气浮设备的工作原理

气浮设备是一类在水中通入或产生大量的微细气泡，使空气以高度分散的微小气泡形式附着在悬浮物颗粒上，造成密度小于水的状态，利用浮力原理使其浮在水面，从而实现固-液分离的水处理设备。气浮方式可分为散气气浮、溶气气浮（包括真空气浮法）与电解气浮法。目前在给水、工业废水和城市污水处理方面都有应用。气浮设备较其它固-液分离设备具有投资少、占地面极小、自动化程度高、操作管理方便等特点。在实践中应根据废水处理工艺、废水的水质水量等特点进行有针对性的选择与使用。污水处理技术中，气浮法应用于几方面：

⑴石油、化工及机械制造业中的含油污水的油水分离

⑵工业废水处理

⑶污水中有用物质回收

⑷取代二次沉淀池，特别是用于易于产生活性污泥膨胀的情况

⑸剩余活性污泥的浓缩

2.2气浮设备的工艺特点及适用范围

2.2.1气浮设备的工艺特点

目前压力溶气气浮法的气浮装置应用很广。与其他气浮装置相比，该气浮设备具有以下优点：

⑴加压条件下，空气的溶解度大，供气浮用的气泡数量多，能够确保气浮效果；

⑵溶入的气体经骤然减压释放，产生的气泡不仅微细、粒度均匀、密集度大、而且上浮稳定，对液体扰动微小，因此特别适用于对疏松絮凝体、细小颗粒的固液分离；

⑶气浮设备的工艺过程及设备比较简单，便于管理、维护。

2.2.2气浮设备的使用范围

⑴适合分离地面水中的细小悬浮物、藻类及微絮体；

⑵可回收工业废水中的有用物质，如造纸废水中的纸浆纤维及填料；

⑶可代替二沉池，分离和浓缩剩余活性污泥，特别适用于那些易于产生污泥膨胀的生化处理工艺中；

⑷适合分离回收含有废水中的悬浮油和乳化油；

⑸适合分离回收以分子或离子状态存在的目的。

2.3常用气浮设备

2.3.1加压溶气气浮设备

加压溶气气浮设备是将空气在一定压力的作用下溶解于处理水中，压力一般为0.2-0.6MPa，然后骤然减至常压，溶解于水的空气便以微小气泡形式（气泡直径一般为20~100μm）从水中逸出，与水中的悬浮物粘附一起浮至水面形成浮渣，再由刮渣机排入浮渣槽得以去除，清水则由气浮池下部流出，实现固-液分离。见图2-1。

图2-1加压容器气浮设备

1.吸水井2.水泵3.空压机4.压力溶气罐5.溶气释放器6.气浮池

加压溶气气浮设备主要由溶气系统、释气系统及分离系统等三部分组成。根据废水中所含悬浮物的种类、性质以及处理程度的不同，又可分为全部加压溶气气浮、部分加压溶气气浮和部分回流加压溶气气浮三种。加压溶气气浮设备的气泡细微、粒度均匀、密集度大，气浮处理效果显著、稳定，而且整个工艺过程及设备比较简单，便于管理、维护，因此应用较为广泛，可用于多种废水处理，尤其适用于含油废水的处理。

目前加压力溶气气浮法应用很广。与其它气浮设备相比，具有以下特点：

⑴在加压条件下，空气溶解度大，供气浮用的气泡数量多，能够确保气浮效果；

⑵溶入的气体经骤然减压释放，产生的气泡不仅微细、粒度均匀、密集度大，而且上浮稳定，对液体扰动小，因此特别适用于对疏松絮凝体、细小颗粒的固液分离；

⑶工艺过程及设备比较简单，便于管理、维护；

⑷特别是部分回流式，处理效果显著、稳定，并能较大地节约能耗。

2.3.2电气浮设备

电气浮设备早在20世纪70年代已有应用，是通过电解水产生的H2、02或Cl2等微小气泡吸附水中的污染物，并上浮用以去除水中污染物的一种水处理方法。按阳极材料是否溶解，可分为电解气浮和电凝聚气浮。前者电极不溶解，仅电解产生气浮所需的气泡；后者电极溶解，同步产生气泡（H2）以及多核羟基络合物、氢氧化物（铁、铝等）等絮凝剂。电气浮装置示意图如途2-2所示电解法产生的气泡尺寸远小于溶气气浮和散气气浮产生的气泡尺寸，而且不产生紊流。该设备去除的污染物范围广，对有机物废水除降低BOD外，还有氧化、脱色和杀菌作用，对废水负载变化的适应性强，生成污泥量少，占地少，不产生噪声。近年来发展很快。电解气浮设备目前尚存在电解能耗及极板损耗较大，运行费用较高等问题，因此限制了该种设备的推广使用。

图2-2电气浮装置示意图

电气浮具有污染物去除效率高、无二次污染、占地少、无噪声、设备简单、无动力设备、易实现自动化等优点，而且电气浮设备去除的污染物范围广，能有效降解废水中的COD、NH3-N，同时还有其他气浮设备备无法实现的氧化、脱色和杀菌等作用，能够获得更高的除油效率，抗冲击负荷能力强，产生污泥量少，与其他气浮法相比具有一定的优势，近年应用较多。但其存在能耗大、电极易钝化、运行费用较高等缺点，从而在一定程度上制约其发展。目前，大部分关于电气浮应用的报道主要是关于油田含油废水的处理，或是与二级生化等技术联用处理生活污水，或是在乳化液废水处理方面的应用。但是，由于电气浮设备的能耗较大，一般只用于小规模的废水处理场所，如小城镇生活污水、中小型工厂的含油废水处理等，较难适用于大型生产。

2.3.3涡凹气浮系统

涡凹气浮（CAF）系统是由美国研制的主要去除工业和城市污水中的油脂、胶状物及固体悬浮物的专利水处理设备。与传统的溶气气浮相比，它具有设备投资少（不需压力容器、空压机、循环泵等设备）、占地面积小、能耗少、气浮效果好（石油类、固体悬浮物的去除率超过80%）以及操作简单等优点。该系统的结构如图2-3所示。预处理后的废水首先入系统的充气段A，与曝气机产生的微气泡充分混合后进入气浮段B，分离后的浮渣上浮至液面后间断地被链条刮泥机C清除。净化后的污水经溢溜槽流出。

图2-3CAF系统构成

1.链条式刮泥机（刮泥系统C）2.专利曝气机（充气段A）3.气浮槽（气浮段B）4.槽底回流管路

（部分水回流系统）5.螺旋推进式固体排放机（固体废物排放系统）

该系统的主要特点在于其专利曝气机的应用及槽底的回流作用。曝气机的工作原理是利用空气输送管底部散气叶轮的高速旋转形成负压，将空气吸入水中，随之产生微气泡，微气泡与杂质粘附后螺旋上浮到液面。槽底的回流管路使气浮槽内的液体（40%左右）因气浮槽底部与充气段底部之间的压差而流向充气段再次曝气，增加了杂质颗粒与微气泡的粘附机率。此外，涡凹气浮在制革、玻璃纤维、乳品、汽车喷漆、造纸和炼油等行业的废水处理工程中均有应用，处理效果良好。涡凹气浮还可应用在污泥浓缩上，具有污泥停留时间短、无污泥中磷的释放，有利于污水处理厂对出水的TP控制等特点，应用较为广泛。

2.3.4高效浅池气浮设备

高效浅池气浮设备的出现，是气浮净水技术的一个重大突破。它改传统气浮的静态进水动态出水，为动态进水静态出水，应用“零速原理”，使浮选体在相对静止的环境中垂直浮上水面，实现固-液分离的。“零速原理”使上浮路程减至尽量小，且不受出水流速的影响，上浮速度达到或接近理论尽量大值，污水在净化池中的停留时间由传统气浮的30－40分钟减至仅需3－5分钟，极大地提高了处理效率，设备体积随之大幅减小，且可架空、叠装、设置于建筑物上，少占地或不占地。随着布水装置的旋转，将事先与污水均匀混合的气泡能十分均匀地充满整个净化池，不存在气浮死区和气泡不均匀区，从而大大提高了净化效率。

　　浅池气浮设备是将进水口、出水口和气浮刮渣斗安装在绕气浮池中央回转的回转机上。回转机架和刮渣斗均由电机带动并可无级调速。用同进水流速一致的速度旋转。废水从池中心的旋转进水器进水，通过进水配水器布水，进水配水器的移动速度可以和进水流速相同。使原水进入池内产生零速度，按此“零速原理”进水不会对池内水流产生扰乱。使池内颗粒的沉浮在一种超静的状态下进行，从而大大提高了气浮池的效率。螺旋状的刮泥装置对水体的扰动极小，且刮起的仅为已充分分离的浮渣，含固率高。与其它气浮设备相比有以下特点：

⑴采用“浅池理论”、“零速原理”、“新溶气机理”设计；

⑵水力停留时间短，只有3-5分钟，池深不超过700mm；

⑶微气泡极小，密度极高，不需事先将它们凝聚为很大矾花，固可大大减少加药量，极大的降低运行成本；

⑷微细气泡与絮粒的沾附发生于包括接触区在内的整个气浮分离过程；

⑸强制布水，进出水都是静态的；

⑹清水的排出是在固液分离以后进行的，浮渣瞬时隔离排除，水体扰动小；

⑺出渣含固率高达3%-5%，悬浮物去除率达99.5%，池底设有刮泥板，自动刮除沉降污泥；

⑻采用的溶气管设计独特，体积小，溶气效率高，操作方便，占地面积小；

⑼设备运行效率高，稳定性好，处理量大，一次性投资少；

⑽溶气水和药剂加入点的合理选用，确认实现共聚气浮；

⑾具有多项调节功能，能随处理水质水量的变化而变化。

浅池气浮是工业废水物化处理中新型高效气浮处理设备，广泛适用于造纸白水回收、制革、纺织、制皂、食品、碳黑、纤维制品、采油、啤酒、市政污水回用等领域。和加药设备、溶气设备、泵等辅助设备合理配置可使废水中的悬浮物总量降低90%以上。而气浮水力停留时间只有3-5nim。采用本设备能大幅度降低投资和运行费用，节约大量的耕地，当用于处理大规模污水时尤为显著。