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氣浮設(shè)備工藝技術(shù)匯總
來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)
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作者:ytyushun
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發(fā)布時(shí)間: 2015-01-08
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氣浮設(shè)備工藝技術(shù)匯總
（一）基本概念
氣浮處理法就是向廢水中通人空氣，并以微小氣泡形式從水中析出成為載體，使廢水中的乳化油、微小懸浮顆粒等污染物質(zhì)粘附在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，形成泡沫一氣、水、顆粒（油）三相混合體，通過(guò)收集泡沫或浮渣達(dá)到分離雜質(zhì)、凈化廢水的目的。浮選法主要用來(lái)處理廢水中靠自然沉降或上浮難以去除的乳化油 或相對(duì)密度接近于1的微小懸浮顆粒。
（二）氣浮的基本原理
1、帶氣絮粒的上浮和氣浮表面負(fù)荷的關(guān)系
粘附氣泡的絮粒在水中上浮時(shí)，在宏觀上將受到重力G浮力F等外力的影響。帶氣絮粒上浮時(shí)的速度由牛頓第貳定律可導(dǎo)出，上浮速度取決于水和帶氣絮粒的密度 差，帶氣絮粒的直徑（或特征直徑）以及水的溫度、流態(tài)。如果帶帶氣絮粒中氣泡所占比例越大則帶氣絮粒的密度就越小；而其特征直徑則相應(yīng)加
大，兩者的這種變 化可使上浮速度大大提高。
然而實(shí)際水流中；帶氣絮粒大小不一，而引起的阻力也不斷變化，同時(shí)在氣浮中外力還發(fā)生變化，從而氣泡形成體和上浮速度也在不斷變化。具體上浮速度可按照實(shí)驗(yàn)測(cè)定。 根據(jù)測(cè)定的上浮速度值可以確定氣浮的表面負(fù)荷。而上浮速度的確定須根據(jù)出水的要求確定。
2、水中絮粒向氣泡粘附
如前所述，氣浮處理法對(duì)水中污染物的主要分離對(duì)象，大體有兩種類型即混凝反應(yīng)的絮凝體和顆粒單體。氣浮過(guò)程中氣泡對(duì)混凝絮體和顆粒單體的結(jié)合可以有三種方 式，即氣泡頂托，氣泡裹攜和氣粒吸附。顯然，它們之間的裹攜和粘附力的強(qiáng)弱，即氣、粒（包括絮廢體）結(jié)合的牢固程度與否，不僅與顆粒、絮凝體的形狀有關(guān)， 更重要的受水、氣、粒三相界面性質(zhì)的影響。水中活性劑的含量，水中的硬度，懸浮物的濃度，都和氣泡的粘浮強(qiáng)度有著密切的聯(lián)系。氣浮運(yùn)行的好壞和此有根本的 關(guān)聯(lián)。在實(shí)際應(yīng)用中質(zhì)須調(diào)整水質(zhì)。
3.水中氣泡的形成及其特性
形成氣泡的大小和強(qiáng)度取決于空氣釋放時(shí)各種用途條件和水的表面張力大小。（表面張力是大小相等方向相反，分別作用在表面層相互接觸部分的一對(duì)力，它的作用方向
總是與液面相切。）
（1）氣泡半徑越小，泡內(nèi)所受附加壓強(qiáng)越大，泡內(nèi)空氣分子對(duì)氣泡膜的碰撞機(jī)率也越多、越劇烈。因此要獲得穩(wěn)定的微細(xì)泡，氣泡膜強(qiáng)度要保證。
（2）氣泡小，浮速快，對(duì)水體的擾動(dòng)小，不會(huì)撞碎絮粒。并且可加大氣泡和絮粒碰撞機(jī)率。但并非氣泡越細(xì)越好，氣泡過(guò)細(xì)影響上浮速度，因而氣浮池的大小和工程造價(jià)。此外投加一定量的表面活性劑，可有效降低水的表面張力系數(shù)，加強(qiáng)氣泡膜牢度，r也變小。
（3）向水中投加高溶解性無(wú)機(jī)鹽，可使氣泡膜牢度削弱，而使氣泡容易破裂或并大。
4、表面活性劑和混凝劑在氣浮分離中的作用和影響
（1）表面活性物質(zhì)影響
如水中缺少表面活性物質(zhì)時(shí)，小氣泡總有突破泡壁與大泡并合的趨勢(shì)，從而破壞氣浮體穩(wěn)定。此時(shí)就需要向水中投加起泡劑，以保證氣浮操作中氣泡的穩(wěn)定。所謂起 泡劑，大多數(shù)是由極性一非極性分子組成的表面活性劑，表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)符號(hào)一般用0表示，圓頭端表示極性基，易溶于水，伸向水中（因?yàn)樗菑?qiáng)極性分 子）；尾端表示非極性基，為疏水基，伸人氣泡。由于同號(hào)電荷的相斥作用，從而防止氣泡的兼并和破滅，增強(qiáng)了泡沫穩(wěn)定性，因而多數(shù)表面活性劑也是起泡劑。
對(duì)有機(jī)污染物含量不多的廢水進(jìn)行氣浮法處理時(shí)，氣泡的分散度和泡沫的穩(wěn)定性可能時(shí)（例如飲用水的氣浮過(guò)濾）。但是當(dāng)其濃度超過(guò)一定限度后由于表面 活性物質(zhì)增多，使水的表面張力減小，水中污染粒子嚴(yán)重乳化，表面電位增高，此時(shí)水中含有與污染粒子相同荷電性的表面活性物的作用則轉(zhuǎn)向反面，這時(shí)盡管起泡 現(xiàn)象強(qiáng)烈，泡沫形成穩(wěn)定；但氣一粒粘附不好，氣浮效果變低。因此，如何掌握好水中表面活性物質(zhì)的含量，便成為氣浮處理需要探討的重要課題之一。
（2）混凝劑投加產(chǎn)生的帶電絮粒
對(duì)含有細(xì)分散親水性顆粒雜質(zhì)（例如紙漿、煤泥等）的工業(yè)廢水，采用氣浮法處理時(shí)，除應(yīng)用前述的投加電解質(zhì)混凝劑進(jìn)行表面電中和方法外，還可向水中投加（或 水中存在）浮選劑，也可使顆粒的親水性表面改變?yōu)槭杷?，并能夠與氣泡粘附。當(dāng)浮選劑（亦屬二親分子組成的表面活性物）的極性端被吸附在親水性顆粒表面 后，其非極性端則朝向水中，這樣具有親水性表面的物質(zhì)即轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?，從而能夠與氣泡粘附，并隨其上浮到水面。
浮選劑的種類很多，使用時(shí)能否起作用，首先在于它的極性端能否附著在親水性污染物質(zhì)表面，而其與氣泡結(jié)合力的強(qiáng)弱，則又取決于其非極性端鏈的長(zhǎng)短。
如分離洗煤廢水中煤粉時(shí)所采用的浮選劑為脫酚輕油、中油、柴油、煤油或松油等
（三）、氣浮工藝的形式
氣浮凈水上藝已開(kāi)發(fā)出多種形式。按其產(chǎn)生氣泡方式可分為：布?xì)夥飧。òㄞD(zhuǎn)子碎氣法、微孔布?xì)夥?，葉輪散氣浮選法等）電解氣浮法；生化氣浮法（包括生物產(chǎn)氣浮法，化學(xué)產(chǎn)氣氣浮）；溶解空氣氣?。òㄕ婵諝飧》?，壓力氣浮法的全溶氣式、部分溶氣式及部分回流溶氣式）。
（一）布?xì)鈿飧?/span>
布?xì)鈿飧∈抢脵C(jī)械剪切力，將混合于水中的空氣碎成細(xì)小的氣泡，以進(jìn)行氣浮的方法。按粉碎氣泡方法的不同，布?xì)鈿飧∮址譃椋核梦芪鼩飧?、射流氣浮、擴(kuò)散板曝氣浮選以及葉輪氣浮等四種。
1、水泵吸水管吸人空氣氣浮
這是簡(jiǎn)單的一種氣浮方法。由于水泵工作特性的限制，吸人的空氣量不宜過(guò)多， 一般不大于吸水量的10％（按體積計(jì)），否則將破壞水泵吸水管的負(fù)壓工作。另外，氣泡在水泵內(nèi)被破碎的不夠完全，粒度大，氣浮效果不好，這種方法用于處理 通過(guò)除油池后的含油廢水，除油效率一般為50％~65％。
2、射流氣浮
采用以水帶氣射流器向廢水中混入空氣進(jìn)行氣浮的方法。射流器由噴嘴射出的高速水流使吸人室形成負(fù)壓，并從吸氣管吸人空氣，在水氣混合體進(jìn)入喉管段后進(jìn)行激 烈的能量交換，空氣被粉碎成微小氣泡，然后直人擴(kuò)散段，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，進(jìn)一步壓縮氣泡、加
大了空氣在水中的溶解度，終進(jìn)入氣浮池中進(jìn)行氣水分離。射流 器各部位的尺寸及有關(guān)參數(shù)，一般都是通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定其尺寸的。
3、擴(kuò)散板曝氣氣浮
這種布?xì)飧”容^傳統(tǒng)，壓縮空氣通過(guò)具有微細(xì)孔隙的擴(kuò)散板或擴(kuò)散管，使空氣以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入水中，但由于擴(kuò)散裝置的微孔過(guò)小易于堵塞。若微孔板孔徑過(guò) 大，需要投加表面活性劑，方可形成可利用的微小氣泡，從而導(dǎo)致該種方法使用受到限制。但近年研制、開(kāi)發(fā)的彈性膜微孔曝氣器，克服了擴(kuò)散裝置微孔易堵或孔徑 大等缺點(diǎn)，用微孔彈性材料制成的微孔盤起到擴(kuò)張、關(guān)閉作用。
4、葉輪氣浮
葉輪在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，在蓋板下形成負(fù)壓吸入空氣，廢水由蓋板上的小孔進(jìn)入， 在葉輪的攪動(dòng)下，空氣被粉碎成細(xì)小的氣泡，并與水充分混合成水氣混合體經(jīng)整流板穩(wěn)流后，在池體內(nèi)平穩(wěn)地垂直上升，進(jìn)行氣浮。形成的泡沫不斷地被緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的刮板刮出槽外。
葉輪直徑一般多為200~400mm，大不超過(guò)600~700mm。葉輪的轉(zhuǎn)速多采用900～1500r／min，圓周線速度則為10～15m/s。氣 浮池充水深度與吸氣量有關(guān)一般為1.5～2.0m但不超過(guò)3m。葉輪與導(dǎo)向葉片間的間距也能夠影響吸氣量的大小，實(shí)踐證明，此間距超過(guò)8mm將使進(jìn)氣量大 大降低。
這種氣浮設(shè)備適用于處理水量小，而污染物質(zhì)濃度高的廢水。除油效果一般可達(dá)80％左右，布?xì)鈿飧〉膬?yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。但其主要的缺點(diǎn)是空氣被粉碎 的不夠充分，形成的氣泡粒度較大，一般都不小于0.1mm。這樣，在供氣量一定的條件下，氣泡的表面積小，而且由于氣泡直徑大，運(yùn)動(dòng)速度快，氣泡與被去除 污染物質(zhì)的接觸時(shí)間短，這些因素都使布?xì)飧∵_(dá)不到去除效果。（二）溶氣氣浮
根據(jù)廢水中所含懸浮物的種類、性質(zhì)、處理水凈化程度和加壓方式的不同，基本流程有以下三種。
（１）全流程溶氣氣浮法
全流程溶氣氣浮法是將全部廢水用水泵加壓，在泵前或泵后注入空氣。在溶氣罐內(nèi)，空氣溶解于廢水中，然后通過(guò)減壓閥將廢水送人氣浮池。廢水中形成許多小氣泡 粘附廢水中的乳化油或懸浮物而逸出水面，在水面上形成浮渣。用刮板將浮渣連排入浮渣槽,經(jīng)浮渣管排出池外,處理后的廢水通過(guò)溢流堰和出水管排出。
全流程溶氣氣浮法的優(yōu)點(diǎn)：①溶氣量大，增加了油?；驊腋☆w粒與氣泡的接觸機(jī)會(huì)；②在處理水量相同的條件下，它較部分回流溶氣氣浮法所需的氣浮池小，從而減 少了基建投資。但由于全部廢水經(jīng)過(guò)壓力泵，所以增加了含油廢水的乳化程度，而且所需的壓力泵和溶氣罐均較其他兩種流程大，因此投資和運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力消耗較大。
（2）部分溶氣氣浮法
部分溶氣氣浮法是取部分廢水加壓和溶氣，其余廢水直接進(jìn)入氣浮池并在氣浮池中與溶氣廢水混合。其特點(diǎn)為：①較全流程溶氣氣浮法所需的壓力泵小，故動(dòng)力消耗 低；②壓力泵所造成的乳化油量較全流程溶氣氣浮法低：③氣浮池的大小與全流程溶氣氣浮法相同，但較部分回流溶氣氣浮法小。
（3）部分回流溶氣氣浮法
部分回流溶氣氣浮法是取一部分除油后出水回流進(jìn)行加壓和溶氣，減壓后直接進(jìn)入氣浮池，與來(lái)自絮凝池的含油廢水混合和氣浮?；亓髁恳话銥楹蛷U水的 25％～100％。其特點(diǎn)為：①加壓的水量少，動(dòng)力消耗省；②氣浮過(guò)程中不促進(jìn)乳化；③礬花形成好，出水中絮凝也少；④氣浮池的容積較前兩種流程大。 為了提高氣浮的處理效果，往往向廢水中加入混凝劑或氣浮劑，投加量因水質(zhì)不同而異，一般由試驗(yàn)確定。
（4）加壓溶氣氣浮法的主要設(shè)備。
1．進(jìn)氣方式 加壓溶氣法有兩種進(jìn)氣方式，即泵前進(jìn)氣和泵后進(jìn)氣。 泵前進(jìn)氣，這是由水泵壓水管引出一支管返回吸水管，在支管上安裝水力噴射器，省去了空壓機(jī)。廢水經(jīng)過(guò)水力噴射器時(shí)造成負(fù)壓，將空氣吸人與廢水混合后，經(jīng)吸 水管、水泵送人溶氣罐。此法比較簡(jiǎn)便，水氣混合均勻，但水泵采用自吸式進(jìn)水，而且要保持1m以上的水頭。此外，其大吸氣量不能大于水泵吸水量的 10％，否則，水泵工作不穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。 泵后進(jìn)氣，一般是在壓水管上通人壓縮空氣。這種方法使水泵工作穩(wěn)定，而且不必要求在正壓下工作，但需要由空氣壓縮機(jī)供給空氣。
評(píng)價(jià)溶氣系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)主要有兩個(gè)即溶氣效率和單位能耗。到目前為止雙膜理論解釋氣體傳質(zhì)于液體還是比較接近于實(shí)際的。根據(jù)雙膜理論，對(duì)于難溶氣體決 定傳質(zhì)過(guò)程的主要阻力來(lái)自液膜，而氣膜中的傳質(zhì)阻力與之相比，可以忽略而不計(jì)。即要強(qiáng)化溶氣過(guò)程，除應(yīng)有足夠的傳質(zhì)推動(dòng)力外，關(guān)鍵在于擴(kuò)大液相界面或減薄 液膜厚度。但實(shí)際上在紊流劇烈的自由界面上是難以存在穩(wěn)定的層流膜。因此便出現(xiàn)了隨機(jī)表面更新理論，這種理論增加了表面更新速率，即在考慮氣液接觸界面?zhèn)?質(zhì)時(shí)，引入了氣相、液相在單位時(shí)間內(nèi)因渦流擴(kuò)散而流入氣、液更新界面的傳質(zhì)因素，從而使理論和實(shí)際更為接近。
（五）加壓溶氣氣浮工藝流程
加壓溶氣氣浮法在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用為廣泛。目前壓力氣氣浮法應(yīng)用為廣泛。與其他方法相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：
n 在加壓條件下，空氣的溶解度大，供氣浮用的氣泡數(shù)量多，能夠確保氣浮效果；
n 溶入的氣體經(jīng)驟然減壓釋放，產(chǎn)生的氣泡不僅微細(xì)、粒度均勻、密集度大、而且上浮穩(wěn)定，對(duì)液體擾動(dòng)微小，因此特別適用于對(duì)疏松絮凝體、細(xì)小顆粒的固液分離；
n 工藝過(guò)程及設(shè)備比較簡(jiǎn)單，便于管理、維護(hù)； 特別是部分回流式，處理效果顯著、穩(wěn)定，并能較大地節(jié)約能耗。
水泵自調(diào)節(jié)池將原水提升到反應(yīng)池。絮凝劑在吸水管上(泵前)投入，并經(jīng)葉輪混合于反應(yīng)池中進(jìn)行絮凝，根據(jù)廢水的性質(zhì)不同反應(yīng)池的強(qiáng)度和反應(yīng)時(shí)間應(yīng)有所調(diào) 整。反應(yīng)后的絮凝水進(jìn)入氣浮池的接觸區(qū)，與來(lái)自溶氣釋放器釋出的溶氣水相混合，此時(shí)水中的絮粒和微氣泡相互碰撞粘附，形成帶氣絮粒而上浮，并在分離區(qū)進(jìn)行 固液分離，浮至水面的泥渣由刮渣機(jī)刮至排渣槽排出。清水則由穿孔集水管匯集至集水槽后出流。部分清水經(jīng)由回流水泵加壓后進(jìn)入溶氣罐，在罐內(nèi)與來(lái)自空壓機(jī)的 壓縮空氣相互接觸溶解，飽和溶氣水從罐底通過(guò)管道輸向釋放器。
壓力溶氣氣浮法工藝主要由三部分組成，即壓力溶氣系統(tǒng)、溶氣釋放系統(tǒng)及氣浮分離系統(tǒng)。
（A）壓力溶氣系統(tǒng)。它包括水泵、空壓機(jī)、壓力溶氣罐及其它附屬設(shè)備。其中壓力溶氣罐是影響溶氣效果的關(guān)鍵設(shè)備。
采用空壓機(jī)供氣方式的溶氣系統(tǒng)是目前應(yīng)用廣泛的壓力溶氣系統(tǒng)。氣浮法所需空氣量較少，可選用功率小的空壓機(jī)，并采取間歇運(yùn)行方式。此外空壓機(jī)供氣還可以保證水泵的壓力不致有大的損朱。一般水泵至溶氣罐的壓力約0.5MPa，因此可以節(jié)省能耗。
（B）溶氣釋放系統(tǒng)。它一般是由釋放器（或穿孔管、減壓閥）及溶氣水管路所組成。溶氣釋放器的功能是將壓力溶氣水通過(guò)消能、減壓，使溶入水中的氣體以微氣泡的形式釋放出來(lái)，并能迅速而均勻地與水中雜質(zhì)相粘附。
對(duì)溶氣釋放器的具體要求是：
充分地減壓消能，保證溶人水中的氣體能充分地全部釋放出來(lái)；u
u 消能要符合氣體釋出的規(guī)律，保證氣泡的微細(xì)度，增加氣泡的個(gè)數(shù)，加大與雜質(zhì)粘附的表面積，防止微氣泡之間的相互碰撞而使氣泡擴(kuò)大；
u 創(chuàng)造釋氣水與待處理水中絮凝體良好的粘附條件，避免水流沖擊，確保氣泡能迅速均勻地與待處理水混合，提高"捕捉"機(jī)率；
u 為了迅速地消能，需要縮小水流通道，故需要要有防止水流通道堵塞的措施；
u 構(gòu)造力求簡(jiǎn)單，材質(zhì)要堅(jiān)固、耐腐蝕，同時(shí)要便于加工、制造與拆裝，盡量減少可動(dòng)部件，確保運(yùn)行穩(wěn)定、可靠；
u 溶氣釋放器的主要工藝參數(shù)為：釋放器前管道流速：1m/s以下，釋放器的出口流速以0.4～０.5m／s為宜；沖洗時(shí)狹窄縫隙的張開(kāi)度為5mm；每個(gè)釋放器的作用范圍30~100cm。
（C）氣浮分離系統(tǒng)。它一般可分為三種類型即平流式、豎流式及綜合式。其功能是確保一定的容積與池的表面積，使微氣泡群與水中絮凝體充分混合、接觸、粘附，以保證帶氣絮凝體與清水分離。
下面以平流式氣浮池為例分析帶氣絮凝體上浮分離過(guò)程的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
帶氣絮粒在接觸室內(nèi)通過(guò)浮力、重力與水流阻力的平衡作用后，取得了向上的升速U上。進(jìn)入分離區(qū)后，又受到兩個(gè)力的作用：一是水流擴(kuò)散后由水平推力所產(chǎn)生的 水平向流速U推；二是由于底部出流所產(chǎn)生的向下流速U下。這兩種流速的合速度大小及方向決定了帶氣絮凝體或是上浮去除，或是隨水流挾出。至于其中上升或下 降的速度則視合成速度U合在縱軸上投影的大小。 該速度影響了氣浮的處理效果。絮凝體的大小，氣泡的大小，氣浮池體中水流向下的速度三者直接影響合成向上速度。合成向上的速度越大，氣浮的去除效率越高， 氣浮池體的就越小，整個(gè)工程造價(jià)越低。要使上浮效果好，首先在池體中盡量降低U下。它可用擴(kuò)大底部出流面積或提高出水的均勻度實(shí)現(xiàn)，隨著底部的均勻集流、 出流，水流到池未端U平約為零，這有利于上浮力較小的帶氣絮凝體的分離； 如要提前實(shí)現(xiàn)上浮去除，應(yīng)盡量降低u平，這可用擴(kuò)大氣浮池橫斷面的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。接著要處理好絮凝體的大小，通過(guò)加藥混合，和絮凝反應(yīng)來(lái)完成，應(yīng)注意控制以 下幾個(gè)點(diǎn)，藥劑的品種，投藥量，藥劑和污水的混合時(shí)間和混合強(qiáng)度，藥劑的投加點(diǎn)，藥劑和污水的反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)強(qiáng)度，產(chǎn)生的絮凝體的大小。另外還要控制溶氣 系統(tǒng)中氣泡的大小。
豎流式氣浮池分離區(qū)中顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與平流式相似。但其水平向分速要小得多、而且隨徑向距離的增加，斷面迅速擴(kuò)展，u平迅速變小。特別是豎流式的流速方向 改政變不大，絮凝體主要受到向上水流推動(dòng)力的慣性作用，顆粒的向上分速加大，使得帶氣絮凝體與水體的分離條件比平流式要優(yōu)越得多。不過(guò)究竟采用什么形式還 需要對(duì)各方面的條件進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)后才能確定。（六）電解氣浮氣浮工藝流程
電解氣浮法對(duì)廢水進(jìn)行電解，這時(shí)在陰極產(chǎn)生大量的氫氣泡，氫氣泡的直徑很小，僅有20～100微米，它們起著氣浮劑的作用。廢水中的懸浮顆粒粘附在氫氣泡 上，隨其上浮，從而達(dá)到了凈化廢水的目的。與此同時(shí)，在陽(yáng)極上電離形成的氫氧化物起著混凝劑的作用，有助于廢水中的污泥物上浮或下沉。
電解氣浮法的優(yōu)點(diǎn)是：能產(chǎn)生大量小氣泡；在利用可溶性陽(yáng)極時(shí)，氣浮過(guò)程和混凝過(guò)程結(jié)合進(jìn)行；裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，是一種新的廢水凈化方法。
這是最近幾年在水處理領(lǐng)域才出現(xiàn)的二種工藝，由于這種方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單；管理方便；運(yùn)行條件易于控制、裝置緊湊、效果良好，因而發(fā)展很快。
（七）溶氣浮法的設(shè)計(jì)與計(jì)算
(A)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)
（1）要充分研究探討待處理水的水質(zhì)情況，分析采用氣浮工藝的合理性和適用性；
（2）在有條件的情況下，對(duì)需處理的廢水應(yīng)進(jìn)行必要的氣浮小型試驗(yàn)或模型試驗(yàn)。并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)娜軞鈮毫盎亓鞅龋ㄖ溉軞馑颗c待處理水量的比 值）。通常溶氣壓力采用0.2~0.4MPa，回流比取5％~100％一之間，回流比的確定需和懸浮物的濃度聯(lián)系起來(lái)。濃度高回流比大，濃度小回流比小。
（3）根據(jù)試驗(yàn)時(shí)選定的混凝劑種類、投加量、絮凝時(shí)間、反應(yīng)程度等，確定反應(yīng)形式及反應(yīng)時(shí)間，一般沉淀反應(yīng)時(shí)間較短，以2一30分鐘為宜；
（4）確定氣浮池的池型，應(yīng)根據(jù)對(duì)處理水質(zhì)的要求、凈水工藝與前后處理構(gòu)筑物的銜接、周圍地形和構(gòu)筑物的協(xié)調(diào)、施工難易程度及造價(jià)等因素綜合地加以考慮。反應(yīng)池宜與氣浮池合建。為避免打碎絮體，應(yīng)注意構(gòu)筑物的銜接形式。進(jìn)人氣浮池接觸室的流速宜控制在0.1m／s以內(nèi)；
（5）接觸室需要對(duì)氣泡與絮凝體提供良好的接觸條件，同時(shí)寬度應(yīng)考慮安裝和檢修的要求。水流上升流速一般取10~20mm／s：，水流在室內(nèi)的停留時(shí)間不宜小于60秒。
（6）接觸室內(nèi)的溶氣釋放器，需根據(jù)確定的回流量，溶氣壓力及各種型號(hào)釋放器的作用范圍按下表來(lái)選定:
(7)氣浮分離室需根據(jù)帶氣絮體上浮分離的難易程度和水質(zhì)的處理要求而定。選擇水流（向下）的流速，一般取1.5~3.0mm／s，即分離室的表面負(fù)荷率取 5.4~10.8m3/(m2.h)；
（8）氣浮池的有效水深一般取2.0~2.5m，池中水流停留時(shí)間一般為10~20min； （９）氣浮池的長(zhǎng)寬比無(wú)嚴(yán)格要求；一般以單格寬度不超過(guò)10m，池長(zhǎng)不超過(guò)15m為宜；
（10）氣浮池的排渣一般采用刮渣機(jī)定期排除。集渣槽可設(shè)置在池的一端或兩端.;刮渣機(jī)的行車速度宜控制在5m／min以內(nèi)；
（11）氣浮池集水應(yīng)力求均勻，一般采用穿孔集水管，集水管的大流速宜控制在0.5m／s左右；
(B)設(shè)計(jì)程序
1、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
由于廢水種類繁多，即使是同類型的廢水，其水質(zhì)變化也很大。通常的設(shè)計(jì)參數(shù)也只是經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值。因此可靠的辦法采用實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)取得的結(jié)果作為設(shè)計(jì)依據(jù)。
2、確定設(shè)計(jì)方案在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查勘及綜合分析各種資料的基礎(chǔ)上，確定主體設(shè)計(jì)方案。
（1）溶氣方式采用全溶氣式還是部分回流式；
（2）氣浮池池型選用平流式還是豎流式，取圓形、方形還是矩形；
（3）在氣浮前或后是否需要用預(yù)處理或后續(xù)處理構(gòu)筑物，其形式怎樣，如何銜接？
（4）浮渣處理與處置途徑；
（5）工藝流程及平面布置的初步確定及合理性分析。
3、設(shè)計(jì)計(jì)算（不包括一般處理構(gòu)筑物的常規(guī)計(jì)算）
4 提供廢水性質(zhì)，詳細(xì)的表格參見(jiàn)后面的附表。（八）溶氣浮法的主要設(shè)備的設(shè)計(jì)
（一）溶氣釋放器
(1)釋氣完全，在0.15MPa以上能釋放溶氣量的99％左右;
(2)能在較低壓力下工作，在0.2MPa以上時(shí)能取得良好的凈水效果，節(jié)約電耗：
(3)釋出的氣泡微細(xì)，氣泡平均直徑為20-40微米，氣泡密集，附著性能良好。
(二)壓力溶氣罐
溶氣效率達(dá)80％以上
?。ㄋ模┘夹g(shù)經(jīng)濟(jì)分析
由于凈水工藝中沉淀法沿用了多年，人們選用氣浮法自然地要與沉淀法比較。其實(shí)，兩種方法各具特點(diǎn)，對(duì)于輕飄易浮的雜質(zhì)宜采用溶氣氣浮法，；對(duì)于密實(shí)沉重的 雜質(zhì)宜采用沉淀法。通常通過(guò)投藥、混合反應(yīng)后形成的絮體，當(dāng)上浮速度快于沉淀時(shí)，則選用氣浮法為好。因?yàn)闅飧》ㄕ嫉孛娣e?。▋H為沉淀法的1／8一 １／２），池容積也小（僅為沉淀法的１／８－１／４），處理后出水水質(zhì)好，不僅濁度及ＳＳ低而且溶解氧高，排出的浮渣含水率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于沉淀法排出的污泥。一 般污泥體積比為1／１０－１／2，這給污泥的進(jìn)一步處理和處置既帶來(lái)了較大方便，又節(jié)約了費(fèi)用。
有些廢水同時(shí)含可沉、可浮的雜質(zhì)，單獨(dú)使用氣浮或沉淀效果都不理想。此時(shí)可將沉淀與氣浮結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，不僅會(huì)提高處理效果，而且也節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用。
生產(chǎn)實(shí)踐表明，氣浮池不僅在除色、去濁上優(yōu)于沉淀池，而且在降低污染水的COD、木質(zhì)素以及提取氧等方面都顯出獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其造價(jià)也比平流沉淀池、斜管沉淀池、水力或機(jī)械加速澄清池低，其運(yùn)行費(fèi)用也略低。
盡管氣浮法凈水因其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)而日露鋒芒，但要充分發(fā)揮其特點(diǎn)，目前還應(yīng)在以下應(yīng)三個(gè)方面進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。
1．氣泡進(jìn)一步微細(xì)化。
眾所周知，在相等的釋氣量條件下，所產(chǎn)生的微氣泡越細(xì)，則氣泡個(gè)數(shù)越多越密集，粘附的絮粒也越小，凈水效果也就越好，而且形成的浮渣也越穩(wěn)定。因此。研究 氣泡平均直徑更小的溶氣釋放器是當(dāng)前提高氣浮凈水技術(shù)的一個(gè)途徑。它不僅能提高現(xiàn)有凈水對(duì)象的去除效果，而且還能開(kāi)拓氣浮法凈水的應(yīng)用范圍。
2．直接切割氣體制造微氣泡
壓力溶氣氣浮法凈水存在兩個(gè)問(wèn)題：第壹是壓力溶氣相對(duì)能耗較大；第貳是溶氣水量的加入加大了氣浮池內(nèi)的水力負(fù)荷，給分離帶來(lái)困難。解決這兩個(gè)問(wèn)題的理想辦 法是研制直接產(chǎn)生微氣泡的布?xì)庋b置，通過(guò)該裝置將氣體切割成穩(wěn)定、微細(xì)、密集的微氣泡群，從而大限度地降低能耗，而且不會(huì)增加氣浮池容積。盡管直接布?xì)?法難度很大，但它是具有吸引力的研究方向。
3．固、液分離技術(shù)。
為了提高固、液分離技術(shù)，充分發(fā)揮氣浮凈水的優(yōu)勢(shì)，除上述氣泡進(jìn)一步微細(xì)化與采用直接布?xì)夥ㄍ?，改善固、液分離效果也是一個(gè)重要方面。因?yàn)闅飧羲哪康倪€是體現(xiàn)在提高分離效果上。如果設(shè)法將電凝聚氣浮的泡、絮同時(shí)形成并凝聚的這個(gè)概念引人壓力溶氣氣浮法中則有可能大大提高其分離效果。這個(gè)概念可稱共 凝聚氣浮。為了適應(yīng)共凝聚氣浮，應(yīng)該研制一種新型的溶氣釋放器，它應(yīng)該延時(shí)釋出高度密集的超微氣泡，在與投藥混合后的初級(jí)反應(yīng)水（確切說(shuō)，微絮粒尚未形成 時(shí)的水）充分混和時(shí)，兩者同時(shí)成長(zhǎng)，即超微氣泡與微絮粒同時(shí)形成并結(jié)合在一起，進(jìn)而共同成長(zhǎng)為帶氣絮粒。這樣形成的帶氣絮粒在上浮過(guò)程中，不但不會(huì)受剪力 影響而使氣泡脫落，以至下沉，而且上浮快，浮渣穩(wěn)定，耗用的氣量少。因此說(shuō)共凝聚氣浮是很有前途的研究方向。
4，如何妥善地解決粘附牢度問(wèn)題也是當(dāng)前急待解決的一個(gè)問(wèn)題。
氣浮法作為一個(gè)物化法，不僅要提高氣泡質(zhì)量（如細(xì)微度、密集度、穩(wěn)定性等），而且還要十分重視改善絮粒的性能。如果我們能獲得僧水性、吸附性強(qiáng)的絮粒，則將大大有助于提高氣浮凈水的效果。為此，研究供氣浮用的絮凝劑和助凝劑也是迫在眉捷的一個(gè)問(wèn)題。
正象沉淀技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)沉淀理論的研究一樣，氣浮技術(shù)的發(fā)展也需要?dú)飧±碚摰闹笇?dǎo)。更何況氣浮研究的對(duì)象是液、固、氣三相體系，比沉淀更復(fù)雜。對(duì)于氣泡 的結(jié)構(gòu)和特性、氣泡尺寸的正確選擇與控制、氣泡與絮粒粘附的條件，均須深入研究。有些理論上的新概念與假設(shè)，尚須進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)逐個(gè)地獲得驗(yàn)證與確認(rèn)。因 此氣浮凈水技術(shù)遠(yuǎn)非已臻完善，眾多的問(wèn)題等待著我們?nèi)パ芯客黄啤?/span>
（一）基本概念
氣浮處理法就是向廢水中通人空氣，并以微小氣泡形式從水中析出成為載體，使廢水中的乳化油、微小懸浮顆粒等污染物質(zhì)粘附在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，形成泡沫一氣、水、顆粒（油）三相混合體，通過(guò)收集泡沫或浮渣達(dá)到分離雜質(zhì)、凈化廢水的目的。浮選法主要用來(lái)處理廢水中靠自然沉降或上浮難以去除的乳化油 或相對(duì)密度接近于1的微小懸浮顆粒。
（二）氣浮的基本原理
1、帶氣絮粒的上浮和氣浮表面負(fù)荷的關(guān)系
粘附氣泡的絮粒在水中上浮時(shí)，在宏觀上將受到重力G浮力F等外力的影響。帶氣絮粒上浮時(shí)的速度由牛頓第貳定律可導(dǎo)出，上浮速度取決于水和帶氣絮粒的密度 差，帶氣絮粒的直徑（或特征直徑）以及水的溫度、流態(tài)。如果帶帶氣絮粒中氣泡所占比例越大則帶氣絮粒的密度就越小；而其特征直徑則相應(yīng)加
大，兩者的這種變 化可使上浮速度大大提高。
然而實(shí)際水流中；帶氣絮粒大小不一，而引起的阻力也不斷變化，同時(shí)在氣浮中外力還發(fā)生變化，從而氣泡形成體和上浮速度也在不斷變化。具體上浮速度可按照實(shí)驗(yàn)測(cè)定。 根據(jù)測(cè)定的上浮速度值可以確定氣浮的表面負(fù)荷。而上浮速度的確定須根據(jù)出水的要求確定。
2、水中絮粒向氣泡粘附
如前所述，氣浮處理法對(duì)水中污染物的主要分離對(duì)象，大體有兩種類型即混凝反應(yīng)的絮凝體和顆粒單體。氣浮過(guò)程中氣泡對(duì)混凝絮體和顆粒單體的結(jié)合可以有三種方 式，即氣泡頂托，氣泡裹攜和氣粒吸附。顯然，它們之間的裹攜和粘附力的強(qiáng)弱，即氣、粒（包括絮廢體）結(jié)合的牢固程度與否，不僅與顆粒、絮凝體的形狀有關(guān)， 更重要的受水、氣、粒三相界面性質(zhì)的影響。水中活性劑的含量，水中的硬度，懸浮物的濃度，都和氣泡的粘浮強(qiáng)度有著密切的聯(lián)系。氣浮運(yùn)行的好壞和此有根本的 關(guān)聯(lián)。在實(shí)際應(yīng)用中質(zhì)須調(diào)整水質(zhì)。
3.水中氣泡的形成及其特性
形成氣泡的大小和強(qiáng)度取決于空氣釋放時(shí)各種用途條件和水的表面張力大小。（表面張力是大小相等方向相反，分別作用在表面層相互接觸部分的一對(duì)力，它的作用方向
總是與液面相切。）
（1）氣泡半徑越小，泡內(nèi)所受附加壓強(qiáng)越大，泡內(nèi)空氣分子對(duì)氣泡膜的碰撞機(jī)率也越多、越劇烈。因此要獲得穩(wěn)定的微細(xì)泡，氣泡膜強(qiáng)度要保證。
（2）氣泡小，浮速快，對(duì)水體的擾動(dòng)小，不會(huì)撞碎絮粒。并且可加大氣泡和絮粒碰撞機(jī)率。但并非氣泡越細(xì)越好，氣泡過(guò)細(xì)影響上浮速度，因而氣浮池的大小和工程造價(jià)。此外投加一定量的表面活性劑，可有效降低水的表面張力系數(shù)，加強(qiáng)氣泡膜牢度，r也變小。
（3）向水中投加高溶解性無(wú)機(jī)鹽，可使氣泡膜牢度削弱，而使氣泡容易破裂或并大。
4、表面活性劑和混凝劑在氣浮分離中的作用和影響
（1）表面活性物質(zhì)影響
如水中缺少表面活性物質(zhì)時(shí)，小氣泡總有突破泡壁與大泡并合的趨勢(shì)，從而破壞氣浮體穩(wěn)定。此時(shí)就需要向水中投加起泡劑，以保證氣浮操作中氣泡的穩(wěn)定。所謂起 泡劑，大多數(shù)是由極性一非極性分子組成的表面活性劑，表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)符號(hào)一般用0表示，圓頭端表示極性基，易溶于水，伸向水中（因?yàn)樗菑?qiáng)極性分 子）；尾端表示非極性基，為疏水基，伸人氣泡。由于同號(hào)電荷的相斥作用，從而防止氣泡的兼并和破滅，增強(qiáng)了泡沫穩(wěn)定性，因而多數(shù)表面活性劑也是起泡劑。
對(duì)有機(jī)污染物含量不多的廢水進(jìn)行氣浮法處理時(shí)，氣泡的分散度和泡沫的穩(wěn)定性可能時(shí)（例如飲用水的氣浮過(guò)濾）。但是當(dāng)其濃度超過(guò)一定限度后由于表面 活性物質(zhì)增多，使水的表面張力減小，水中污染粒子嚴(yán)重乳化，表面電位增高，此時(shí)水中含有與污染粒子相同荷電性的表面活性物的作用則轉(zhuǎn)向反面，這時(shí)盡管起泡 現(xiàn)象強(qiáng)烈，泡沫形成穩(wěn)定；但氣一粒粘附不好，氣浮效果變低。因此，如何掌握好水中表面活性物質(zhì)的含量，便成為氣浮處理需要探討的重要課題之一。
（2）混凝劑投加產(chǎn)生的帶電絮粒
對(duì)含有細(xì)分散親水性顆粒雜質(zhì)（例如紙漿、煤泥等）的工業(yè)廢水，采用氣浮法處理時(shí)，除應(yīng)用前述的投加電解質(zhì)混凝劑進(jìn)行表面電中和方法外，還可向水中投加（或 水中存在）浮選劑，也可使顆粒的親水性表面改變?yōu)槭杷?，并能夠與氣泡粘附。當(dāng)浮選劑（亦屬二親分子組成的表面活性物）的極性端被吸附在親水性顆粒表面 后，其非極性端則朝向水中，這樣具有親水性表面的物質(zhì)即轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?，從而能夠與氣泡粘附，并隨其上浮到水面。
浮選劑的種類很多，使用時(shí)能否起作用，首先在于它的極性端能否附著在親水性污染物質(zhì)表面，而其與氣泡結(jié)合力的強(qiáng)弱，則又取決于其非極性端鏈的長(zhǎng)短。
如分離洗煤廢水中煤粉時(shí)所采用的浮選劑為脫酚輕油、中油、柴油、煤油或松油等
（三）、氣浮工藝的形式
氣浮凈水上藝已開(kāi)發(fā)出多種形式。按其產(chǎn)生氣泡方式可分為：布?xì)夥飧。òㄞD(zhuǎn)子碎氣法、微孔布?xì)夥?，葉輪散氣浮選法等）電解氣浮法；生化氣浮法（包括生物產(chǎn)氣浮法，化學(xué)產(chǎn)氣氣浮）；溶解空氣氣?。òㄕ婵諝飧》?，壓力氣浮法的全溶氣式、部分溶氣式及部分回流溶氣式）。
（一）布?xì)鈿飧?/span>
布?xì)鈿飧∈抢脵C(jī)械剪切力，將混合于水中的空氣碎成細(xì)小的氣泡，以進(jìn)行氣浮的方法。按粉碎氣泡方法的不同，布?xì)鈿飧∮址譃椋核梦芪鼩飧?、射流氣浮、擴(kuò)散板曝氣浮選以及葉輪氣浮等四種。
1、水泵吸水管吸人空氣氣浮
這是簡(jiǎn)單的一種氣浮方法。由于水泵工作特性的限制，吸人的空氣量不宜過(guò)多， 一般不大于吸水量的10％（按體積計(jì)），否則將破壞水泵吸水管的負(fù)壓工作。另外，氣泡在水泵內(nèi)被破碎的不夠完全，粒度大，氣浮效果不好，這種方法用于處理 通過(guò)除油池后的含油廢水，除油效率一般為50％~65％。
2、射流氣浮
采用以水帶氣射流器向廢水中混入空氣進(jìn)行氣浮的方法。射流器由噴嘴射出的高速水流使吸人室形成負(fù)壓，并從吸氣管吸人空氣，在水氣混合體進(jìn)入喉管段后進(jìn)行激 烈的能量交換，空氣被粉碎成微小氣泡，然后直人擴(kuò)散段，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，進(jìn)一步壓縮氣泡、加
大了空氣在水中的溶解度，終進(jìn)入氣浮池中進(jìn)行氣水分離。射流 器各部位的尺寸及有關(guān)參數(shù)，一般都是通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定其尺寸的。
3、擴(kuò)散板曝氣氣浮
這種布?xì)飧”容^傳統(tǒng)，壓縮空氣通過(guò)具有微細(xì)孔隙的擴(kuò)散板或擴(kuò)散管，使空氣以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入水中，但由于擴(kuò)散裝置的微孔過(guò)小易于堵塞。若微孔板孔徑過(guò) 大，需要投加表面活性劑，方可形成可利用的微小氣泡，從而導(dǎo)致該種方法使用受到限制。但近年研制、開(kāi)發(fā)的彈性膜微孔曝氣器，克服了擴(kuò)散裝置微孔易堵或孔徑 大等缺點(diǎn)，用微孔彈性材料制成的微孔盤起到擴(kuò)張、關(guān)閉作用。
4、葉輪氣浮
葉輪在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，在蓋板下形成負(fù)壓吸入空氣，廢水由蓋板上的小孔進(jìn)入， 在葉輪的攪動(dòng)下，空氣被粉碎成細(xì)小的氣泡，并與水充分混合成水氣混合體經(jīng)整流板穩(wěn)流后，在池體內(nèi)平穩(wěn)地垂直上升，進(jìn)行氣浮。形成的泡沫不斷地被緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的刮板刮出槽外。
葉輪直徑一般多為200~400mm，大不超過(guò)600~700mm。葉輪的轉(zhuǎn)速多采用900～1500r／min，圓周線速度則為10～15m/s。氣 浮池充水深度與吸氣量有關(guān)一般為1.5～2.0m但不超過(guò)3m。葉輪與導(dǎo)向葉片間的間距也能夠影響吸氣量的大小，實(shí)踐證明，此間距超過(guò)8mm將使進(jìn)氣量大 大降低。
這種氣浮設(shè)備適用于處理水量小，而污染物質(zhì)濃度高的廢水。除油效果一般可達(dá)80％左右，布?xì)鈿飧〉膬?yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。但其主要的缺點(diǎn)是空氣被粉碎 的不夠充分，形成的氣泡粒度較大，一般都不小于0.1mm。這樣，在供氣量一定的條件下，氣泡的表面積小，而且由于氣泡直徑大，運(yùn)動(dòng)速度快，氣泡與被去除 污染物質(zhì)的接觸時(shí)間短，這些因素都使布?xì)飧∵_(dá)不到去除效果。（二）溶氣氣浮
根據(jù)廢水中所含懸浮物的種類、性質(zhì)、處理水凈化程度和加壓方式的不同，基本流程有以下三種。
（１）全流程溶氣氣浮法
全流程溶氣氣浮法是將全部廢水用水泵加壓，在泵前或泵后注入空氣。在溶氣罐內(nèi)，空氣溶解于廢水中，然后通過(guò)減壓閥將廢水送人氣浮池。廢水中形成許多小氣泡 粘附廢水中的乳化油或懸浮物而逸出水面，在水面上形成浮渣。用刮板將浮渣連排入浮渣槽,經(jīng)浮渣管排出池外,處理后的廢水通過(guò)溢流堰和出水管排出。
全流程溶氣氣浮法的優(yōu)點(diǎn)：①溶氣量大，增加了油?；驊腋☆w粒與氣泡的接觸機(jī)會(huì)；②在處理水量相同的條件下，它較部分回流溶氣氣浮法所需的氣浮池小，從而減 少了基建投資。但由于全部廢水經(jīng)過(guò)壓力泵，所以增加了含油廢水的乳化程度，而且所需的壓力泵和溶氣罐均較其他兩種流程大，因此投資和運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力消耗較大。
（2）部分溶氣氣浮法
部分溶氣氣浮法是取部分廢水加壓和溶氣，其余廢水直接進(jìn)入氣浮池并在氣浮池中與溶氣廢水混合。其特點(diǎn)為：①較全流程溶氣氣浮法所需的壓力泵小，故動(dòng)力消耗 低；②壓力泵所造成的乳化油量較全流程溶氣氣浮法低：③氣浮池的大小與全流程溶氣氣浮法相同，但較部分回流溶氣氣浮法小。
（3）部分回流溶氣氣浮法
部分回流溶氣氣浮法是取一部分除油后出水回流進(jìn)行加壓和溶氣，減壓后直接進(jìn)入氣浮池，與來(lái)自絮凝池的含油廢水混合和氣浮?；亓髁恳话銥楹蛷U水的 25％～100％。其特點(diǎn)為：①加壓的水量少，動(dòng)力消耗省；②氣浮過(guò)程中不促進(jìn)乳化；③礬花形成好，出水中絮凝也少；④氣浮池的容積較前兩種流程大。 為了提高氣浮的處理效果，往往向廢水中加入混凝劑或氣浮劑，投加量因水質(zhì)不同而異，一般由試驗(yàn)確定。
（4）加壓溶氣氣浮法的主要設(shè)備。
1．進(jìn)氣方式 加壓溶氣法有兩種進(jìn)氣方式，即泵前進(jìn)氣和泵后進(jìn)氣。 泵前進(jìn)氣，這是由水泵壓水管引出一支管返回吸水管，在支管上安裝水力噴射器，省去了空壓機(jī)。廢水經(jīng)過(guò)水力噴射器時(shí)造成負(fù)壓，將空氣吸人與廢水混合后，經(jīng)吸 水管、水泵送人溶氣罐。此法比較簡(jiǎn)便，水氣混合均勻，但水泵采用自吸式進(jìn)水，而且要保持1m以上的水頭。此外，其大吸氣量不能大于水泵吸水量的 10％，否則，水泵工作不穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。 泵后進(jìn)氣，一般是在壓水管上通人壓縮空氣。這種方法使水泵工作穩(wěn)定，而且不必要求在正壓下工作，但需要由空氣壓縮機(jī)供給空氣。
評(píng)價(jià)溶氣系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)主要有兩個(gè)即溶氣效率和單位能耗。到目前為止雙膜理論解釋氣體傳質(zhì)于液體還是比較接近于實(shí)際的。根據(jù)雙膜理論，對(duì)于難溶氣體決 定傳質(zhì)過(guò)程的主要阻力來(lái)自液膜，而氣膜中的傳質(zhì)阻力與之相比，可以忽略而不計(jì)。即要強(qiáng)化溶氣過(guò)程，除應(yīng)有足夠的傳質(zhì)推動(dòng)力外，關(guān)鍵在于擴(kuò)大液相界面或減薄 液膜厚度。但實(shí)際上在紊流劇烈的自由界面上是難以存在穩(wěn)定的層流膜。因此便出現(xiàn)了隨機(jī)表面更新理論，這種理論增加了表面更新速率，即在考慮氣液接觸界面?zhèn)?質(zhì)時(shí)，引入了氣相、液相在單位時(shí)間內(nèi)因渦流擴(kuò)散而流入氣、液更新界面的傳質(zhì)因素，從而使理論和實(shí)際更為接近。
（五）加壓溶氣氣浮工藝流程
加壓溶氣氣浮法在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用為廣泛。目前壓力氣氣浮法應(yīng)用為廣泛。與其他方法相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：
n 在加壓條件下，空氣的溶解度大，供氣浮用的氣泡數(shù)量多，能夠確保氣浮效果；
n 溶入的氣體經(jīng)驟然減壓釋放，產(chǎn)生的氣泡不僅微細(xì)、粒度均勻、密集度大、而且上浮穩(wěn)定，對(duì)液體擾動(dòng)微小，因此特別適用于對(duì)疏松絮凝體、細(xì)小顆粒的固液分離；
n 工藝過(guò)程及設(shè)備比較簡(jiǎn)單，便于管理、維護(hù)； 特別是部分回流式，處理效果顯著、穩(wěn)定，并能較大地節(jié)約能耗。
水泵自調(diào)節(jié)池將原水提升到反應(yīng)池。絮凝劑在吸水管上(泵前)投入，并經(jīng)葉輪混合于反應(yīng)池中進(jìn)行絮凝，根據(jù)廢水的性質(zhì)不同反應(yīng)池的強(qiáng)度和反應(yīng)時(shí)間應(yīng)有所調(diào) 整。反應(yīng)后的絮凝水進(jìn)入氣浮池的接觸區(qū)，與來(lái)自溶氣釋放器釋出的溶氣水相混合，此時(shí)水中的絮粒和微氣泡相互碰撞粘附，形成帶氣絮粒而上浮，并在分離區(qū)進(jìn)行 固液分離，浮至水面的泥渣由刮渣機(jī)刮至排渣槽排出。清水則由穿孔集水管匯集至集水槽后出流。部分清水經(jīng)由回流水泵加壓后進(jìn)入溶氣罐，在罐內(nèi)與來(lái)自空壓機(jī)的 壓縮空氣相互接觸溶解，飽和溶氣水從罐底通過(guò)管道輸向釋放器。
壓力溶氣氣浮法工藝主要由三部分組成，即壓力溶氣系統(tǒng)、溶氣釋放系統(tǒng)及氣浮分離系統(tǒng)。
（A）壓力溶氣系統(tǒng)。它包括水泵、空壓機(jī)、壓力溶氣罐及其它附屬設(shè)備。其中壓力溶氣罐是影響溶氣效果的關(guān)鍵設(shè)備。
采用空壓機(jī)供氣方式的溶氣系統(tǒng)是目前應(yīng)用廣泛的壓力溶氣系統(tǒng)。氣浮法所需空氣量較少，可選用功率小的空壓機(jī)，并采取間歇運(yùn)行方式。此外空壓機(jī)供氣還可以保證水泵的壓力不致有大的損朱。一般水泵至溶氣罐的壓力約0.5MPa，因此可以節(jié)省能耗。
（B）溶氣釋放系統(tǒng)。它一般是由釋放器（或穿孔管、減壓閥）及溶氣水管路所組成。溶氣釋放器的功能是將壓力溶氣水通過(guò)消能、減壓，使溶入水中的氣體以微氣泡的形式釋放出來(lái)，并能迅速而均勻地與水中雜質(zhì)相粘附。
對(duì)溶氣釋放器的具體要求是：
充分地減壓消能，保證溶人水中的氣體能充分地全部釋放出來(lái)；u
u 消能要符合氣體釋出的規(guī)律，保證氣泡的微細(xì)度，增加氣泡的個(gè)數(shù)，加大與雜質(zhì)粘附的表面積，防止微氣泡之間的相互碰撞而使氣泡擴(kuò)大；
u 創(chuàng)造釋氣水與待處理水中絮凝體良好的粘附條件，避免水流沖擊，確保氣泡能迅速均勻地與待處理水混合，提高"捕捉"機(jī)率；
u 為了迅速地消能，需要縮小水流通道，故需要要有防止水流通道堵塞的措施；
u 構(gòu)造力求簡(jiǎn)單，材質(zhì)要堅(jiān)固、耐腐蝕，同時(shí)要便于加工、制造與拆裝，盡量減少可動(dòng)部件，確保運(yùn)行穩(wěn)定、可靠；
u 溶氣釋放器的主要工藝參數(shù)為：釋放器前管道流速：1m/s以下，釋放器的出口流速以0.4～０.5m／s為宜；沖洗時(shí)狹窄縫隙的張開(kāi)度為5mm；每個(gè)釋放器的作用范圍30~100cm。
（C）氣浮分離系統(tǒng)。它一般可分為三種類型即平流式、豎流式及綜合式。其功能是確保一定的容積與池的表面積，使微氣泡群與水中絮凝體充分混合、接觸、粘附，以保證帶氣絮凝體與清水分離。
下面以平流式氣浮池為例分析帶氣絮凝體上浮分離過(guò)程的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
帶氣絮粒在接觸室內(nèi)通過(guò)浮力、重力與水流阻力的平衡作用后，取得了向上的升速U上。進(jìn)入分離區(qū)后，又受到兩個(gè)力的作用：一是水流擴(kuò)散后由水平推力所產(chǎn)生的 水平向流速U推；二是由于底部出流所產(chǎn)生的向下流速U下。這兩種流速的合速度大小及方向決定了帶氣絮凝體或是上浮去除，或是隨水流挾出。至于其中上升或下 降的速度則視合成速度U合在縱軸上投影的大小。 該速度影響了氣浮的處理效果。絮凝體的大小，氣泡的大小，氣浮池體中水流向下的速度三者直接影響合成向上速度。合成向上的速度越大，氣浮的去除效率越高， 氣浮池體的就越小，整個(gè)工程造價(jià)越低。要使上浮效果好，首先在池體中盡量降低U下。它可用擴(kuò)大底部出流面積或提高出水的均勻度實(shí)現(xiàn)，隨著底部的均勻集流、 出流，水流到池未端U平約為零，這有利于上浮力較小的帶氣絮凝體的分離； 如要提前實(shí)現(xiàn)上浮去除，應(yīng)盡量降低u平，這可用擴(kuò)大氣浮池橫斷面的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。接著要處理好絮凝體的大小，通過(guò)加藥混合，和絮凝反應(yīng)來(lái)完成，應(yīng)注意控制以 下幾個(gè)點(diǎn)，藥劑的品種，投藥量，藥劑和污水的混合時(shí)間和混合強(qiáng)度，藥劑的投加點(diǎn)，藥劑和污水的反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)強(qiáng)度，產(chǎn)生的絮凝體的大小。另外還要控制溶氣 系統(tǒng)中氣泡的大小。
豎流式氣浮池分離區(qū)中顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與平流式相似。但其水平向分速要小得多、而且隨徑向距離的增加，斷面迅速擴(kuò)展，u平迅速變小。特別是豎流式的流速方向 改政變不大，絮凝體主要受到向上水流推動(dòng)力的慣性作用，顆粒的向上分速加大，使得帶氣絮凝體與水體的分離條件比平流式要優(yōu)越得多。不過(guò)究竟采用什么形式還 需要對(duì)各方面的條件進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)后才能確定。（六）電解氣浮氣浮工藝流程
電解氣浮法對(duì)廢水進(jìn)行電解，這時(shí)在陰極產(chǎn)生大量的氫氣泡，氫氣泡的直徑很小，僅有20～100微米，它們起著氣浮劑的作用。廢水中的懸浮顆粒粘附在氫氣泡 上，隨其上浮，從而達(dá)到了凈化廢水的目的。與此同時(shí)，在陽(yáng)極上電離形成的氫氧化物起著混凝劑的作用，有助于廢水中的污泥物上浮或下沉。
電解氣浮法的優(yōu)點(diǎn)是：能產(chǎn)生大量小氣泡；在利用可溶性陽(yáng)極時(shí)，氣浮過(guò)程和混凝過(guò)程結(jié)合進(jìn)行；裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，是一種新的廢水凈化方法。
這是最近幾年在水處理領(lǐng)域才出現(xiàn)的二種工藝，由于這種方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單；管理方便；運(yùn)行條件易于控制、裝置緊湊、效果良好，因而發(fā)展很快。
（七）溶氣浮法的設(shè)計(jì)與計(jì)算
(A)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)
（1）要充分研究探討待處理水的水質(zhì)情況，分析采用氣浮工藝的合理性和適用性；
（2）在有條件的情況下，對(duì)需處理的廢水應(yīng)進(jìn)行必要的氣浮小型試驗(yàn)或模型試驗(yàn)。并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)娜軞鈮毫盎亓鞅龋ㄖ溉軞馑颗c待處理水量的比 值）。通常溶氣壓力采用0.2~0.4MPa，回流比取5％~100％一之間，回流比的確定需和懸浮物的濃度聯(lián)系起來(lái)。濃度高回流比大，濃度小回流比小。
（3）根據(jù)試驗(yàn)時(shí)選定的混凝劑種類、投加量、絮凝時(shí)間、反應(yīng)程度等，確定反應(yīng)形式及反應(yīng)時(shí)間，一般沉淀反應(yīng)時(shí)間較短，以2一30分鐘為宜；
（4）確定氣浮池的池型，應(yīng)根據(jù)對(duì)處理水質(zhì)的要求、凈水工藝與前后處理構(gòu)筑物的銜接、周圍地形和構(gòu)筑物的協(xié)調(diào)、施工難易程度及造價(jià)等因素綜合地加以考慮。反應(yīng)池宜與氣浮池合建。為避免打碎絮體，應(yīng)注意構(gòu)筑物的銜接形式。進(jìn)人氣浮池接觸室的流速宜控制在0.1m／s以內(nèi)；
（5）接觸室需要對(duì)氣泡與絮凝體提供良好的接觸條件，同時(shí)寬度應(yīng)考慮安裝和檢修的要求。水流上升流速一般取10~20mm／s：，水流在室內(nèi)的停留時(shí)間不宜小于60秒。
（6）接觸室內(nèi)的溶氣釋放器，需根據(jù)確定的回流量，溶氣壓力及各種型號(hào)釋放器的作用范圍按下表來(lái)選定:
(7)氣浮分離室需根據(jù)帶氣絮體上浮分離的難易程度和水質(zhì)的處理要求而定。選擇水流（向下）的流速，一般取1.5~3.0mm／s，即分離室的表面負(fù)荷率取 5.4~10.8m3/(m2.h)；
（8）氣浮池的有效水深一般取2.0~2.5m，池中水流停留時(shí)間一般為10~20min； （９）氣浮池的長(zhǎng)寬比無(wú)嚴(yán)格要求；一般以單格寬度不超過(guò)10m，池長(zhǎng)不超過(guò)15m為宜；
（10）氣浮池的排渣一般采用刮渣機(jī)定期排除。集渣槽可設(shè)置在池的一端或兩端.;刮渣機(jī)的行車速度宜控制在5m／min以內(nèi)；
（11）氣浮池集水應(yīng)力求均勻，一般采用穿孔集水管，集水管的大流速宜控制在0.5m／s左右；
(B)設(shè)計(jì)程序
1、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
由于廢水種類繁多，即使是同類型的廢水，其水質(zhì)變化也很大。通常的設(shè)計(jì)參數(shù)也只是經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值。因此可靠的辦法采用實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)取得的結(jié)果作為設(shè)計(jì)依據(jù)。
2、確定設(shè)計(jì)方案在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查勘及綜合分析各種資料的基礎(chǔ)上，確定主體設(shè)計(jì)方案。
（1）溶氣方式采用全溶氣式還是部分回流式；
（2）氣浮池池型選用平流式還是豎流式，取圓形、方形還是矩形；
（3）在氣浮前或后是否需要用預(yù)處理或后續(xù)處理構(gòu)筑物，其形式怎樣，如何銜接？
（4）浮渣處理與處置途徑；
（5）工藝流程及平面布置的初步確定及合理性分析。
3、設(shè)計(jì)計(jì)算（不包括一般處理構(gòu)筑物的常規(guī)計(jì)算）
4 提供廢水性質(zhì)，詳細(xì)的表格參見(jiàn)后面的附表。（八）溶氣浮法的主要設(shè)備的設(shè)計(jì)
（一）溶氣釋放器
(1)釋氣完全，在0.15MPa以上能釋放溶氣量的99％左右;
(2)能在較低壓力下工作，在0.2MPa以上時(shí)能取得良好的凈水效果，節(jié)約電耗：
(3)釋出的氣泡微細(xì)，氣泡平均直徑為20-40微米，氣泡密集，附著性能良好。
(二)壓力溶氣罐
溶氣效率達(dá)80％以上
?。ㄋ模┘夹g(shù)經(jīng)濟(jì)分析
由于凈水工藝中沉淀法沿用了多年，人們選用氣浮法自然地要與沉淀法比較。其實(shí)，兩種方法各具特點(diǎn)，對(duì)于輕飄易浮的雜質(zhì)宜采用溶氣氣浮法，；對(duì)于密實(shí)沉重的 雜質(zhì)宜采用沉淀法。通常通過(guò)投藥、混合反應(yīng)后形成的絮體，當(dāng)上浮速度快于沉淀時(shí)，則選用氣浮法為好。因?yàn)闅飧》ㄕ嫉孛娣e?。▋H為沉淀法的1／8一 １／２），池容積也小（僅為沉淀法的１／８－１／４），處理后出水水質(zhì)好，不僅濁度及ＳＳ低而且溶解氧高，排出的浮渣含水率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于沉淀法排出的污泥。一 般污泥體積比為1／１０－１／2，這給污泥的進(jìn)一步處理和處置既帶來(lái)了較大方便，又節(jié)約了費(fèi)用。
有些廢水同時(shí)含可沉、可浮的雜質(zhì)，單獨(dú)使用氣浮或沉淀效果都不理想。此時(shí)可將沉淀與氣浮結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，不僅會(huì)提高處理效果，而且也節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用。
生產(chǎn)實(shí)踐表明，氣浮池不僅在除色、去濁上優(yōu)于沉淀池，而且在降低污染水的COD、木質(zhì)素以及提取氧等方面都顯出獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其造價(jià)也比平流沉淀池、斜管沉淀池、水力或機(jī)械加速澄清池低，其運(yùn)行費(fèi)用也略低。
盡管氣浮法凈水因其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)而日露鋒芒，但要充分發(fā)揮其特點(diǎn)，目前還應(yīng)在以下應(yīng)三個(gè)方面進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。
1．氣泡進(jìn)一步微細(xì)化。
眾所周知，在相等的釋氣量條件下，所產(chǎn)生的微氣泡越細(xì)，則氣泡個(gè)數(shù)越多越密集，粘附的絮粒也越小，凈水效果也就越好，而且形成的浮渣也越穩(wěn)定。因此。研究 氣泡平均直徑更小的溶氣釋放器是當(dāng)前提高氣浮凈水技術(shù)的一個(gè)途徑。它不僅能提高現(xiàn)有凈水對(duì)象的去除效果，而且還能開(kāi)拓氣浮法凈水的應(yīng)用范圍。
2．直接切割氣體制造微氣泡
壓力溶氣氣浮法凈水存在兩個(gè)問(wèn)題：第壹是壓力溶氣相對(duì)能耗較大；第貳是溶氣水量的加入加大了氣浮池內(nèi)的水力負(fù)荷，給分離帶來(lái)困難。解決這兩個(gè)問(wèn)題的理想辦 法是研制直接產(chǎn)生微氣泡的布?xì)庋b置，通過(guò)該裝置將氣體切割成穩(wěn)定、微細(xì)、密集的微氣泡群，從而大限度地降低能耗，而且不會(huì)增加氣浮池容積。盡管直接布?xì)?法難度很大，但它是具有吸引力的研究方向。
3．固、液分離技術(shù)。
為了提高固、液分離技術(shù)，充分發(fā)揮氣浮凈水的優(yōu)勢(shì)，除上述氣泡進(jìn)一步微細(xì)化與采用直接布?xì)夥ㄍ?，改善固、液分離效果也是一個(gè)重要方面。因?yàn)闅飧羲哪康倪€是體現(xiàn)在提高分離效果上。如果設(shè)法將電凝聚氣浮的泡、絮同時(shí)形成并凝聚的這個(gè)概念引人壓力溶氣氣浮法中則有可能大大提高其分離效果。這個(gè)概念可稱共 凝聚氣浮。為了適應(yīng)共凝聚氣浮，應(yīng)該研制一種新型的溶氣釋放器，它應(yīng)該延時(shí)釋出高度密集的超微氣泡，在與投藥混合后的初級(jí)反應(yīng)水（確切說(shuō)，微絮粒尚未形成 時(shí)的水）充分混和時(shí)，兩者同時(shí)成長(zhǎng)，即超微氣泡與微絮粒同時(shí)形成并結(jié)合在一起，進(jìn)而共同成長(zhǎng)為帶氣絮粒。這樣形成的帶氣絮粒在上浮過(guò)程中，不但不會(huì)受剪力 影響而使氣泡脫落，以至下沉，而且上浮快，浮渣穩(wěn)定，耗用的氣量少。因此說(shuō)共凝聚氣浮是很有前途的研究方向。
4，如何妥善地解決粘附牢度問(wèn)題也是當(dāng)前急待解決的一個(gè)問(wèn)題。
氣浮法作為一個(gè)物化法，不僅要提高氣泡質(zhì)量（如細(xì)微度、密集度、穩(wěn)定性等），而且還要十分重視改善絮粒的性能。如果我們能獲得僧水性、吸附性強(qiáng)的絮粒，則將大大有助于提高氣浮凈水的效果。為此，研究供氣浮用的絮凝劑和助凝劑也是迫在眉捷的一個(gè)問(wèn)題。
正象沉淀技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)沉淀理論的研究一樣，氣浮技術(shù)的發(fā)展也需要?dú)飧±碚摰闹笇?dǎo)。更何況氣浮研究的對(duì)象是液、固、氣三相體系，比沉淀更復(fù)雜。對(duì)于氣泡 的結(jié)構(gòu)和特性、氣泡尺寸的正確選擇與控制、氣泡與絮粒粘附的條件，均須深入研究。有些理論上的新概念與假設(shè)，尚須進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)逐個(gè)地獲得驗(yàn)證與確認(rèn)。因 此氣浮凈水技術(shù)遠(yuǎn)非已臻完善，眾多的問(wèn)題等待著我們?nèi)パ芯客黄啤?/span>
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