3所(suo)示。由于碳(tan)(tan)(tan)原(yuan)子(zi)環具(ju)有(you)(you)對(dui)稱(cheng)結(jie)構(gou)，使所(suo)有(you)(you)原(yuan)子(zi)間(jian)的(de)(de)力(li)均較(jiao)大限度地被限制在分(fen)子(zi)的(de)(de)內部。因(yin)此碳(tan)(tan)(tan)原(yuan)子(zi)網(wang)格的(de)(de)平整表面(mian)對(dui)水分(fen)子(zi)的(de)(de)吸(xi)引力(li)便很(hen)弱，使得(de)無(wu)煙(yan)煤具(ju)有(you)(you)天然的(de)(de)疏水性(xing)能(neng)。試驗(yan)表明，在不投(tou)加任何表面(mian)活性(xing)物質的(de)(de)情況下，微氣泡與無(wu)煙(yan)煤粒表面(mian)接觸時，亦能(neng)發生十分(fen)牢固的(de)(de)粘附作用。

2、無煙(yan)煤的(de)高(gao)碳化(hua)度能促使煤粒與微氣(qi)泡牢(lao)固粘(zhan)附。

無(wu)煙(yan)煤(mei)(mei)的(de)(de)(de)含(han)碳量高(gao)達94.12%，均(jun)高(gao)于其它(ta)煤(mei)(mei)的(de)(de)(de)含(han)碳量。雖然無(wu)煙(yan)煤(mei)(mei)的(de)(de)(de)網格周(zhou)圍也連帶著極性(xing)(xing)的(de)(de)(de)、親水(shui)的(de)(de)(de)各(ge)種基(ji)(ji)（如羥基(ji)(ji)、羧基(ji)(ji)、磺基(ji)(ji)等）和含(han)氧(yang)官(guan)能(neng)團的(de)(de)(de)分(fen)子(zi)鍵(jian)，但隨著煤(mei)(mei)碳化程度的(de)(de)(de)逐漸(jian)增(zeng)高(gao)，親水(shui)的(de)(de)(de)各(ge)種基(ji)(ji)和含(han)氧(yang)官(guan)能(neng)團便逐漸(jian)被分(fen)解，非極性(xing)(xing)的(de)(de)(de)碳原子(zi)網格所占有(you)的(de)(de)(de)面積便逐漸(jian)增(zeng)加(jia)，取(qu)向也愈加(jia)規(gui)則，范德華(hua)氏鍵(jian)力便愈加(jia)微(wei)弱，從而使得煤(mei)(mei)的(de)(de)(de)疏水(shui)性(xing)(xing)隨著碳化程度的(de)(de)(de)增(zeng)高(gao)而逐漸(jian)增(zeng)高(gao)。

3、無煙煤的明顯光澤性能促使煤粒與微氣泡牢固粘附。

不(bu)需借助儀器便(bian)可清晰地(di)看到，無煙(yan)煤粒(li)具(ju)有(you)(you)(you)明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)光澤(ze)(ze)。這(zhe)種光澤(ze)(ze)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，反映(ying)出(chu)煤粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)浮游性在(zai)不(bu)斷提高，同時也反映(ying)了煤粒(li)中碳素的(de)(de)(de)(de)(de)高度集中。此外，無煙(yan)煤的(de)(de)(de)(de)(de)揮發(fa)分含量在(zai)各種煤中為(wei)較低（2.66%）。試驗表明(ming)，隨著煤的(de)(de)(de)(de)(de)揮發(fa)分含量的(de)(de)(de)(de)(de)減少，便(bian)發(fa)生(sheng)碳素的(de)(de)(de)(de)(de)集中，并能(neng)(neng)生(sheng)成被碳氫化(hua)合物(wu)(wu)所遮蓋的(de)(de)(de)(de)(de)十分疏水的(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)理(li)面。此種碳氫化(hua)合物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構為(wei)碳氫鍵，是(shi)(shi)非極(ji)性的(de)(de)(de)(de)(de)。而非極(ji)性物(wu)(wu)質(zhi)分子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)電子(zi)是(shi)(shi)不(bu)能(neng)(neng)進行交換的(de)(de)(de)(de)(de)。加之它們又(you)具(ju)有(you)(you)(you)對稱結(jie)構，對水分子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)吸引力很弱，因而其解(jie)理(li)面通常是(shi)(shi)沿著橫過較弱的(de)(de)(de)(de)(de)分子(zi)鍵的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)晶(jing)面而生(sheng)成。無煙(yan)煤所強烈表現出(chu)來的(de)(de)(de)(de)(de)明(ming)顯(xian)光澤(ze)(ze)性的(de)(de)(de)(de)(de)平面正是(shi)(shi)這(zhe)些解(jie)理(li)面。正如(ru)選礦工(gong)作(zuo)者的(de)(de)(de)(de)(de)經驗所指出(chu)，如(ru)果礦物(wu)(wu)顆粒(li)中具(ju)有(you)(you)(you)玻(bo)璃狀(zhuang)或油脂狀(zhuang)光澤(ze)(ze)時，利(li)用浮選法(fa)就(jiu)能(neng)(neng)容易(yi)被分選出(chu)來，其道理(li)就(jiu)在(zai)于(yu)這(zhe)些光澤(ze)(ze)的(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)理(li)面具(ju)有(you)(you)(you)強烈的(de)(de)(de)(de)(de)疏水性所致(zhi)。

4、無煙煤(mei)(mei)的大濕潤(run)接觸角(jiao)（θ）能(neng)促使(shi)煤(mei)(mei)粒與微(wei)氣泡(pao)牢固粘附。

實踐證明，煤粒與氣泡粘附(fu)的牢固性與潤濕接(jie)觸(chu)角的變化有關(guan)，其關(guan)系(xi)可(ke)由卡(ka)巴諾夫-弗魯姆金(jin)方程式來表征：

F=πασsinθ

=Vgρ+πd/4(2σ/R-Hgρ)

式中：

α-粘(zhan)附輪廓的直徑（厘米）；

σ-表面(mian)張力（達因/厘米）；

θ-潤(run)濕接觸角（度(du)）；

V-氣泡的體積（厘米³）；

ρ-水的密度（克/厘米³）；

R-氣泡頂(ding)部的曲率半徑（厘米）；

H-氣泡的高度（厘米）；

g-重力加速度（厘米/秒²）；

F-固體(ti)表面(mian)上維持(chi)氣泡的力(li)（達因）。

由上(shang)式可(ke)(ke)以清楚看(kan)(kan)出，在(zai)顆(ke)粒表面(mian)上(shang)維持氣(qi)泡(pao)的(de)(de)力（F）等于表面(mian)張力的(de)(de)垂直分力（σsinθ）與氣(qi)泡(pao)粘(zhan)附的(de)(de)三(san)相(xiang)接觸(chu)周邊長（π·α）的(de)(de)乘積。而在(zai)靜止條件下(xia)，F的(de)(de)大小則決定于靜水壓力與氣(qi)泡(pao)內部(bu)的(de)(de)氣(qi)體壓力之和(he)(he)。通過(guo)該式不(bu)但可(ke)(ke)以將(jiang)氣(qi)泡(pao)粘(zhan)附在(zai)煤(mei)(mei)(mei)粒表面(mian)的(de)(de)牢(lao)(lao)固(gu)程度(du)計算出來，而且從該式中還可(ke)(ke)看(kan)(kan)出，氣(qi)泡(pao)在(zai)煤(mei)(mei)(mei)粒表面(mian)上(shang)粘(zhan)附的(de)(de)牢(lao)(lao)固(gu)性，是(shi)隨著(zhu)潤濕(shi)接觸(chu)角(jiao)的(de)(de)增(zeng)加(jia)和(he)(he)三(san)相(xiang)接觸(chu)周邊的(de)(de)增(zeng)長而增(zeng)強的(de)(de)。而各種煤(mei)(mei)(mei)的(de)(de)潤濕(shi)接觸(chu)角(jiao)均(jun)較大，無(wu)煙煤(mei)(mei)(mei)為73度(du)。所以，它能與微氣(qi)泡(pao)發生牢(lao)(lao)固(gu)粘(zhan)附。

5、無煙煤的弱水化性(xing)能促(cu)使(shi)煤粒(li)與(yu)微氣(qi)泡牢固粘附(fu)。

試驗表明，微氣泡的粘附還與無煙煤中所含吸附性的甲烷（CH₄）有關(guan)。列賓(bin)捷爾證實(shi)，C、H化合物(wu)是不溶(rong)于水(shui)的疏水(shui)物(wu)質。所以，煤(mei)(mei)中含吸附(fu)(fu)性的甲烷越多，則煤(mei)(mei)粒(li)與氣(qi)(qi)泡粒(li)粘附(fu)(fu)得(de)就越快。同時(shi)并使(shi)煤(mei)(mei)粒(li)表面水(shui)化膜(mo)的穩(wen)定性顯(xian)著降低、變薄而(er)引起自由(you)能的迅速減少，直至有自行破裂的可(ke)能。如果(guo)使(shi)氣(qi)(qi)泡與具有這種弱(ruo)水(shui)化性的顆粒(li)表面接(jie)近，則水(shui)化膜(mo)無需外力作用就會在自發作用下(xia)自行破裂，從而(er)使(shi)得(de)氣(qi)(qi)泡很(hen)難粘附(fu)(fu)在煤(mei)(mei)粒(li)表面上。

6、無煙煤粒(li)的不規則表面，能(neng)促使煤粒(li)與微(wei)氣泡牢(lao)固(gu)粘附。

無(wu)煙煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粒(li)(li)(li)(li)表面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)凹凸不(bu)平度，對(dui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粒(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)浮(fu)性(xing)(xing)有獨特的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。選(xuan)(xuan)礦(kuang)實(shi)踐表明，具(ju)有棱角(jiao)和凹凸不(bu)平表面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)礦(kuang)粒(li)(li)(li)(li)，一(yi)(yi)般能(neng)提(ti)高(gao)顆粒(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)浮(fu)性(xing)(xing)。浮(fu)游選(xuan)(xuan)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)結(jie)果(guo)也表明，浮(fu)選(xuan)(xuan)具(ju)有尖角(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碎煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粒(li)(li)(li)(li)比(bi)滾圓煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粒(li)(li)(li)(li)容易。其原因就(jiu)是(shi)這(zhe)些(xie)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粒(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)尖棱和凸出(chu)部分，能(neng)顯著地提(ti)高(gao)三(san)相接觸(chu)邊界的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)，從(cong)而(er)能(neng)促(cu)使(shi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粒(li)(li)(li)(li)在(zai)氣泡(pao)上(shang)(shang)粘附得(de)穩定、牢固。在(zai)模型氣浮(fu)濾(lv)(lv)(lv)池的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)行(xing)中也同樣可(ke)觀(guan)測到(dao)，上(shang)(shang)部溶有部分微(wei)氣泡(pao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)澄清水，在(zai)濾(lv)(lv)(lv)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)表面以(yi)上(shang)(shang)有效水深(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)靜壓作(zuo)用(yong)下(xia)，隨過濾(lv)(lv)(lv)水一(yi)(yi)起向下(xia)進(jin)入無(wu)煙煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)濾(lv)(lv)(lv)料層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)時，便在(zai)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粒(li)(li)(li)(li)表面逐(zhu)漸結(jie)成0.5-2毫(hao)米直徑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)氣泡(pao)，密布(bu)在(zai)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粒(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)(shang)，形成氣絮(xu)(xu)狀煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粒(li)(li)(li)(li)（如圖4所示），并(bing)逐(zhu)漸向濾(lv)(lv)(lv)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)深(shen)處延伸。這(zhe)時的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣泡(pao)表面已達到(dao)較大程度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)礦(kuang)化，因而(er)也就(jiu)具(ju)有很高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)浮(fu)升速度。加之(zhi)，無(wu)煙煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粒(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)重(zhong)多在(zai)1.4-1.6范圍內(nei)，遠較其他濾(lv)(lv)(lv)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)重(zhong)為輕(qing)，從(cong)而(er)緩和了掙(zheng)脫力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。所以(yi)，只要濾(lv)(lv)(lv)池一(yi)(yi)停止過濾(lv)(lv)(lv)，氣絮(xu)(xu)嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粒(li)(li)(li)(li)，就(jiu)會(hui)以(yi)很高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度從(cong)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中沖(chong)(chong)(chong)出(chu)并(bing)浮(fu)升到(dao)水面。當開啟(qi)沖(chong)(chong)(chong)洗閥門(men)進(jin)行(xing)反沖(chong)(chong)(chong)洗時，整個濾(lv)(lv)(lv)料層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)處于懸(xuan)浮(fu)狀態。其中凡是(shi)被氣絮(xu)(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粒(li)(li)(li)(li)，均(jun)能(neng)從(cong)懸(xuan)浮(fu)狀態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中沖(chong)(chong)(chong)出(chu)向上(shang)(shang)浮(fu)升。其氣絮(xu)(xu)嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粒(li)(li)(li)(li)并(bing)將(jiang)隨沖(chong)(chong)(chong)洗水流失；氣絮(xu)(xu)較輕(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粒(li)(li)(li)(li)，則浮(fu)升到(dao)一(yi)(yi)定高(gao)度掙(zheng)脫氣泡(pao)后(hou)，在(zai)自(zi)重(zhong)作(zuo)用(yong)下(xia)再(zai)降落到(dao)懸(xuan)浮(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中。

 7、微氣泡的礦(kuang)化作用(yong)系數大，有利(li)于氣泡與煤(mei)粒牢固粘附(fu)。

煤粒表面具有(you)很高(gao)的(de)(de)浮游活動性(xing)，為微(wei)(wei)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)的(de)(de)礦(kuang)(kuang)化創造了(le)有(you)利條(tiao)件。試驗表明，微(wei)(wei)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)與無煙煤粒碰撞次數(shu)愈(yu)多，則(ze)微(wei)(wei)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)表面的(de)(de)礦(kuang)(kuang)化作用(yong)(yong)就(jiu)愈(yu)大(da)，氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)表面的(de)(de)利用(yong)(yong)率就(jiu)愈(yu)高(gao)。如果在煤粒上已粘(zhan)附(fu)部分微(wei)(wei)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)，那末當較大(da)的(de)(de)微(wei)(wei)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)向煤粒接近時，由(you)于氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)半(ban)徑的(de)(de)不同，兩(liang)者的(de)(de)所受壓(ya)力(li)便有(you)所差(cha)別，在此壓(ya)差(cha)的(de)(de)作用(yong)(yong)下便能(neng)導致氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)之間的(de)(de)夾層破裂。因(yin)而微(wei)(wei)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)的(de)(de)存在，起到了(le)一種(zhong)特殊的(de)(de)浮選活性(xing)劑的(de)(de)作用(yong)(yong)。氣(qi)(qi)(qi)浮濾(lv)池模型試驗中所觀察到的(de)(de)0.5-2毫米直徑的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)，牢固地粘(zhan)附(fu)在無煙煤粒的(de)(de)表面上，正反映了(le)微(wei)(wei)氣(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)(pao)(pao)(pao)的(de)(de)這種(zhong)特殊的(de)(de)浮選活性(xing)劑作用(yong)(yong)的(de)(de)存在。

8、微氣(qi)泡的傳氧(yang)速(su)度快(kuai)，有利(li)于氣(qi)泡與無煙煤粒牢(lao)固(gu)粘附(fu)。

由于壓力溶氣(qi)水經過釋放器突然減壓后，產生(sheng)出大(da)量粒徑為50μ左右的(de)微氣(qi)泡，使相應(ying)的(de)氣(qi)-液接觸面(mian)積大(da)大(da)增加，這樣結果(guo)就增加了氧的(de)轉移機(ji)會。

大家知道，小于0.05毫米的(de)微(wei)(wei)(wei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)，在(zai)水(shui)深為(wei)(wei)0.95-1.0米時(shi)(shi)便(bian)能(neng)100%溶(rong)(rong)(rong)解(jie)。那么對于50微(wei)(wei)(wei)米直徑左右的(de)微(wei)(wei)(wei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)，在(zai)濾池水(shui)深1.2-1.5米的(de)情況下(xia)(xia)，其(qi)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)必然亦為(wei)(wei)100%。經測(ce)定當原水(shui)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)氧為(wei)(wei)4毫克(ke)/升時(shi)(shi)，經壓力溶(rong)(rong)(rong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)后，溶(rong)(rong)(rong)解(jie)氧高(gao)達6-7毫克(ke)/升。從浮游(you)選(xuan)礦的(de)實踐表明，正是由于水(shui)中溶(rong)(rong)(rong)解(jie)了(le)這些氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)，進(jin)一步改善了(le)煤(mei)(mei)粒(li)的(de)浮游(you)性，提(ti)高(gao)了(le)煤(mei)(mei)粒(li)與微(wei)(wei)(wei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)的(de)附著速度(du)和(he)粘附強度(du)，促進(jin)了(le)微(wei)(wei)(wei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)更好(hao)地礦化(hua)。因此，當氣(qi)(qi)(qi)(qi)浮區下(xia)(xia)部含氧濃度(du)增高(gao)了(le)的(de)澄清水(shui)向下(xia)(xia)通過無(wu)煙煤(mei)(mei)濾層時(shi)(shi)，便(bian)能(neng)促進(jin)無(wu)煙煤(mei)(mei)粒(li)與水(shui)中的(de)微(wei)(wei)(wei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)粘附，結成較牢固的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)絮狀煤(mei)(mei)粒(li)，導致煤(mei)(mei)濾料顆粒(li)孔隙被氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡(pao)(pao)所堵塞。

三、結論

通(tong)過上述八(ba)個(ge)方面的(de)分析，說明了(le)為(wei)(wei)何微氣泡與無(wu)煙煤(mei)粒如(ru)此(ci)(ci)易于粘附，而且又粘附得如(ru)此(ci)(ci)牢固。同時也說明了(le)在(zai)反(fan)向沖洗(xi)濾層時為(wei)(wei)何煤(mei)粒容易隨沖洗(xi)水(shui)流失的(de)原因。為(wei)(wei)此(ci)(ci)建議：

（1）在氣浮濾池(chi)中不宜采用無煙煤(mei)作濾料(liao)。否(fou)則，將導致濾料(liao)層的嚴重氣塞，影響氣浮濾池(chi)凈化(hua)能力的發揮(hui)。

（2）作為氣浮濾池的濾料仍以石英砂為宜。其粒徑可選用0.5-1.0毫米。砂層厚度可取60-70厘米；墊料層粒徑可選用2-4、4-8毫米，層厚各為10厘米。濾板采用穿孔板，開孔比為1-2%，其上鋪36目/英寸尼龍網一層。濾速采用8-9米/時；反沖洗強度采用14-16升/秒·米²；濾(lv)層表面以上(shang)的有效(xiao)水深采用1.2-1.5米。

上述(shu)建(jian)議已為武漢、蘇州(zhou)自來水公司(si)所采納，他們將原鋪(pu)設在氣(qi)浮(fu)濾(lv)池中的無(wu)煙(yan)煤濾(lv)料(liao)(liao)層(ceng)全部鏟除，加厚了石英砂濾(lv)料(liao)(liao)層(ceng)，從而(er)收到了顯著的澄清(qing)效果。