溶气气浮的分类及设计原理

溶气气浮的分类及设计原理

溶气气浮是气浮的一种，它利用水在不同压力下溶解度不同的特性，对全部或部分待处理(或处理后)的水进行加压并加气，增加水的空气溶解量，通入加过混凝剂的水中，在常压情况下释放，空气析出形成小气泡，粘附在杂质絮粒上，造成絮粒整体密度小于水而上升，从而使固液分离。

溶气气浮适用于处理低浊度、高色度、高有机物含量、低含油量、低表面活性物质含量或具有富藻的水。相对于其它的气浮方式，它具有水力负荷高，池体紧凑等优点。但是它的工艺复杂，电能消耗较大，空压机的噪音大等缺点也限制着它的应用。

1 分类

根据不同的划分原则，DAF可以有不同的分类。

1．1 根据气泡从水中析出时所处压力的不同，可分为真空式气浮法与压力溶气气浮法两种。

前者利用抽真空的方法在常压或加压下溶解空气，然后在负压下释放微气泡，供气浮使用；后者是在加压情况下，使空气强制溶于水中，然后突然减压，使溶解的气体从水中释放出来，以微气泡形式粘附上絮粒，一起上浮。

1．1．1 真空式气浮池，虽然能耗低，气泡形成和气泡与絮粒的粘附较稳定；但气泡释放量受限制；而且，一切设

备部件，都要密封在气浮池内；气浮池的构造复杂；只适用于处理污染物浓度不高的废水，因此实际应用不多。

1．1．2 压力溶气气浮法是目前国内外最常采用的方法，可选择的基本流程有全流程溶气气浮法、部分溶气气浮法和部分回流溶气气浮法三种。

1．1．2．1 全流程溶气气浮法

全流程溶气气浮法是将全部废水用水泵加压，在溶气罐内，空气溶解于废水中，然后通过减压阀将废水送入气浮池。流程图见图1。

它的特点是：①溶气量大，增加了油粒或悬浮颗粒与气泡的接触机会；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。③全部废水经过压力泵，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。

1．1．2．2 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，其余废水直接进入气浮池并在气浮池中与溶气废水混合。

它的特点是：①与全流程溶气气浮法所需的压力泵小，因此动力消耗低；②气浮池的大小与全流程溶气气浮法相同，但较部分回流溶气气浮法小。

1．1．2．3 部分回流溶气气浮法

部分回流溶气气浮法是取一部分处理后的水回流，回流

水加压和溶气，减压后进入气浮池，与来自絮凝池的含油废水混合和气浮，流程见图2。

它的特点是：①加压的水量少，动力消耗省；②气浮过程中不促进乳化；③矾花形成好，后絮凝也少；④气浮池的容积较前两种流程大。

现代气浮理论认为：部分回流加压溶气气浮节约能源，能充分利用浮选剂，处理效果优于全加压溶气气浮流程。而回流比为50%时处理效果最佳，所以部分回流加压溶气气浮工艺是目前国内外最常采用的气浮法。

图2 部分回流溶气气浮法流程图

1．2 根据气浮池中微气泡污泥层有无过滤作用及水的不同流态分为：早期DAF、普通DAF和紊流DAF。

2 设计原理

DAF一般设置在生物处理单元之前，物理处理单元之后，习惯上将其归为物理处理单元。若设为两级浮选，为了方便节约，平面布置时常将一、二级浮选池并列，一、二级浮选池是约有500mm左右的液位差保证污水从一级浮选池流动到二级浮选池，而取消提升泵达到节能效果。体现在竖向布置上，即在设计、施工时必须严格控制刮渣机拖架(板)、可调节堰和除渣槽顶的标高，这一点非常重要，是关键因素之一，否则会严重影响气浮效果(泡沫层无法用机械方法撇除)，这也正是必须采用可调节出水堰的原因所在。

图2 两级浮选池工艺流程图

DAF主要由空气饱和设备、空气释放设备和气浮池等组成。目前,溶气气浮工艺的设计和最佳操作的确定，需要依靠中试和经验。以下，根据各种应用中总结出的经验，分别介绍各个组成部分的设计原理。

2．1 压力溶气系统

2．1．1 溶气系统占整个气浮过程能量消耗的50%，溶气罐价值占工厂总基建投资的12%，因此优化溶气系统的设计对缩小气浮操作费用是很重要的。

溶气罐多为园筒形,立式布置,容积按废水停留时间25～3min计算，罐中可装设有隔板，瓷环之类，也有用空罐的。

因为溶气罐内水、气相混合，所以一般按压力容器进行设计，罐顶设自动排气阀或罐底设自动减压阀平衡压力，罐内压力一般控制在左右为宜，据此可以确定提升泵、回流泵和空压机的参数。

在国外的设计资料和文献中，认为气水停留时间越长，溶气效率越高。这样就使得溶气罐的体积显得庞大，停留时间有时长达3～5min。国内的研究证实了液膜阻力控制着溶气速率，认为停留时间越长，溶气效果越好的观念不符合实际，因此国内设计参数不同于国外，是以预定的溶气效率为设计指标，以液相过流密度和液相总容量传质系数为参数。

所有研究都表明有填充床的溶气罐比没有填充床的有效，其效率最高可达到99%，但在实际运行中，经常需对溶气罐进行内部检查，因而在很多溶气气浮工艺中常选用没有填充床的系统，而且大部分无填充床的溶气罐常配有内部的或外部的喷射器以提高溶气效率。

2．1．2 加压溶气法有两种进气方式，即泵前进气和泵后进气。

第一种是泵前进气，流程图见图3。当空气吸入量小于空气在该温度下水中的饱和度时，由水泵压水管引出一支管返回吸水管，在支管上安装水力喷射器，废水经过水力喷射器时造成负压，将空气吸入与废水混合后，经吸水管、水泵送入溶气罐。这种方式省去了空压机，气水混合效果好，但水泵必须采用自引方式进水，而且要保持lm以上的水头，其最大吸气量不能大于水泵吸水量的10%，否则，水泵工作不稳定，破坏了水泵应当具有的真空度，会产生气蚀现象。

第二种是泵后进气，流程图见图4。当空气吸入量大于空气在该温度下水中的饱和度时，空气通过空压机在水泵的出水管压入，但也不宜大于水泵吸水量的25%。这种方法使水泵工作稳定，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。为了保证良好的溶气效果，溶气罐的容积也比较大，一般需采用较复杂的填充式溶气罐。

图3 泵前进气流程图图 4 泵后进气流程图