气浮技术的新进展

气浮净水新工艺综述

一、气浮法的意义

气浮法是一种高效、快速的固液分离或液液分离技术，它是通过某种方式产生大量微气泡，使其与水中密度接近于水的固体或液体杂质微粒粘附，形成密度小于水的气浮聚合体，在浮力作用下上浮至水面形成浮渣而进行固液或液液分离。

与沉淀法比较，气浮法具有如下特点:(1)气浮法的表面负荷可高达40m3/ m2h，水在池中停留时间只需10-20min，并且池深在1.5-2.5m之间，故占地较小，节省基建投资;(2)气浮池具有预曝气作用，出水和浮渣都含有一定量的氧，有利于后续生化处理或再利用，泥渣不易腐化;(3)对那些很难用沉淀法去除的低温低浊含藻水，用气浮法处理的时间短、效率高，甚至还可去除原水中的浮游生物，并且出水水质好;(4)浮渣含水率比沉淀污泥含水率低，比沉淀池污泥体积少2-10倍，有利于污泥的后续处理，而且表面刮渣也比池底排泥方便;(5)通过加入不同的浮选剂可以回收利用有用物质，沉淀则很难实现;(6)气浮法所需药剂量比沉淀法节省；（7）对细小颗粒及飘轻絮体捕获效率高（对微小絮体颗粒去除率可达80%-90%，对藻类去除率可达50%-80%）。但是气浮法电耗较大，处理每吨废水比沉淀法多耗电约0.02-0.04kw/h。

二、气浮净水新工艺

1、传统的加压溶气气浮的改进

1.1溶气泵溶气气浮装置

溶气泵溶气气浮装置将气浮系统优化,不需另设循环泵、空压机、溶气罐,直接采用多相流体泵实现吸气、溶气过程。通过多相流混合泵所具有的特殊结构叶轮的高速旋转剪切作用,将吸入的空气剪切为直径微小的气泡,随后在泵的高压下溶于水,并在随后的减压阶段,溶解的气体以微气泡的形式释放出来。该装置气泡产生设备简单,运行稳定,管理方便,但一般仅适用于小规模净水工程,较大型净水工程仍采用DAF工艺。

1.2高效加压溶气气浮工艺

高效加压溶气气浮(SUPR- DAF)设施包括SUPRDAF主机、DR稳压器、引流器等。工艺流程如图。

高效加压溶气气浮工艺(SUPR-DAF)工作原理:污水通过一个简单的引流装置进入DAF 主机, 主机上有一吸气口(可调), 吸入一定量的空气, 气、水在主机内进行充分的混合, 进入到稳压器内, 通过稳压器连续稳定的产生微细气泡, 气泡上浮时与悬浮物碰撞、吸附, 一起浮出水面, 形成浮渣。SUPR-DAF溶气气浮系统特点: 高效加压溶气气浮工艺系统边吸水、边吸气, 设备内加压混合, 气液溶解效率高, 吸入的空气能100%溶解, 产生微细气泡的直径≤30μm。最关键的是该系统与现有的污水处理流程不发生直接的关系。它直接从浮选池的出水管上取水, 溶气后送到浮选池的入口, 不受污水处理厂水量波动的冲击影响, 保证了后续工艺的平稳运行, 提高了整个污水处理厂的出水水质。

1.3射流气浮工艺

射流气浮装置是近年来出现的一种污水处理设备。污水从喷嘴高速喷出时,在喷嘴的吸入室形成负压,气体被吸入;在混合段,污水携带的气体被剪切成微细气泡;在气浮池中,油珠和固体颗粒附着在气泡上上浮。射流气浮装置能耗仅相当于机械搅拌叶轮气浮的二分之一,产生气泡直径小,且制造、安装、维修方便,具有很好的应用前景。将压缩空气溶气改为喷射吸气溶气,从而加速了空气的溶解,缩短了溶气时间,同时降低了能耗。

水射器可替代空压机加气,水自水泵加压后,部分回流至水泵,在水泵压水管道和进水管道间形成回路。在回流管上安装水射器,由水射器吸入空气,空气和水在水泵内初步混合,大气泡得到一定程度的破碎,输至溶气罐形成溶气水(压力由水泵控制,维持在0. 13～0. 14 MPa) ,再通过管道输送至气浮池。和空压机加压溶气相比,节省了设备投资和运行费用。溶气罐内不装填料,也不需控制水位, 操作简便,气浮效果稳定。

采用水射流技术,吸气量稳定,水与气体混合充分,粒子和气泡的碰撞在下导管中进行,分离过程在柱体内进行,为紊流碰撞、静态分离创造了良好的条件,是一种有发展前途的高效设备。

1.4斜板溶气气浮

李福勤等人在斜板溶气气浮处理油田采出水的试验研究中发现（1）分离区斜板的加入，可以使絮体在斜板内部浮上的过程中发生二次絮凝反应，增大颗粒的尺寸，提高分离效率，改善出水水质。（2）最佳斜板间距为60mm，当变宽或者变窄都会因为水力条件的影响而最终影响出水水质。（3）加入斜板后，高效溶气气浮处理油田采出水效果好，出水水质稳定，在R＝30％时，出水中油和SS的质量浓度分别不大于9和14mg／L，达到《石油化工水污染物排放标准》（GB428119－1984）的最高容许排放浓度的第一级排放标准。

2、高效浅层气浮工艺

高效浅层气浮装置的出现, 是气浮净水技术的一个重大突破。该装置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”使上浮路程减至最小,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。废水从池中心的旋转进水器进入配水器,配水器的移动速度和进水流速相同,方向相反,使原水进入水池内时产生零速度,从而进水不会对池内水流产生扰动,池内颗粒的沉浮在一种静态下进行,大大提高了气浮池的效率。如图所示，原水从图中的整流区被放入浮选区的气浮槽时, 整流区自身以原水的出流速度并与其相反的方向周转, 此时, 就创造了水流速为零的零流速状态。“零速原理”使上浮路程减至最小,且不受出水流速的影响,上浮速度达到或接近理论最大值,污水在净化池中停留的时间由传统气浮的30～40 min 减至仅需3～5 min ,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,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,几乎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。浅层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架上。螺旋状的刮渣装置对水体的扰动小,且刮起的仅为已充分分离的浮渣,含固率高。

总的来说，高效浅层气浮工艺的特点有(1) 待处理水停留时间较短, 仅为3min;(2) 处理效率高, 尤其是处理高浊度水;(3) 单位面积的处理量为250m3/m2·d, 处理能力大;(4) 可以