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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(chǎn)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(tài)，利用浮力原理使其浮在水面，從而實現(xiàn)固-液分離的水處理設備。氣浮方式可分為散氣氣浮、溶氣氣?。òㄕ婵諝飧》ǎ┡c電解氣浮法。目前在給水、工業(yè)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(jù)廢水處理工藝、廢水的水質(zhì)水量等特點進行有針對性的選擇與使用。污水處理技術(shù)中，氣浮法應用于幾方面：
⑴石油、化工及機械制造業(yè)中的含油污水的油水分離
⑵工業(yè)廢水處理
⑶污水中有用物質(zhì)回收
⑷取代二次沉淀池，特別是用于易于產(chǎn)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(yōu)點：
⑴加壓條件下，空氣的溶解度大，供氣浮用的氣泡數(shù)量多，能夠確保氣浮效果；
⑵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(wěn)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(yè)廢水中的有用物質(zhì)，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(chǎn)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(tài)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(xiàn)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(tǒng)、釋氣系統(tǒng)及分離系統(tǒng)等三部分組成。根據(jù)廢水中所含懸浮物的種類、性質(zhì)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(wěn)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(shù)量多，能夠確保氣浮效果；
⑵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(wěn)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(wěn)定，并能較大地節(jié)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(chǎn)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(chǎn)生氣浮所需的氣泡；后者電極溶解，同步產(chǎn)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(chǎn)生的氣泡尺寸遠小于溶氣氣浮和散氣氣浮產(chǎn)生的氣泡尺寸，而且不產(chǎn)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(chǎn)生噪聲。近年來發(fā)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(xiàn)自動化等優(yōu)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(xiàn)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(chǎn)生污泥量少，與其他氣浮法相比具有一定的優(yōu)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(fā)展。目前，大部分關(guān)于電氣浮應用的報道主要是關(guān)于油田含油廢水的處理，或是與二級生化等技術(shù)聯(lián)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(guī)模的廢水處理場所，如小城鎮(zhèn)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(chǎn)。
2.3.3渦凹氣浮系統(tǒng)
渦凹氣?。–AF）系統(tǒng)是由美國研制的主要去除工業(yè)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(tǒng)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(huán)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(yōu)點。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。預處理后的廢水首先入系統(tǒng)的充氣段A，與曝氣機產(chǎn)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(jīng)溢溜槽流出。
圖2-3CAF系統(tǒng)構(gòu)成
1.鏈條式刮泥機（刮泥系統(tǒng)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(tǒng)）5.螺旋推進式固體排放機（固體廢物排放系統(tǒng)）
該系統(tǒng)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(zhuǎn)形成負壓，將空氣吸入水中，隨之產(chǎn)生微氣泡，微氣泡與雜質(zhì)粘附后螺旋上浮到液面。槽底的回流管路使氣浮槽內(nèi)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(zhì)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(yè)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(xiàn)，是氣浮凈水技術(shù)的一個重大突破。它改傳統(tǒng)氣浮的靜態(tài)進水動態(tài)出水，為動態(tài)進水靜態(tài)出水，應用“零速原理”，使浮選體在相對靜止的環(huán)境中垂直浮上水面，實現(xiàn)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(tǒng)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(zhuǎn)，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(qū)和氣泡不均勻區(qū)，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(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機上?；剞D(zhuǎn)機架和刮渣斗均由電機帶動并可無級調(diào)速。用同進水流速一致的速度旋轉(zhuǎn)。廢水從池中心的旋轉(zhuǎn)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(nèi)產(chǎn)生零速度，按此“零速原理”進水不會對池內(nèi)水流產(chǎn)生擾亂。使池內(nèi)顆粒的沉浮在一種超靜的狀態(tài)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(fā)生于包括接觸區(qū)在內(nèi)的整個氣浮分離過程；
⑸強制布水，進出水都是靜態(tài)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?。?
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??；
⑼設備運行效率高，穩(wěn)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(xiàn)共聚氣浮；
⑾具有多項調(diào)節(jié)功能，能隨處理水質(zhì)水量的變化而變化。
淺池氣浮是工業(yè)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(lǐng)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(jié)約大量的耕地，當用于處理大規(guī)模污水時尤為顯著。
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