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氣浮設備的工作原理

氣浮設備是一類在水中通入或產生大量的微細氣泡，使空氣以高度分散的微小氣泡形式附著在懸浮物顆粒上，造成密度小于水的狀態，利用浮力原理使其浮在水面，從而實現固-液分離的水處理設備。氣浮方式可分為散氣氣浮、溶氣氣浮（包括真空氣浮法）與電解氣浮法。目前在給水、工業廢水和城市污水處理方面都有應用。氣浮設備較其它固-液分離設備具有投資少、占地面極小、自動化程度高、操作管理方便等特點。在實踐中應根據廢水處理工藝、廢水的水質水量等特點進行有針對性的選擇與使用。污水處理技術中，氣浮法應用于幾方面：

⑴石油、化工及機械制造業中的含油污水的油水分離

⑵工業廢水處理

⑶污水中有用物質回收

⑷取代二次沉淀池，特別是用于易于產生活性污泥膨脹的情況

⑸剩余活性污泥的濃縮

2.2氣浮設備的工藝特點及適用范圍

2.2.1氣浮設備的工藝特點

目前壓力溶氣氣浮法的氣浮裝置應用很廣。與其他氣浮裝置相比，該氣浮設備具有以下優點：

⑴加壓條件下，空氣的溶解度大，供氣浮用的氣泡數量多，能夠確保氣浮效果；

⑵溶入的氣體經驟然減壓釋放，產生的氣泡不僅微細、粒度均勻、密集度大、而且上浮穩定，對液體擾動微小，因此特別適用于對疏松絮凝體、細小顆粒的固液分離；

⑶氣浮設備的工藝過程及設備比較簡單，便于管理、維護。

2.2.2氣浮設備的使用范圍

⑴適合分離地面水中的細小懸浮物、藻類及微絮體；

⑵可回收工業廢水中的有用物質，如造紙廢水中的紙漿纖維及填料；

⑶可代替二沉池，分離和濃縮剩余活性污泥，特別適用于那些易于產生污泥膨脹的生化處理工藝中；

⑷適合分離回收含有廢水中的懸浮油和乳化油；

⑸適合分離回收以分子或離子狀態存在的目的。

2.3常用氣浮設備

2.3.1加壓溶氣氣浮設備

加壓溶氣氣浮設備是將空氣在一定壓力的作用下溶解于處理水中，壓力一般為0.2-0.6MPa，然后驟然減至常壓，溶解于水的空氣便以微小氣泡形式（氣泡直徑一般為20~100μm）從水中逸出，與水中的懸浮物粘附一起浮至水面形成浮渣，再由刮渣機排入浮渣槽得以去除，清水則由氣浮池下部流出，實現固-液分離。見圖2-1。

圖2-1加壓容器氣浮設備

1.吸水井2.水泵3.空壓機4.壓力溶氣罐5.溶氣釋放器6.氣浮池

加壓溶氣氣浮設備主要由溶氣系統、釋氣系統及分離系統等三部分組成。根據廢水中所含懸浮物的種類、性質以及處理程度的不同，又可分為全部加壓溶氣氣浮、部分加壓溶氣氣浮和部分回流加壓溶氣氣浮三種。加壓溶氣氣浮設備的氣泡細微、粒度均勻、密集度大，氣浮處理效果顯著、穩定，而且整個工藝過程及設備比較簡單，便于管理、維護，因此應用較為廣泛，可用于多種廢水處理，尤其適用于含油廢水的處理。

目前加壓力溶氣氣浮法應用很廣。與其它氣浮設備相比，具有以下特點：

⑴在加壓條件下，空氣溶解度大，供氣浮用的氣泡數量多，能夠確保氣浮效果；

⑵溶入的氣體經驟然減壓釋放，產生的氣泡不僅微細、粒度均勻、密集度大，而且上浮穩定，對液體擾動小，因此特別適用于對疏松絮凝體、細小顆粒的固液分離；

⑶工藝過程及設備比較簡單，便于管理、維護；

⑷特別是部分回流式，處理效果顯著、穩定，并能較大地節約能耗。

2.3.2電氣浮設備

電氣浮設備早在20世紀70年代已有應用，是通過電解水產生的H2、02或Cl2等微小氣泡吸附水中的污染物，并上浮用以去除水中污染物的一種水處理方法。按陽極材料是否溶解，可分為電解氣浮和電凝聚氣浮。前者電極不溶解，僅電解產生氣浮所需的氣泡；后者電極溶解，同步產生氣泡（H2）以及多核羥基絡合物、氫氧化物（鐵、鋁等）等絮凝劑。電氣浮裝置示意圖如途2-2所示電解法產生的氣泡尺寸遠小于溶氣氣浮和散氣氣浮產生的氣泡尺寸，而且不產生紊流。該設備去除的污染物范圍廣，對有機物廢水除降低BOD外，還有氧化、脫色和殺菌作用，對廢水負載變化的適應性強，生成污泥量少，占地少，不產生噪聲。近年來發展很快。電解氣浮設備目前尚存在電解能耗及極板損耗較大，運行費用較高等問題，因此限制了該種設備的推廣使用。

圖2-2電氣浮裝置示意圖

電氣浮具有污染物去除效率高、無二次污染、占地少、無噪聲、設備簡單、無動力設備、易實現自動化等優點，而且電氣浮設備去除的污染物范圍廣，能有效降解廢水中的COD、NH3-N，同時還有其他氣浮設備備無法實現的氧化、脫色和殺菌等作用，能夠獲得更高的除油效率，抗沖擊負荷能力強，產生污泥量少，與其他氣浮法相比具有一定的優勢，近年應用較多。但其存在能耗大、電極易鈍化、運行費用較高等缺點，從而在一定程度上制約其發展。目前，大部分關于電氣浮應用的報道主要是關于油田含油廢水的處理，或是與二級生化等技術聯用處理生活污水，或是在乳化液廢水處理方面的應用。但是，由于電氣浮設備的能耗較大，一般只用于小規模的廢水處理場所，如小城鎮生活污水、中小型工廠的含油廢水處理等，較難適用于大型生產。

2.3.3渦凹氣浮系統

渦凹氣浮（CAF）系統是由美國研制的主要去除工業和城市污水中的油脂、膠狀物及固體懸浮物的專利水處理設備。與傳統的溶氣氣浮相比，它具有設備投資少（不需壓力容器、空壓機、循環泵等設備）、占地面積小、能耗少、氣浮效果好（石油類、固體懸浮物的去除率超過80%）以及操作簡單等優點。該系統的結構如圖2-3所示。預處理后的廢水首先入系統的充氣段A，與曝氣機產生的微氣泡充分混合后進入氣浮段B，分離后的浮渣上浮至液面后間斷地被鏈條刮泥機C清除。凈化后的污水經溢溜槽流出。

圖2-3CAF系統構成

1.鏈條式刮泥機（刮泥系統C）2.專利曝氣機（充氣段A）3.氣浮槽（氣浮段B）4.槽底回流管路

（部分水回流系統）5.螺旋推進式固體排放機（固體廢物排放系統）

該系統的主要特點在于其專利曝氣機的應用及槽底的回流作用。曝氣機的工作原理是利用空氣輸送管底部散氣葉輪的高速旋轉形成負壓，將空氣吸入水中，隨之產生微氣泡，微氣泡與雜質粘附后螺旋上浮到液面。槽底的回流管路使氣浮槽內的液體（40%左右）因氣浮槽底部與充氣段底部之間的壓差而流向充氣段再次曝氣，增加了雜質顆粒與微氣泡的粘附機率。此外，渦凹氣浮在制革、玻璃纖維、乳品、汽車噴漆、造紙和煉油等行業的廢水處理工程中均有應用，處理效果良好。渦凹氣浮還可應用在污泥濃縮上，具有污泥停留時間短、無污泥中磷的釋放，有利于污水處理廠對出水的TP控制等特點，應用較為廣泛。

2.3.4高效淺池氣浮設備

高效淺池氣浮設備的出現，是氣浮凈水技術的一個重大突破。它改傳統氣浮的靜態進水動態出水，為動態進水靜態出水，應用“零速原理”，使浮選體在相對靜止的環境中垂直浮上水面，實現固-液分離的。“零速原理”使上浮路程減至盡量小，且不受出水流速的影響，上浮速度達到或接近理論盡量大值，污水在凈化池中的停留時間由傳統氣浮的30－40分鐘減至僅需3－5分鐘，極大地提高了處理效率，設備體積隨之大幅減小，且可架空、疊裝、設置于建筑物上，少占地或不占地。隨著布水裝置的旋轉，將事先與污水均勻混合的氣泡能十分均勻地充滿整個凈化池，不存在氣浮死區和氣泡不均勻區，從而大大提高了凈化效率。

　　淺池氣浮設備是將進水口、出水口和氣浮刮渣斗安裝在繞氣浮池中央回轉的回轉機上。回轉機架和刮渣斗均由電機帶動并可無級調速。用同進水流速一致的速度旋轉。廢水從池中心的旋轉進水器進水，通過進水配水器布水，進水配水器的移動速度可以和進水流速相同。使原水進入池內產生零速度，按此“零速原理”進水不會對池內水流產生擾亂。使池內顆粒的沉浮在一種超靜的狀態下進行，從而大大提高了氣浮池的效率。螺旋狀的刮泥裝置對水體的擾動極小，且刮起的僅為已充分分離的浮渣，含固率高。與其它氣浮設備相比有以下特點：

⑴采用“淺池理論”、“零速原理”、“新溶氣機理”設計；

⑵水力停留時間短，只有3-5分鐘，池深不超過700mm；

⑶微氣泡極小，密度極高，不需事先將它們凝聚為很大礬花，固可大大減少加藥量，極大的降低運行成本；

⑷微細氣泡與絮粒的沾附發生于包括接觸區在內的整個氣浮分離過程；

⑸強制布水，進出水都是靜態的；

⑹清水的排出是在固液分離以后進行的，浮渣瞬時隔離排除，水體擾動小；

⑺出渣含固率高達3%-5%，懸浮物去除率達99.5%，池底設有刮泥板，自動刮除沉降污泥；

⑻采用的溶氣管設計獨特，體積小，溶氣效率高，操作方便，占地面積小；

⑼設備運行效率高，穩定性好，處理量大，一次性投資少；

⑽溶氣水和藥劑加入點的合理選用，確認實現共聚氣浮；

⑾具有多項調節功能，能隨處理水質水量的變化而變化。

淺池氣浮是工業廢水物化處理中新型高效氣浮處理設備，廣泛適用于造紙白水回收、制革、紡織、制皂、食品、碳黑、纖維制品、采油、啤酒、市政污水回用等領域。和加藥設備、溶氣設備、泵等輔助設備合理配置可使廢水中的懸浮物總量降低90%以上。而氣浮水力停留時間只有3-5nim。采用本設備能大幅度降低投資和運行費用，節約大量的耕地，當用于處理大規模污水時尤為顯著。