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氣浮設備工藝技術(shù)匯總
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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荷的關(guān)系
粘附氣泡的絮粒在水中上浮時(shí)，在宏觀(guān)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??；而其特征直徑則相應加
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)驗測定。 根據測定的上浮速度值可以確定氣浮的表面負荷。而上浮速度的確定須根據出水的要求確定。
2、水中絮粒向氣泡粘附
如前所述，氣浮處理法對水中污染物的主要分離對象，大體有兩種類(lèi)型即混凝反應的絮凝體和顆粒單體。氣浮過(guò)程中氣泡對混凝絮體和顆粒單體的結合可以有三種方 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弱，即氣、粒（包括絮廢體）結合的牢固程度與否，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，都和氣泡的粘浮強度有著(zhù)密切的聯(lián)系。氣浮運行的好壞和此有根本的 關(guān)聯(lián)。在實(shí)際應用中質(zhì)須調整水質(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力，它的作用方向
總是與液面相切。）
（1）氣泡半徑越小，泡內所受附加壓強越大，泡內空氣分子對氣泡膜的碰撞機率也越多、越劇烈。因此要獲得穩定的微細泡，氣泡膜強度要保證。
（2）氣泡小，浮速快，對水體的擾動(dòng)小，不會(huì )撞碎絮粒。并且可加大氣泡和絮粒碰撞機率。但并非氣泡越細越好，氣泡過(guò)細影響上浮速度，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，加強氣泡膜牢度，r也變小。
（3）向水中投加高溶解性無(wú)機鹽，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，從而破壞氣浮體穩定。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定。所謂起 泡劑，大多數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構符號一般用0表示，圓頭端表示極性基，易溶于水，伸向水中（因為水是強極性分 子）；尾端表示非極性基，為疏水基，伸人氣泡。由于同號電荷的相斥作用，從而防止氣泡的兼并和破滅，增強了泡沫穩定性，因而多數表面活性劑也是起泡劑。
對有機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定性可能時(shí)（例如飲用水的氣浮過(guò)濾）。但是當其濃度超過(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向反面，這時(shí)盡管起泡 現象強烈，泡沫形成穩定；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
對含有細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(lèi)很多，使用時(shí)能否起作用，首先在于它的極性端能否附著(zhù)在親水性污染物質(zhì)表面，而其與氣泡結合力的強弱，則又取決于其非極性端鏈的長(cháng)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：布氣法氣?。òㄞD子碎氣法、微孔布氣法，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?。?；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）布氣氣浮
布氣氣浮是利用機械剪切力，將混合于水中的空氣碎成細小的氣泡，以進(jìn)行氣浮的方法。按粉碎氣泡方法的不同，布氣氣浮又分為：水泵吸水管吸氣浮、射流氣浮、擴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），否則將破壞水泵吸水管的負壓工作。另外，氣泡在水泵內被破碎的不夠完全，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，然后直人擴散段，動(dòng)能轉化為勢能，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，一般都是通過(guò)試驗來(lái)確定其尺寸的。
3、擴散板曝氣氣浮
這種布氣浮比較傳統，壓縮空氣通過(guò)具有微細孔隙的擴散板或擴散管，使空氣以細小氣泡的形式進(jìn)入水中，但由于擴散裝置的微孔過(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(pán)起到擴張、關(guān)閉作用。
4、葉輪氣浮
葉輪在電機的驅動(dòng)下高速旋轉，在蓋板下形成負壓吸入空氣，廢水由蓋板上的小孔進(jìn)入， 在葉輪的攪動(dòng)下，空氣被粉碎成細小的氣泡，并與水充分混合成水氣混合體經(jīng)整流板穩流后，在池體內平穩地垂直上升，進(jìn)行氣浮。形成的泡沫不斷地被緩慢轉動(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。葉輪的轉速多采用900～1500r／min，圓周線(xiàn)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80％左右，布氣氣浮的優(yōu)點(diǎn)是設備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現。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，這些因素都使布氣浮達不到去除效果。（二）溶氣氣浮
根據廢水中所含懸浮物的種類(lèi)、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，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，因此投資和運轉動(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??；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，一般由試驗確定。
（4）加壓溶氣氣浮法的主要設備。
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。廢水經(jīng)過(guò)水力噴射器時(shí)造成負壓，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，水泵工作不穩定，會(huì )產(chǎn)生氣蝕現象。 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定，而且不必要求在正壓下工作，但需要由空氣壓縮機供給空氣。
評價(jià)溶氣系統的技術(shù)性能指標主要有兩個(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。根據雙膜理論，對于難溶氣體決 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。即要強化溶氣過(guò)程，除應有足夠的傳質(zhì)推動(dòng)力外，關(guān)鍵在于擴大液相界面或減薄 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定的層流膜。因此便出現了隨機表面更新理論，這種理論增加了表面更新速率，即在考慮氣液接觸界面傳 質(zhì)時(shí)，引入了氣相、液相在單位時(shí)間內因渦流擴散而流入氣、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內外應用為廣泛。目前壓力氣氣浮法應用為廣泛。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、粒度均勻、密集度大、而且上浮穩定，對液體擾動(dòng)微小，因此特別適用于對疏松絮凝體、細小顆粒的固液分離；
n 工藝過(guò)程及設備比較簡(jiǎn)單，便于管理、維護； 特別是部分回流式，處理效果顯著(zhù)、穩定，并能較大地節約能耗。
水泵自調節池將原水提升到反應池。絮凝劑在吸水管上(泵前)投入，并經(jīng)葉輪混合于反應池中進(jìn)行絮凝，根據廢水的性質(zhì)不同反應池的強度和反應時(shí)間應有所調 整。反應后的絮凝水進(jìn)入氣浮池的接觸區，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，并在分離區進(jìn)行 固液分離，浮至水面的泥渣由刮渣機刮至排渣槽排出。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，在罐內與來(lái)自空壓機的 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、溶氣釋放系統及氣浮分離系統。
（A）壓力溶氣系統。它包括水泵、空壓機、壓力溶氣罐及其它附屬設備。其中壓力溶氣罐是影響溶氣效果的關(guān)鍵設備。
采用空壓機供氣方式的溶氣系統是目前應用廣泛的壓力溶氣系統。氣浮法所需空氣量較少，可選用功率小的空壓機，并采取間歇運行方式。此外空壓機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，因此可以節省能耗。
（B）溶氣釋放系統。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律，保證氣泡的微細度，增加氣泡的個(gè)數，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 構造力求簡(jiǎn)單，材質(zhì)要堅固、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，確保運行穩定、可靠；
u 溶氣釋放器的主要工藝參數為：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。它一般可分為三種類(lèi)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)程的運動(dòng)狀態(tài)。
帶氣絮粒在接觸室內通過(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)入分離區后，又受到兩個(gè)力的作用：一是水流擴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。它可用擴大底部出流面積或提高出水的均勻度實(shí)現，隨著(zhù)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)現上浮去除，應盡量降低u平，這可用擴大氣浮池橫斷面的方式來(lái)實(shí)現。接著(zhù)要處理好絮凝體的大小，通過(guò)加藥混合，和絮凝反應來(lái)完成，應注意控制以 下幾個(gè)點(diǎn)，藥劑的品種，投藥量，藥劑和污水的混合時(shí)間和混合強度，藥劑的投加點(diǎn)，藥劑和污水的反應時(shí)間和反應強度，產(chǎn)生的絮凝體的大小。另外還要控制溶氣 系統中氣泡的大小。
豎流式氣浮池分離區中顆粒的運動(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 需要對各方面的條件進(jìn)行綜合評價(jià)后才能確定。（六）電解氣浮氣浮工藝流程
電解氣浮法對廢水進(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(zhù)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(zhù)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)程結合進(jìn)行；裝置構造簡(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)域才出現的二種工藝，由于這種方法具有設備簡(jiǎn)單；管理方便；運行條件易于控制、裝置緊湊、效果良好，因而發(fā)展很快。
（七）溶氣浮法的設計與計算
(A)設計要點(diǎn)及注意事項
（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，對需處理的廢水應進(jìn)行必要的氣浮小型試驗或模型試驗。并根據試驗結果選擇適當的溶氣壓力及回流比（指溶氣水量與待處理水量的比 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）根據試驗時(shí)選定的混凝劑種類(lèi)、投加量、絮凝時(shí)間、反應程度等，確定反應形式及反應時(shí)間，一般沉淀反應時(shí)間較短，以2一30分鐘為宜；
（4）確定氣浮池的池型，應根據對處理水質(zhì)的要求、凈水工藝與前后處理構筑物的銜接、周?chē)匦魏蜆嬛锏膮f(xié)調、施工難易程度及造價(jià)等因素綜合地加以考慮。反應池宜與氣浮池合建。為避免打碎絮體，應注意構筑物的銜接形式。進(jìn)人氣浮池接觸室的流速宜控制在0.1m／s以?xún)龋?/span>
（5）接觸室需要對氣泡與絮凝體提供良好的接觸條件，同時(shí)寬度應考慮安裝和檢修的要求。水流上升流速一般取10~20mm／s：，水流在室內的停留時(shí)間不宜小于60秒。
（6）接觸室內的溶氣釋放器，需根據確定的回流量，溶氣壓力及各種型號釋放器的作用范圍按下表來(lái)選定:
(7)氣浮分離室需根據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(cháng)寬比無(wú)嚴格要求；一般以單格寬度不超過(guò)10m，池長(cháng)不超過(guò)15m為宜；
（10）氣浮池的排渣一般采用刮渣機定期排除。集渣槽可設置在池的一端或兩端.;刮渣機的行車(chē)速度宜控制在5m／min以?xún)龋?/span>
（11）氣浮池集水應力求均勻，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)設計程序
1、進(jìn)行實(shí)驗室或現場(chǎng)試驗
由于廢水種類(lèi)繁多，即使是同類(lèi)型的廢水，其水質(zhì)變化也很大。通常的設計參數也只是經(jīng)驗統計值。因此可靠的辦法采用實(shí)驗室或現場(chǎng)小型試驗取得的結果作為設計依據。
2、確定設計方案在進(jìn)行現場(chǎng)查勘及綜合分析各種資料的基礎上，確定主體設計方案。
（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處理或后續處理構筑物，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、設計計算（不包括一般處理構筑物的常規計算）
4 提供廢水性質(zhì)，詳細的表格參見(jiàn)后面的附表。（八）溶氣浮法的主要設備的設計
（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，節約電耗：
(3)釋出的氣泡微細，氣泡平均直徑為20-40微米，氣泡密集，附著(zhù)性能良好。
(二)壓力溶氣罐
溶氣效率達80％以上
?。ㄋ模┘夹g(shù)經(jīng)濟分析
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)，對于輕飄易浮的雜質(zhì)宜采用溶氣氣浮法，；對于密實(shí)沉重的 雜質(zhì)宜采用沉淀法。通常通過(guò)投藥、混合反應后形成的絮體，當上浮速度快于沉淀時(shí)，則選用氣浮法為好。因為氣浮法占地面積?。▋H為沉淀法的1／8一 １／２），池容積也?。▋H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遠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，又節約了費用。
有些廢水同時(shí)含可沉、可浮的雜質(zhì)，單獨使用氣浮或沉淀效果都不理想。此時(shí)可將沉淀與氣浮結合，發(fā)揮各自?xún)?yōu)點(diǎn)，不僅會(huì )提高處理效果，而且也節省投資和運行費用。
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、水力或機械加速澄清池低，其運行費用也略低。
盡管氣浮法凈水因其獨特優(yōu)點(diǎn)而日露鋒芒，但要充分發(fā)揮其特點(diǎn)，目前還應在以下應三個(gè)方面進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。
1．氣泡進(jìn)一步微細化。
眾所周知，在相等的釋氣量條件下，所產(chǎn)生的微氣泡越細，則氣泡個(gè)數越多越密集，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定。因此。研究 氣泡平均直徑更小的溶氣釋放器是當前提高氣浮凈水技術(shù)的一個(gè)途徑。它不僅能提高現有凈水對象的去除效果，而且還能開(kāi)拓氣浮法凈水的應用范圍。
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能耗較大；第貳是溶氣水量的加入加大了氣浮池內的水力負荷，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)生微氣泡的布氣裝置，通過(guò)該裝置將氣體切割成穩定、微細、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。盡管直接布氣 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，除上述氣泡進(jìn)一步微細化與采用直接布氣法外，改善固、液分離效果也是一個(gè)重要方面。因為氣浮凈水的目的還是體現在提高分離效果上。如果設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(chēng)共 凝聚氣浮。為了適應共凝聚氣浮，應該研制一種新型的溶氣釋放器，它應該延時(shí)釋出高度密集的超微氣泡，在與投藥混合后的初級反應水（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(cháng)，即超微氣泡與微絮粒同時(shí)形成并結合在一起，進(jìn)而共同成長(cháng)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（如細微度、密集度、穩定性等），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)展也需要氣浮理論的指導。更何況氣浮研究的對象是液、固、氣三相體系，比沉淀更復雜。對于氣泡 的結構和特性、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，尚須進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗逐個(gè)地獲得驗證與確認。因 此氣浮凈水技術(shù)遠非已臻完善，眾多的問(wèn)題等待著(zhù)我們去研究突破。
（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荷的關(guān)系
粘附氣泡的絮粒在水中上浮時(shí)，在宏觀(guān)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??；而其特征直徑則相應加
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)驗測定。 根據測定的上浮速度值可以確定氣浮的表面負荷。而上浮速度的確定須根據出水的要求確定。
2、水中絮粒向氣泡粘附
如前所述，氣浮處理法對水中污染物的主要分離對象，大體有兩種類(lèi)型即混凝反應的絮凝體和顆粒單體。氣浮過(guò)程中氣泡對混凝絮體和顆粒單體的結合可以有三種方 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弱，即氣、粒（包括絮廢體）結合的牢固程度與否，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，都和氣泡的粘浮強度有著(zhù)密切的聯(lián)系。氣浮運行的好壞和此有根本的 關(guān)聯(lián)。在實(shí)際應用中質(zhì)須調整水質(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力，它的作用方向
總是與液面相切。）
（1）氣泡半徑越小，泡內所受附加壓強越大，泡內空氣分子對氣泡膜的碰撞機率也越多、越劇烈。因此要獲得穩定的微細泡，氣泡膜強度要保證。
（2）氣泡小，浮速快，對水體的擾動(dòng)小，不會(huì )撞碎絮粒。并且可加大氣泡和絮粒碰撞機率。但并非氣泡越細越好，氣泡過(guò)細影響上浮速度，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，加強氣泡膜牢度，r也變小。
（3）向水中投加高溶解性無(wú)機鹽，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，從而破壞氣浮體穩定。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定。所謂起 泡劑，大多數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構符號一般用0表示，圓頭端表示極性基，易溶于水，伸向水中（因為水是強極性分 子）；尾端表示非極性基，為疏水基，伸人氣泡。由于同號電荷的相斥作用，從而防止氣泡的兼并和破滅，增強了泡沫穩定性，因而多數表面活性劑也是起泡劑。
對有機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定性可能時(shí)（例如飲用水的氣浮過(guò)濾）。但是當其濃度超過(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向反面，這時(shí)盡管起泡 現象強烈，泡沫形成穩定；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
對含有細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(lèi)很多，使用時(shí)能否起作用，首先在于它的極性端能否附著(zhù)在親水性污染物質(zhì)表面，而其與氣泡結合力的強弱，則又取決于其非極性端鏈的長(cháng)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：布氣法氣?。òㄞD子碎氣法、微孔布氣法，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?。?；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）布氣氣浮
布氣氣浮是利用機械剪切力，將混合于水中的空氣碎成細小的氣泡，以進(jìn)行氣浮的方法。按粉碎氣泡方法的不同，布氣氣浮又分為：水泵吸水管吸氣浮、射流氣浮、擴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），否則將破壞水泵吸水管的負壓工作。另外，氣泡在水泵內被破碎的不夠完全，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，然后直人擴散段，動(dòng)能轉化為勢能，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，一般都是通過(guò)試驗來(lái)確定其尺寸的。
3、擴散板曝氣氣浮
這種布氣浮比較傳統，壓縮空氣通過(guò)具有微細孔隙的擴散板或擴散管，使空氣以細小氣泡的形式進(jìn)入水中，但由于擴散裝置的微孔過(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(pán)起到擴張、關(guān)閉作用。
4、葉輪氣浮
葉輪在電機的驅動(dòng)下高速旋轉，在蓋板下形成負壓吸入空氣，廢水由蓋板上的小孔進(jìn)入， 在葉輪的攪動(dòng)下，空氣被粉碎成細小的氣泡，并與水充分混合成水氣混合體經(jīng)整流板穩流后，在池體內平穩地垂直上升，進(jìn)行氣浮。形成的泡沫不斷地被緩慢轉動(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。葉輪的轉速多采用900～1500r／min，圓周線(xiàn)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80％左右，布氣氣浮的優(yōu)點(diǎn)是設備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現。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，這些因素都使布氣浮達不到去除效果。（二）溶氣氣浮
根據廢水中所含懸浮物的種類(lèi)、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，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，因此投資和運轉動(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??；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，一般由試驗確定。
（4）加壓溶氣氣浮法的主要設備。
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。廢水經(jīng)過(guò)水力噴射器時(shí)造成負壓，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，水泵工作不穩定，會(huì )產(chǎn)生氣蝕現象。 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定，而且不必要求在正壓下工作，但需要由空氣壓縮機供給空氣。
評價(jià)溶氣系統的技術(shù)性能指標主要有兩個(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。根據雙膜理論，對于難溶氣體決 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。即要強化溶氣過(guò)程，除應有足夠的傳質(zhì)推動(dòng)力外，關(guān)鍵在于擴大液相界面或減薄 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定的層流膜。因此便出現了隨機表面更新理論，這種理論增加了表面更新速率，即在考慮氣液接觸界面傳 質(zhì)時(shí)，引入了氣相、液相在單位時(shí)間內因渦流擴散而流入氣、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內外應用為廣泛。目前壓力氣氣浮法應用為廣泛。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、粒度均勻、密集度大、而且上浮穩定，對液體擾動(dòng)微小，因此特別適用于對疏松絮凝體、細小顆粒的固液分離；
n 工藝過(guò)程及設備比較簡(jiǎn)單，便于管理、維護； 特別是部分回流式，處理效果顯著(zhù)、穩定，并能較大地節約能耗。
水泵自調節池將原水提升到反應池。絮凝劑在吸水管上(泵前)投入，并經(jīng)葉輪混合于反應池中進(jìn)行絮凝，根據廢水的性質(zhì)不同反應池的強度和反應時(shí)間應有所調 整。反應后的絮凝水進(jìn)入氣浮池的接觸區，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，并在分離區進(jìn)行 固液分離，浮至水面的泥渣由刮渣機刮至排渣槽排出。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，在罐內與來(lái)自空壓機的 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、溶氣釋放系統及氣浮分離系統。
（A）壓力溶氣系統。它包括水泵、空壓機、壓力溶氣罐及其它附屬設備。其中壓力溶氣罐是影響溶氣效果的關(guān)鍵設備。
采用空壓機供氣方式的溶氣系統是目前應用廣泛的壓力溶氣系統。氣浮法所需空氣量較少，可選用功率小的空壓機，并采取間歇運行方式。此外空壓機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，因此可以節省能耗。
（B）溶氣釋放系統。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律，保證氣泡的微細度，增加氣泡的個(gè)數，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 構造力求簡(jiǎn)單，材質(zhì)要堅固、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，確保運行穩定、可靠；
u 溶氣釋放器的主要工藝參數為：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。它一般可分為三種類(lèi)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)程的運動(dòng)狀態(tài)。
帶氣絮粒在接觸室內通過(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)入分離區后，又受到兩個(gè)力的作用：一是水流擴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。它可用擴大底部出流面積或提高出水的均勻度實(shí)現，隨著(zhù)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)現上浮去除，應盡量降低u平，這可用擴大氣浮池橫斷面的方式來(lái)實(shí)現。接著(zhù)要處理好絮凝體的大小，通過(guò)加藥混合，和絮凝反應來(lái)完成，應注意控制以 下幾個(gè)點(diǎn)，藥劑的品種，投藥量，藥劑和污水的混合時(shí)間和混合強度，藥劑的投加點(diǎn)，藥劑和污水的反應時(shí)間和反應強度，產(chǎn)生的絮凝體的大小。另外還要控制溶氣 系統中氣泡的大小。
豎流式氣浮池分離區中顆粒的運動(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 需要對各方面的條件進(jìn)行綜合評價(jià)后才能確定。（六）電解氣浮氣浮工藝流程
電解氣浮法對廢水進(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(zhù)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(zhù)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)程結合進(jìn)行；裝置構造簡(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)域才出現的二種工藝，由于這種方法具有設備簡(jiǎn)單；管理方便；運行條件易于控制、裝置緊湊、效果良好，因而發(fā)展很快。
（七）溶氣浮法的設計與計算
(A)設計要點(diǎn)及注意事項
（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，對需處理的廢水應進(jìn)行必要的氣浮小型試驗或模型試驗。并根據試驗結果選擇適當的溶氣壓力及回流比（指溶氣水量與待處理水量的比 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）根據試驗時(shí)選定的混凝劑種類(lèi)、投加量、絮凝時(shí)間、反應程度等，確定反應形式及反應時(shí)間，一般沉淀反應時(shí)間較短，以2一30分鐘為宜；
（4）確定氣浮池的池型，應根據對處理水質(zhì)的要求、凈水工藝與前后處理構筑物的銜接、周?chē)匦魏蜆嬛锏膮f(xié)調、施工難易程度及造價(jià)等因素綜合地加以考慮。反應池宜與氣浮池合建。為避免打碎絮體，應注意構筑物的銜接形式。進(jìn)人氣浮池接觸室的流速宜控制在0.1m／s以?xún)龋?/span>
（5）接觸室需要對氣泡與絮凝體提供良好的接觸條件，同時(shí)寬度應考慮安裝和檢修的要求。水流上升流速一般取10~20mm／s：，水流在室內的停留時(shí)間不宜小于60秒。
（6）接觸室內的溶氣釋放器，需根據確定的回流量，溶氣壓力及各種型號釋放器的作用范圍按下表來(lái)選定:
(7)氣浮分離室需根據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(cháng)寬比無(wú)嚴格要求；一般以單格寬度不超過(guò)10m，池長(cháng)不超過(guò)15m為宜；
（10）氣浮池的排渣一般采用刮渣機定期排除。集渣槽可設置在池的一端或兩端.;刮渣機的行車(chē)速度宜控制在5m／min以?xún)龋?/span>
（11）氣浮池集水應力求均勻，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)設計程序
1、進(jìn)行實(shí)驗室或現場(chǎng)試驗
由于廢水種類(lèi)繁多，即使是同類(lèi)型的廢水，其水質(zhì)變化也很大。通常的設計參數也只是經(jīng)驗統計值。因此可靠的辦法采用實(shí)驗室或現場(chǎng)小型試驗取得的結果作為設計依據。
2、確定設計方案在進(jìn)行現場(chǎng)查勘及綜合分析各種資料的基礎上，確定主體設計方案。
（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處理或后續處理構筑物，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、設計計算（不包括一般處理構筑物的常規計算）
4 提供廢水性質(zhì)，詳細的表格參見(jiàn)后面的附表。（八）溶氣浮法的主要設備的設計
（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，節約電耗：
(3)釋出的氣泡微細，氣泡平均直徑為20-40微米，氣泡密集，附著(zhù)性能良好。
(二)壓力溶氣罐
溶氣效率達80％以上
?。ㄋ模┘夹g(shù)經(jīng)濟分析
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)，對于輕飄易浮的雜質(zhì)宜采用溶氣氣浮法，；對于密實(shí)沉重的 雜質(zhì)宜采用沉淀法。通常通過(guò)投藥、混合反應后形成的絮體，當上浮速度快于沉淀時(shí)，則選用氣浮法為好。因為氣浮法占地面積?。▋H為沉淀法的1／8一 １／２），池容積也?。▋H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遠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，又節約了費用。
有些廢水同時(shí)含可沉、可浮的雜質(zhì)，單獨使用氣浮或沉淀效果都不理想。此時(shí)可將沉淀與氣浮結合，發(fā)揮各自?xún)?yōu)點(diǎn)，不僅會(huì )提高處理效果，而且也節省投資和運行費用。
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、水力或機械加速澄清池低，其運行費用也略低。
盡管氣浮法凈水因其獨特優(yōu)點(diǎn)而日露鋒芒，但要充分發(fā)揮其特點(diǎn)，目前還應在以下應三個(gè)方面進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。
1．氣泡進(jìn)一步微細化。
眾所周知，在相等的釋氣量條件下，所產(chǎn)生的微氣泡越細，則氣泡個(gè)數越多越密集，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定。因此。研究 氣泡平均直徑更小的溶氣釋放器是當前提高氣浮凈水技術(shù)的一個(gè)途徑。它不僅能提高現有凈水對象的去除效果，而且還能開(kāi)拓氣浮法凈水的應用范圍。
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能耗較大；第貳是溶氣水量的加入加大了氣浮池內的水力負荷，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)生微氣泡的布氣裝置，通過(guò)該裝置將氣體切割成穩定、微細、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。盡管直接布氣 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，除上述氣泡進(jìn)一步微細化與采用直接布氣法外，改善固、液分離效果也是一個(gè)重要方面。因為氣浮凈水的目的還是體現在提高分離效果上。如果設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(chēng)共 凝聚氣浮。為了適應共凝聚氣浮，應該研制一種新型的溶氣釋放器，它應該延時(shí)釋出高度密集的超微氣泡，在與投藥混合后的初級反應水（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(cháng)，即超微氣泡與微絮粒同時(shí)形成并結合在一起，進(jìn)而共同成長(cháng)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（如細微度、密集度、穩定性等），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)展也需要氣浮理論的指導。更何況氣浮研究的對象是液、固、氣三相體系，比沉淀更復雜。對于氣泡 的結構和特性、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，尚須進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗逐個(gè)地獲得驗證與確認。因 此氣浮凈水技術(shù)遠非已臻完善，眾多的問(wèn)題等待著(zhù)我們去研究突破。
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