1.3气浮设备

5
7
4
H1
L 3 2 1
6
b
8
8
i
L2
B
L2
图 8-5
双室平流式电解气浮池
1-入流室；2-整流栅；3-电极组；4-出口水位调节器； 5-刮渣机；6-浮渣室；7-排渣阀；8-污泥排除口
二、优缺点： 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。
二、 CDAF系统 美国IUT 公司生产的溶气浮选系统(CDAF) ，包括多相泵 供气系统，化学絮凝系统和浮渣去除系统。高效气液多相混 合泵取代加压泵、空压机、射流器、高压溶气罐、气水混合 器及释放器等，可以同时吸水吸气， 在泵内完成气液两相的 溶解性混合，形成20～30μm的气泡。溶气效率高，气体饱 和度可达到100 % ，最大气液比30 %。采用多相流泵不但可 节约设备投资，还可节约设备的运行成本(30 %～40 %) 。 国内也有类似装置，如利用涡流泵的特殊搅拌功能，将难 以相溶的水和气体进行高效混合溶解并同时进行压送，不仅 大大缩减了搅拌工艺环节，而且能代替成本较高的空气压缩 机、溶解罐及加压泵等。CF 型超效浮选装置采用旋涡气液 混合泵替代传统的空压机、溶气罐、释放器、溶气泵具有自 吸空气并在泵体内加压溶解形成溶气水的功能。
上接口 接口 接口
共8根 辐射 管 (a)
下接口 (b) (c)
图 8-16 溶气释放器
（a）TS型（b）TJ型（c）TV型
4. 几种气浮设备及技术
一、KROFTA气浮机 KROFTA气浮机先把压缩空气切割成微细气泡，然后在紊流非常 剧烈的情况下在溶气管内与加压水混合，这时空气在溶气管内以两 种形式存在：一种是溶解在水中(与溶气罐类似，不过溶气罐的停留 时间是2～4 min ，而溶气管的停留时间是8～12 s ，溶气管内的气、 液接触面积要远远大于溶气罐内的气、液接触面积) ，气浮时，溶解 在水中的空气从溶气水中释放形成微小气泡；二是直接以微小气泡 存在于水中(是气浮气泡的主要来源) 。KROFTA 气浮机中这两种途 径形成的气泡的数量要远远大于传统加压溶气气浮的溶气罐和溶气 释放器系统形成的气泡的数量， 在溶气管体积比传统气浮池配备的 溶气罐体积小12～17 倍的情况下，气固比反而高2～3 倍， 且避免 了气泡分布不均匀现象， 也没有溶气罐内填料堵塞问题和控制溶气 罐内水位高低的问题。
溶气真空气浮设备：
一、工作原理：
废气在常压下被曝气，使其充分溶气，然后在真空条件下，使废 水中溶气析出，形成细微气泡，粘附颗粒杂质上浮于水面形成泡沫 浮渣而除去。溶气真空气浮设备是使空气在常压或加压下溶于水中， 而在负压下析出的气浮设备。 二、优缺点： 真空式气浮设备优点是气泡的形成、它与颗粒的粘附以及气泡和 颗粒絮凝体的上浮都在稳定的环境中进行，絮凝体破坏的可能性小， 整个气浮过程所需要的能耗量小。其缺点是水中溶气量有限，不适 用于含浓度大于250-300mg/L悬浮物的废水；另一缺点是要求有密 封的容器，在容器内还需要装有刮渣机械，结构复杂，因此在工程 实际中使用较少。该设备可能得到的空气量因受到能够达到的真空 度（一般运行真空度40kPa）的影响，析出的微细泡量很有限，且 构造复杂，运行维修不方便，现已逐步淘汰。
散气气浮设备： 一、工作原理：
散气气浮设备是靠高速旋 转叶轮的离心力所造成的真空 负压状态将空气吸入，成为微 细的空气泡而扩散于水中。气 泡由池底向水面上升并粘附水 中的悬浮物一起带至水面。达 到固-液分离的目的。形成的 浮渣不断地被缓慢旋转的刮渣 板刮出池外。
3
5
2
6 4
图8--6 扩散板曝气气浮法 按照产生气泡的方式可以 分为：扩散板曝气气浮、叶轮 1--入流液；2--空气进入；3--分离柱；4--微孔陶瓷 扩散板；5--浮渣；6--出流液 气浮。
第三节 气浮设备
主要内容
1. 气浮原理 2. 气浮设备的分类 3. 气浮设备的设计 4. 几种气浮设备及技术
1. 气浮原理
基本概念
利用高度分散的微小气泡作为载体粘附于废水中的悬浮污 染物，使其浮力大于重力和阻力，从而使污染物上浮至水 面，形成泡沫，然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，实现固液 或液液分离的过程称为气浮。 悬浮颗粒与气泡粘附的原理 ：水中悬浮固体颗粒能否与 气泡粘附主要取决于颗粒表面的性质。颗粒表面易被水湿 润，该颗粒属亲水性；如不易被水湿润，属疏水性。亲水性 与疏水性可用气、液、固三相接触时形成的接触角大小来解 释。在气、液、固三相接触时，固、液界面张力线和气液张 力线之间的夹角称为湿润接触角以θ表示。为了便于讨论， 气、液、固体颗粒三相分别用1，2，3表示。
加压气气浮设备 一、工作原理： 加压溶气气浮设备是将清水加压至（3-4）×10 Pa，同时加入空 气，使空气溶解于水，然后骤然减至常压，溶解于水的空气以微小气 泡形式（气泡直径约为20-100μm左右），从水中析出，将水中的悬浮 物颗粒载浮于水面。从而实现固-液分离。 二、设备特点： 加压溶气气浮设备是目前应用范围较为广泛的一种气浮设备。该 设备可以广泛适用于各类废水处理（尤其是含油废水处理）、污泥浓 缩及给水处理。 加压溶气气浮设备主要有空气饱和设备、空气释放及 与废水相混合的设备、固-液或液-液分离设备三部分组成。根据原水中 所含悬浮物的种类、性质、处理效率，可分为全部加压溶气气浮、部 分加压溶气气浮和回流加压溶气气浮三种。 目前加压力溶气气浮法应 用最广。
4 Ⅰ 1 P1 P 空气 循环 7 10
5 空 气 吸 入
水流循 环 P2
6
2 3
8 9
图 8-14 内循环式射流加压溶气方式
1-回流水；2-清水池；3-加压泵；4-射流器Ι ；5-射流器Ⅱ；6-溶气罐； 7-水位自控设备；8-循环泵；9-减压释放设备；10-真空进气阀
（2）空气饱和设备：
作用：在一定压力下将空气溶解于水中而提供溶气水的设备 加压泵：溶入空气量V=KTP（L/m3水） 式中：P ——空气所受的绝对压力（Pa） KT——溶解常数， 设计空气量V’=1.25V（L/m3水） 填充式溶气罐
2. 气浮设备的分类
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。
全溶气流程（图8—9）
7 3 4
8
10
浮 渣
5 2 1
6
9 出 水
图 8-9 全溶气方式加压溶气浮上法流程
1-原水进入；2-加压泵；3-空气加入；4-压力溶气罐 （含填料层）；5-减压阀；6-气浮池；7-放气阀； 8-刮渣机；9-集水系统；10-化学药剂
部分溶气流程（图8—10）
7 3 压 力 表
进水
出水
图 8-15
填充式溶气罐
（3）溶气水的减压释放设备：
要求微气泡的直径20~100um 减压阀（截止阀） 每个阀门流量不同，气泡合并现象，阀芯、阀杆、螺栓 易松动。 专用释放器主要有 TS型溶气释放器 · >0.15Mpa，释放溶气量的99% TJ 型溶气释放器 · 在0.2Mpa以上低压下工作，净水效 果良好 TV型溶气释放器 · 气泡微细20~40um 专用释放器如下图所示：
二、主要应用： 散气气浮设备中水流的机械剪切力与扩散板产生的气 泡较大（直径达1mm左右），不易与细小颗粒和絮凝体 相吸附，反而易将絮体打碎，因此，散气气浮不适用于 处理含颗粒细小与絮体的废水。散气气浮设备气浮时间 约为30nim，溶气量达0.51m3/m3（气/水）。旋转叶轮周 边线速度约为12.5m/s。 该设备应用范围有油漆、制革、 炼油、印染、化学、乳品加工、纤维生产、造纸、食品 饮料、屠宰、纺织、机械加工、市政污水等小型污水处 理工程。
6 7 1 3 1 2 5 8 2 4 5 3 7
6
8
(a)
(b)
图 8-12 水泵吸水管吸气、溶气方式
1-回流水；2-加压泵；3-气量计；4-射流器；5-溶气罐；6-放气管；7-压力表；8-减压释放设备
7 5 空 气 吸 水 1
4 6
2
图 8-13
水泵压水管射流溶气方式
1-回流水；2-加压泵；3-射流器；4-溶气罐； 5-压力表；6-减压释放设备；7-放气阀；
5
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。 三、加压溶气气浮工艺流程 加压溶气气浮可分为：全溶气流程、部分溶气流程、回 流加压溶气流程。其相应流程原理图如下所述：
亲水性和疏水性物质的接触
如图所示。如θ<90ْ为亲水性颗粒，不易与气 泡粘附，θ>90ْْ为疏水性颗粒，易于与气泡粘附。 在气、液、固相接触时，三个界面张力总是平衡的。 亲水性和疏水性物质的接触，当θ→0ْ，即颗 粒完全被水湿润cosθ→1，∆W→0，颗粒不与气泡 粘附，就不宜用气浮法处理。当 θ→180ْ，颗粒完 全不被水湿润，cosθ→-1，∆W→2σ1.2，颗粒易于 与气泡粘附，宜于气浮法处理。