一、氣浮機(jī)概述

氣浮機(jī)是通過(guò)某種技術(shù)在水中產(chǎn)生大量的微小氣泡，使之與廢水中懸浮顆粒絮凝粘附，因密度下降至小于水而上浮到水面形成浮渣，從而達(dá)到去除水中的懸浮微粒。氣浮法主要用于處理含有懸浮微粒密度近于1及沉淀法難以去除的水，如造紙廢水、石油化工廢水、洗毛廢水、含藻類較多的低溫低濁水源水。

二、氣浮機(jī)反應(yīng)理論基礎(chǔ)

1.界面張力和界面自由能：液氣兩相接觸時(shí)（如下圖所示），由于液體的表面分子與內(nèi)部分子所受的分子引力不同，而液體分子之間的相互吸引力，即內(nèi)聚力又遠(yuǎn)比液體分子與氣體分子間的粘著力大，因此液體的表面分子與內(nèi)部分子受力是不均衡的，即液體的內(nèi)部分子所受合力為零，液體的表面分子所受的合力大于零，其合力大小相等，方向垂直與接觸面并指向液體和氣體的內(nèi)部，這種力圖縮小液體的表面積，在空氣中體積很小的水以水珠（即球形，因?yàn)榍蛐蔚谋砻娣e?。┬问酱嬖诰褪沁@個(gè)道理。對(duì)于氣相也是同樣。

液體表面分子和內(nèi)部分子的受力情況

2.氣泡與泡沫的穩(wěn)定性：同樣體積的空氣形成分散細(xì)小的氣泡，其表面積大于形成大氣泡的表面積，會(huì)增加氣泡與顆粒的碰撞粘附機(jī)會(huì)；另外，大氣泡因上升過(guò)程中的劇烈水力攪動(dòng)，也不利于氣泡與顆粒的粘附，同時(shí)還會(huì)把吸附的氣泡撞開(kāi)，因此形成的小氣泡有利于氣浮。實(shí)踐證明，氣泡直徑在100um一下才能很好的與顆粒粘附。

氣泡本身有相互粘附而使界面能減低的趨勢(shì)，即氣泡合并作用，同樣會(huì)使碰撞粘附的機(jī)會(huì)減少。如果形成的氣泡和顆粒的結(jié)合體，即泡沫上升到水面以后很快破滅，就會(huì)使已吸附的顆粒來(lái)不及被刮渣設(shè)備去除，再次沉入水中。因此水中要有一定的表面活性物質(zhì)，以防止氣泡合并和泡沫很快破滅。表面活性物質(zhì)亦稱起泡劑，大多數(shù)是由極性-非極性分子組成，圓頭表示極性基，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，伸入氣泡。由于同號(hào)電荷的相斥作用可防止氣泡的合并與破滅，因而增強(qiáng)了泡沫穩(wěn)定性。水中表面活性物質(zhì)不足時(shí)，為保證氣浮效果，應(yīng)進(jìn)行投加，投加量應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。

如果水中表面活性物質(zhì)過(guò)多，使氣泡或顆粒（如油粒）由于同號(hào)而過(guò)于穩(wěn)定，也難于形成泡沫。廢水中含有的親水性固體粉末，如粉砂、粘土等，其如潤(rùn)濕角在0°-90°之間，因此它表面的一部分為油所粘附，大部分為水潤(rùn)濕。油珠為這些固體粉末所包圍覆蓋，也難于形成泡沫。因此，有效的方法是投加混凝劑、使水中增加相反電荷膠體，以壓縮雙電層，消除電荷的相斥作用，使顆粒能夠與氣泡粘附。

固體粉末在水中與油珠粘附

    氣浮機(jī)主要分為溶氣氣浮機(jī)、散氣氣浮機(jī)和電解氣浮機(jī)三種，溶氣氣浮機(jī)在水處理工程中的應(yīng)用較為廣泛，也是我公司的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品之一，下面我們就溶氣氣浮機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

三、溶氣氣浮機(jī)

溶氣氣浮機(jī)分類:溶氣氣浮機(jī)根據(jù)氣泡析出時(shí)所處壓力的不同，溶氣氣浮機(jī)又可分為真空溶氣氣浮機(jī)和加壓溶氣氣浮機(jī)兩種類型。

真空溶氣氣浮機(jī)是空氣在加壓條件下溶入水中，而在負(fù)壓條件下析出。其主要特點(diǎn)是：空氣溶解所需壓力比壓力溶氣低，動(dòng)力設(shè)備和電能消耗較少；氣浮在負(fù)壓條件下運(yùn)行，氣浮池需密閉，使氣浮池的構(gòu)造復(fù)雜、維護(hù)運(yùn)行、設(shè)備維修困難，溶氣量小。這種方法只適用于處理污染物濃度不大的廢水，生產(chǎn)中使用較少。

加壓溶氣氣浮是空氣在加壓條件下溶入水中，而在常壓下析出。其特點(diǎn)是：溶氣量大，能提供足夠的微氣泡，可滿足不同要求的固液分離，確保去除效果；經(jīng)減壓釋放后產(chǎn)生的氣泡粒徑?。?0-100um）、粒徑均勻、微氣泡在氣浮池中上升速度很慢、對(duì)池?cái)_動(dòng)較少，特別適用于絮凝提松散、細(xì)小的固體分離；設(shè)備和流程都比較簡(jiǎn)單，維護(hù)管理方便。加壓容器氣浮是生產(chǎn)上應(yīng)用廣泛的一種氣浮法。其工藝是由空氣飽和設(shè)備、空氣釋放設(shè)備和氣浮池、除渣設(shè)備等組成?；竟に嚵鞒逃腥軞饬鞒?、部分溶氣流程和回流加壓溶氣流程3種。

1.全溶氣流程是將全部廢水進(jìn)行加壓溶氣，再經(jīng)減壓釋放裝置進(jìn)入氣浮池進(jìn)行固液分離。與其他兩流程相比，其電耗高，但因不另加溶氣水，所以氣浮池容積小。

2.部分溶氣流程是將部分廢水進(jìn)行加壓溶氣，其余廢水直接送入氣浮池。該流程比全溶氣流程省電，因部分廢水經(jīng)溶氣罐，所以溶氣罐的容積比較小。但因部分廢水加壓溶氣所能提供的空氣量較小，因此如若想提供同樣的空氣量，必須加大溶氣罐壓力。

3.回流加壓溶氣流程是將部分出水進(jìn)行回流加壓，廢水直接送入氣浮池。該法適用于含懸浮物濃度高的廢水的固液分離，但氣浮池的容積較前兩者大。

四、溶氣氣浮機(jī)的主要組成部分

空氣飽和設(shè)備由加壓水泵及供氣、溶氣等設(shè)備組成，其作用是在一定壓力下將空氣溶解于水中以提供廢水處理所要求的溶氣水。

1.加壓泵

加壓泵是用來(lái)供給一定壓力的水量。如加壓泵壓力過(guò)高，則單位體積溶解的空氣量增加，經(jīng)減壓后能析出大量的空氣，會(huì)促進(jìn)微氣泡的并聚，對(duì)氣浮分離不利。另外，由于高壓下所需的溶氣水量減少，不利于溶氣水與原廢水的充分混合。反之，加壓泵壓力過(guò)低，勢(shì)必需增加溶氣水量，從而增加了氣浮池的容積。

2.供氣

供氣可分為水泵吸水管吸氣供氣、水泵壓水管射流供氣和水泵-空壓機(jī)供氣3種方式。水泵吸水管吸氣供氣可分為兩種形式：一種是利用水泵水管內(nèi)的負(fù)壓作用，在吸水管上開(kāi)一小孔，空氣經(jīng)氣量調(diào)節(jié)和計(jì)量設(shè)備被吸入后送入溶氣罐。另一種是在水泵壓水管上接一支管，支管上安裝一射流器，利用射流器將空氣吸入并送入吸水管，再經(jīng)水泵送入溶氣罐。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，不需要空壓機(jī)；缺點(diǎn)是溶氣量小，一般不超過(guò)水泵流量的10%（體積比），否則會(huì)使水泵產(chǎn)生不正常振動(dòng)及發(fā)生汽蝕。

水泵壓水管射流供氣是利用在水泵壓水管上安裝的射流器抽吸空氣。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，不需空壓機(jī)，無(wú)水泵不正常振動(dòng)及汽蝕危險(xiǎn)；缺點(diǎn)是射流器本身能量損失大，一般約30%，水泵出口處壓力大于所需溶氣水壓力。

水泵-空壓機(jī)供氣是目前常用的一種供氣方法。改方法溶解的空氣由空壓機(jī)供給，壓力水可單獨(dú)進(jìn)入溶氣罐，也可與壓縮空氣合并進(jìn)入溶氣罐。為防止因操作不當(dāng)，使壓縮空氣或壓力水倒流入水泵或空壓機(jī)，目前常采用自上而下的同向流進(jìn)入溶氣罐。其優(yōu)點(diǎn)是由于在一定壓力下需空氣量較少，因此空壓機(jī)的功率較小。能耗較前兩種方式少；缺點(diǎn)是產(chǎn)生噪聲與油污染，操作也比較復(fù)雜，特別是要控制好水泵與空壓機(jī)壓力，并使其達(dá)到平衡狀態(tài)。

供氣量應(yīng)根據(jù)氣浮試驗(yàn)確定，一般為處理水量的1%-5%（體積比），或氣泡浮出固體物質(zhì)量的0.5-1%（重量比）。

3.溶氣罐

溶氣罐的作用是實(shí)施水和空氣的充分接觸，加速空氣的溶解。目前常用的幾種形式如下圖所示。

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溶氣罐有空罐和填充罐兩種，填充罐由于裝有的填料可加劇紊動(dòng)程度，提高液相的分散程度，不斷更新液相與氣相的界面，因此溶氣效率高，其構(gòu)造如圖10-25所示。填充式溶氣罐，填料有各種形式，研究表明，階梯環(huán)的溶氣效率高，可達(dá)90%以上，拉西環(huán)次之，波紋片卷低，波紋片卷的溶氣效率比空罐高25%左右。填料層的厚度超過(guò)0.8m時(shí)，可達(dá)到飽和狀態(tài)。溶氣罐的表面負(fù)荷一般為300-2500m³/（㎡·d），故一般都采用。

操作時(shí)應(yīng)注意由于布水不均勻可能發(fā)生的堵塞問(wèn)題，特別是當(dāng)廢水的懸浮物濃度含量高時(shí)。同時(shí)也要考慮空氣和水在填料內(nèi)的流向問(wèn)題，空氣從灌頂進(jìn)入，可防止因操作不慎使壓力水倒流入空壓機(jī)，以及排出的溶氣水中夾帶較大氣泡的可能性。為防止從溶氣水中夾帶出不溶的氣泡進(jìn)入氣浮池，其供氣部分的低部位置應(yīng)在溶氣罐中有效水深1.0m以上。

4.空氣釋放設(shè)備

空氣釋放設(shè)備的作用是將壓力溶氣水中的空氣經(jīng)減壓后迅速以微氣泡形式釋放出來(lái)，要求微氣泡的直徑在20-100um，微氣泡的直徑大小和數(shù)量對(duì)氣浮效果有很大影響。目前，生產(chǎn)中采用的減壓釋放設(shè)備分兩類：一種是減壓閥，一種是釋放器。

減壓閥利用現(xiàn)成的截止閥，其缺點(diǎn)是：多個(gè)閥門(mén)相互間的開(kāi)啟度不一致，其有效開(kāi)啟度難于調(diào)節(jié)控制，因而從每個(gè)閥門(mén)的出流量各異，且釋放出的氣泡尺寸大小不一致；閥門(mén)安裝在氣浮池外，減壓后經(jīng)過(guò)一段管道才送入氣浮池，如果此段管道較長(zhǎng)，則氣泡合并現(xiàn)象嚴(yán)重，從而影響氣浮效果；另外，在壓力溶氣水晝夜沖擊下，閥芯與閥桿螺栓易松動(dòng)，造成流量改變，使運(yùn)行不穩(wěn)定。

釋放器根據(jù)溶氣釋放規(guī)律制造。一般常采用TS型溶氣釋放器，如圖10-26所示，當(dāng)壓力溶氣水通過(guò)孔盒時(shí)，溶氣水反復(fù)經(jīng)過(guò)收縮、擴(kuò)散、撞擊、返流、擠壓、輻射、漩渦等流態(tài)，在0.1s內(nèi)，就使壓力損失95%左右，溶解的空氣迅速釋放出來(lái)。TS型釋放器的優(yōu)點(diǎn)是減壓消能*。一次性釋氣效率可高達(dá)99%以上，幾乎將溶于水的氣體全部釋放出來(lái)；消能釋氣瞬間完成。0.3MPa的溶氣水經(jīng)釋放器后，氣泡平均直徑為20-30um，將無(wú)用的氣泡控制在低限度內(nèi)；能較好的控制釋放器出口的流速，消除水流沖碎絮凝體的危害；防止出現(xiàn)氣泡沿途合并的可能性，提高氣浮效果。其缺點(diǎn)是釋放器中水流量小，有時(shí)因壓力溶氣水中含有懸浮物而堵塞，TV、TJ型釋放器利用氣動(dòng)或抽真空裝置可將釋放器中的狹縫拉開(kāi)，不必拆卸釋放器便可沖走其中雜物。

5.溶氣水與原廢水相混合的設(shè)備

對(duì)于部分溶氣流程和回流加壓容器流來(lái)說(shuō)，如何使微氣泡能與原水中的懸浮顆粒進(jìn)行充分混合，是影響氣浮分離效果的關(guān)鍵，因此，可考慮減壓釋放后的溶氣水與原水（如需加藥時(shí)，應(yīng)于加藥后的水）在某一固定的混合設(shè)備（或在一段管道中）立即進(jìn)行充分混合，然后均勻的分配在整個(gè)氣浮池中，從而達(dá)到提高氣浮分離效果與降低溶氣水量的目的。

6.氣浮池

目前常用的氣浮池均為敞開(kāi)式水池，池子的形狀有圓形和矩形兩種。平流式矩形氣浮池應(yīng)用較為廣泛。其優(yōu)點(diǎn)是可以按比例擴(kuò)大，構(gòu)造簡(jiǎn)單易于設(shè)計(jì)與施工，經(jīng)加藥反應(yīng)后的原水容易進(jìn)入，排泥也比較方便，占地也較少。平流式氣浮池的有效水深一般為2.0-2.5m，長(zhǎng)寬比一般為1:1-1:1.5，氣浮池的表面負(fù)荷率為5-10m³/（㎡·h），水力停留時(shí)間一般為10-20min。

7.除渣設(shè)備

浮渣一般都用機(jī)械方法刮除，刮渣機(jī)的行車速度宜控制在5m/min以內(nèi)，以防止刮渣時(shí)浮渣再次下落，刮渣方向應(yīng)于水流流向相反。