贵州省竖流式气浮机

（一）基本概念 气浮处理法就是向废水中通人空气， 并以微小气泡形式从水中析出成为载体， 使废水中的乳化油、 微小悬浮颗粒等污染粘附在气泡上， 随气泡一起上浮到水 面，形成泡沫一气、水、颗粒（油）三相混，通过收集泡沫或浮渣达到分离 杂质、净化废水的。 浮选法主要用来处理废水中靠自然沉降或上浮难以去除 的乳化油或相对密度接近于 1 的微小悬浮颗粒。 

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（二）气浮的基本原理

1. 带气絮粒的上浮和气浮表面负荷的关系粘附气泡的絮粒在水中上浮时， 在宏观上将受到重力 G浮力 F 等外力的影响。 带 气絮粒上浮时的速度由二定律可导出， 上浮速度取决于水和带气絮粒的密 度差，带气絮粒的直径（或特征直径）以及水的温度、流态。如果带带气絮粒中 气泡所占比例越大则带气絮粒的密度就越小； 而其特征直径则相应增大， 两者的 这种变化可使上浮速度大大。
然而实际水流中； 带气絮粒大小不一， 而引起的阻力也不断变化， 同时在气浮中 外力还发生变化， 从而气泡形成体和上浮速度也在不断变化。 具体上浮速度可按 照实验测定。 根据测定的上浮速度值可以确定气浮的表面负荷。而上浮速度的 确定须根据的要求确定。

2. 水中絮粒向气泡粘附 如前所述，气浮处理法对水中污染物的主要分离对象， 大体两种类型即混凝反
应的絮凝体和颗粒单体。 气浮中气泡对混凝絮体和颗粒单体的结合可以三 种，即气泡托，气泡裹携和气粒吸附。显然，它们之间的裹携和粘附力的 强弱，即气、粒（包括絮废体）结合的牢固程度与否，不与颗粒、絮凝体的形 状关，更重要的受水、气、粒三相界面性质的影响。水中活性剂的含量，水中 的硬度，悬浮物的浓度， 都和气泡的粘浮强度着密切的。 气浮运行的好坏 和此根本的关联。在实际中质须水质。

3. 水中气泡的形成及其特性

形成气泡的大小和强度取决于空气释放时各种用途条件和水的表面张力大小。（表面张力是大小相等方向相反， 分别在表面层相互部分的一对力， 它的方向总是与液面相切。）

01）气泡半径越小，泡内所受附加压强越大，泡内空气分子对气泡膜的碰撞机 率也越多、越。因此要的微细泡，气泡膜强度要。
02）气泡小，浮速快，对水体的扰动小，不会撞碎絮粒。并且可增大气泡和絮 粒碰撞机率。 但并非气泡越细越好， 气泡过细影响上浮速度， 因而气浮池的大小

和工程造价。 此外投加一定量的表面活性剂， 可效水的表面张力系数， 加强气泡膜牢度， r 也变小。

（3）向水中投加高溶解性机盐，可使气泡膜牢度削弱，而使气泡容易破裂或并大。

4、表面活性剂和混凝剂在气浮分离中的和影响

（1）表面活性影响 如水中缺少表面活性时， 小气泡总突破泡壁与大泡并合的趋势， 从而气浮体。 此时就需要向水中投加起泡剂， 以气浮操作中气泡的。 所 谓起泡剂，大多数是由性一非性分子组成的表面活性剂， 表面活性剂的分子 结构符号一般用 0 表示，圆头端表示性基，易溶于水，伸向水中（因为水是强 性分子）；尾端表示非性基，为疏水基，伸人气泡。由于同号电荷的相斥作 用，从而防止气泡的兼并和破灭， 增强了泡沫性， 因而多数表面活性剂也是 起泡剂。

对机污染物含量不多的废水进浮法处理时， 气泡的分散度和泡沫的性 可能时是必须的 （例如饮用水的气浮过滤） 。但是当其浓度过一定限度后由于 表面活性增多， 使水的表面张力减小， 水中污染粒子严重乳化， 表面电位高，此时水中含与污染粒子相同荷电性的表面活性物的则转向反面， 这时 尽管起泡现象强烈，泡沫形成；但气一粒粘附不好，气浮效果变低。因此， 如何好水中表面活性的含量， 便成为气浮处理需要探讨的重要课题 。

（2）混凝剂投加产生的带电絮粒 对含细分散亲水性颗粒杂质（例如纸浆、煤泥等）的工业废水，采用气浮法处 理时，除前述的投加电解质混凝剂进行表面电中和外， 还可向水中投加 （或水中存在） 浮选剂，也可使颗粒的亲水性表面改变为疏水性， 并能够与气泡粘附。当浮选剂（亦属二亲分子组成的表面活性物） 的性端被吸附在亲水性颗 粒表面后，其非性端则朝向水中， 这样具亲水性表面的即转变为疏水性， 从而能够与气泡粘附，并随其上浮到水面。

浮选剂的种类很多， 使用时能否起， 先在于它的性端能否附着在亲水性 污染表面，而其与气泡结合力的强弱，则又取决于其非性端链的长短。 如分离洗煤废水中煤粉时所采用的浮选剂为脱酚轻油、 中油、柴油、煤油或松油 等 。

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2. 溶气气浮

根据废水中所含悬浮物的种类、 性质、处理水净化程度和加压的不同， 基本 流程以下三种。

（1）流程溶气气浮法 流程溶气气浮法是将部废水用水泵加压， 在泵前或泵后注入空气。 在溶气罐内，空气溶解于废水中， 然后通过减压阀将废水送人气浮池。 废水中形成许多小 气泡粘附废水中的乳化油或悬浮物而逸面， 在水面上形成浮渣。 用刮板将浮 渣连浮渣槽 , 经浮渣管池外 , 处理后的废水通过溢流堰和管。

流程溶气气浮法的优点： ①溶气量大，了油粒或悬浮颗粒与气泡的机 会；②在处理水量相同的条件下， 它较部分回流溶气气浮法所需的气浮池小， 从 而了基建投资。 但由于部废水经过压力泵， 所以了含油废水的乳化程度，而且所需的压力泵和溶气罐均较其他两种流程大， 因此投资和运转动力消耗 较大。

（2）部分溶气气浮法 部分溶气气浮法是取部分废水加压和溶气， 其余废水直接气浮池并在气浮池中与溶气废水混合。 其特点为：①较流程溶气气浮法所需的压力泵小， 故动力 消耗低；②压力泵所造成的乳化油量较流程溶气气浮法低： ③气浮池的大小与 流程溶气气浮法相同，但较部分回流溶气气浮法小。

（3）部分回流溶气气浮法 部分回流溶气气浮法是取一部分除油后回流进行加压和溶气， 减压后直接进 入气浮池，与来自絮凝池的含油废水混合和气浮。回流量一般为含油废水的25％～100％。其特点为：①加压的水量少，动力消耗省；②气浮中不促进乳化；③矾花形成好，中絮凝也少；④气浮池的容积较前两种流程大。 为 了气浮的处理效果， 往往向废水中加入混凝剂或气浮剂， 投加量因水质不同 而异，一般由试验确定。

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（四）、加压溶气气浮法的主要设备。

进气 加压溶气法两种进气， 即泵前进气和泵后进气。 泵前进气， 这 是由水泵压水管引出一支管返回吸水管， 在支管上安装水力器， 省去了空压 机。废水经过水力器时造成负压，将空气吸人与废水混合后，经吸水管、水 泵送人溶气罐。此法比较简便，水气混合均匀，但水泵必须采用自吸式进水，而 且要保持 1m以上的水头。此外，其吸气量不能大于水泵吸水量的 10％，否 则，水泵工作不，会产生气蚀现象。 泵后进气，一般是在压水管上通人压 缩空气。这种使水泵工作， 而且不必要求在正压下工作， 但需要由空气 压缩机供给空气。 评价溶气的技术性能指标主要两个即溶气效率和单位能耗。 到目前为止双 膜理论解释气体传质于还是比较接近于实际的。 根据双膜理论， 对于难溶气 体决定传质的主要阻力来自液膜， 而气膜中的传质阻力与之相比， 可以忽略 而不计。即要强化溶气， 除应足够的传质推动力外， 关键在于扩大液相界 面或减薄液膜厚度。但实际上在紊流的界面上是难以存在的层流膜。因此便出现了随机表面更新理论， 这种理论了表面更新速率， 即在考虑 气液界面传质时， 引入了气相、 液相在单位时间内因涡流扩散而流入气、 液 更新界面的传质因素，从而使理论和实际更为接近。

（五）加压溶气气浮工艺流程 加压溶气气浮法在为。 目前压力气气浮法为。 与其 他相比，它具以下优点：
在加压条件下，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；溶入的气体经骤然减压释放，产生的气泡不微细、粒度均匀、密集度大、而且 上浮， 对扰动微小， 因此特别适用于对疏松絮凝体、 颗粒的固液分 离； 工艺及设备比较简单，便于、； 特别是部分回流式，处理效果显 著、，并能较大地节约能耗。水泵自调节池将原水到反应池。 絮凝剂在吸水管上 ( 泵前) 投入，并经叶轮混 合于反应池中进行絮凝， 根据废水的性质不同反应池的强度和反应时间应所调 整。反应后的絮凝水气浮池的区， 与来自溶气释放器释出的溶气水相混 合，此时水中的絮粒和微气泡相互碰撞粘附， 形成带气絮粒而上浮， 并在分离区 进行固液分离， 浮至水面的泥渣由刮渣机刮至排渣槽。 清水则由穿孔集水管 汇集至集水槽后出流。 部分清水经由回泵加压后溶气罐， 在罐内与来自 空压机的压缩空气相互溶解，饱和溶气水从罐底通过管道输向释放器。 压力溶气气浮法工艺主要由三部分组成， 即压力溶气、 溶气释放及气浮 分离。
1.压力溶气。它包括水泵、空压机、压力溶气罐及其它附属设备。其中压力

溶气罐是影响溶气效果的关键设备。 采用空压机供气的溶气是目前的压力溶气。 气浮法所需 空气量较少， 可选用功率小的空压机， 并采取间歇运行。 此外空压机供气还 可以水泵的压力不致大的损朱。一般水泵至溶气罐的压力约 0.5MPa，因 此可以节省能耗。

2.溶气释放。 它一般是由释放器 （或穿孔管、减压阀）及溶气水管路所组成。

溶气释放器的功能是将压力溶气水通过消能、 减压，使溶入水中的气体以微气泡 的形式释放出来，并能迅速而均匀地与水中杂质相粘附。 对溶气释放器的具体要求是：充分地减压消能，溶人水中的气体能充分地部释放出来；消能要符合气体释出的规律，气泡的微细度，气泡的个数，增大与杂质粘附的表面积，防止微气泡之间的相互碰撞而使气泡扩大；创造释气水与待处理水中絮凝体良好的粘附条件，避免水流冲击，确保气泡 能迅速均匀地与待处理水混合， " " 机率；

为了迅速地消能， 必须缩小水流通道， 故必须要防止水流通道堵塞的措施； 构造力求简单，材质要坚固、，同时要便于加工、与拆装，尽量可动部件，确保运行、可靠； 溶气释放器的主要工艺参数为：释放器前管道流速： 1m/s 以下，释放器的出口流速以 0.4 ～０.5m／s 为宜；冲洗时狭窄缝隙的张开度为 5mm；每个释放器的 范围 30~100cm。

3. 气浮分离。 它一般可分为三种类型即平流式、 竖流式及综合式。 其功能是 确保一定的容积与池的表面积， 使微气泡群与水中絮凝体充分混合、 、粘附， 以带气絮凝体与清水分离。

下面以平流式气浮池为例分析带气絮凝体上浮分离的运动状态。 带气絮粒在室内通过浮力、 重力与水流阻力的平衡后， 取得了向上的升 速 U 上。分离区后， 又受到两个力的： 一是水流扩散后由水平推力所产 生的水平向流速 U 推；二是由于底部出流所产生的向速 U下。这两种流速的 合速度大小及方向决定了带气絮凝体或是上浮去除， 或是随水流挟出。 至于其中 上升或下降的速度则视合成速度 U 合在纵轴上投影的大小。 该速度影响了气浮 的处理效果。 絮凝体的大小， 气泡的大小， 气浮池体中水流向下的速度三者直接 影响合成向上速度。 合成向上的速度越大， 气浮的去除效率越高， 气浮池体的就 越小，整个工程造价越低。要使上浮效果好，先在池体中尽量 U下。它可 用扩大底部出流面积或的均匀度实现， 随着底部的均匀集流、 出流，水 池未端 U 平约为零，这利于上浮力较小的带气絮凝体的分离； 如要提前 实现上浮去除， 应尽量 u 平，这可用扩大气浮池横断面的来实现。 接着要处理好絮凝体的大小， 通过加药混合， 和絮凝反应来完成， 应注意控制以下几 个点，药剂的品种， 投药量，药剂和污水的混合时间和混合强度， 药剂的投加点， 药剂和污水的反应时间和反应强度， 产生的絮凝体的大小。 另外还要控制溶气系 统中气泡的大小。

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竖流式气浮池分离区中颗粒的运动状态与平流式相似。但其水平向分速要小得 多、而且随径向距离的，断面迅速扩展， u 平迅速变小。特别是竖流式的流 速方向改不大， 絮凝体主要受到向上水流推动力的惯性， 颗粒的向上分 速增大，使得带气絮凝体与水体的分离条件比平流式要*得多。  

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