容氣氣浮（二）

的前提下大于0.3Mpa，溶氣罐壓力調整可通過(guò)調節溶氣罐出水閥、水泵出水閥、回流控制閥進(jìn)行。

2．1．6根據《中華人民共和國國家標準室外排水設計規范》第8.2.7條 溶氣罐的設計應符合下列要求：

一、溶氣罐工作壓力宜采用300～500kPa（約為3～5kgf/cm2）；

二、空氣量以體積計，可按污水量5～10%計算；

三、污水在溶氣罐內停留時(shí)間應根據罐的型式確定，一般宜為1～4min，罐內應有促進(jìn)氣水充分混合的措施；

四、采用部分回流的溶氣罐宜選用動(dòng)態(tài)式，并應有水位控制措施。

2．1．7有應用中提到，增加一個(gè)精密空氣穩流器，它的作用是使空氣在進(jìn)入溶氣罐的噴頭前，確保壓力平穩、均一。

回流比是指，當采用部分回流溶氣氣浮法時(shí)，進(jìn)入溶氣罐加壓溶氣的回流水量與處理水量的比值。回流比一般為廢水的25％～50％

。但當污水水質(zhì)較差，且污水水量不大時(shí)，可適當加大回流比，以保證出水水質(zhì)。

2．2 溶氣釋放系統（主要是釋放頭）

釋放器是該系統的關(guān)鍵裝置，它對氣泡形成的大小、分布以及對氣浮凈水效果和運行費用均有明顯影響。目前被采用的釋放器的釋

氣效率可達99.2%。

2．2．1 以前的研究認為，釋氣泡的大小與溶氣壓力有關(guān)，低壓時(shí)形成大氣泡居多，不利于氣浮。國內最新研究認為：溶氣水在減

壓消能時(shí)氣泡的釋放規律與氣泡在靜水中的狀況不同；低壓時(shí)大氣泡的出現歸咎于釋放器不良所致。除了要釋放出大量穩定的微小

氣泡，關(guān)鍵是要如何防止堵塞。

目前國內外采用不同類(lèi)型的釋放器,有簡(jiǎn)單閥門(mén)式、針型閥式以及專(zhuān)用釋放器（專(zhuān)利）。溶氣釋放器的專(zhuān)利產(chǎn)品很多,其中效果較好

的一般都有以下特點(diǎn)：在噴嘴處有一個(gè)瞬間的壓降；在釋放器的入口處水流方向會(huì )突然改變（常為90°）；釋放器口徑不超過(guò)

2.5mm,水在釋放器中的停留時(shí)間＜1.5ms；離開(kāi)釋放器的水流速度逐漸變小；離開(kāi)釋放器的水體會(huì )與其前面一擋板發(fā)生撞擊。任何釋

放器都不可能只產(chǎn)生微氣泡，而一般是產(chǎn)生直徑在40～70μｍ之間的氣泡，一些大氣泡的產(chǎn)生是不可避免的，盡管這些大氣泡的存

在會(huì )降低系統的運行效率。

2．2．2 根據《中華人民共和國國家標準室外排水設計規范》第8.2.8條 溶氣釋放器的選用應根據含油污水水質(zhì)、處理流程和釋放

器性能確定。

2．3 氣浮分離系統（氣浮池構件）

氣浮分離系統的功能是確保一定容積來(lái)完成微氣泡群與水中雜質(zhì)的充分混合、接觸、粘附以及帶氣絮粒與清水的分離。

2．3．1為了提高氣浮的處理效果，往往向廢水中加入混凝劑或氣浮劑，投加量因水質(zhì)不同而異，一般由試驗確定。對于鋁類(lèi)絮凝劑

，通過(guò)提高攪拌強度均可使出水濁度進(jìn)一步降低。

為保證浮選(混凝)劑的混凝作用，浮選池進(jìn)水端宜設靜態(tài)管道混合器和反應室，反應室有效容積約按廢水(進(jìn)水量與回流量的和)停

留時(shí)間10分鐘計算，一般分為三間，迷宮式布置，且每間設攪拌機提高混凝效果，每間中的速度梯度常常是相同的。絮凝池（也即

反應室）設計最好提供活塞流狀態(tài)（紊流堆動(dòng)狀態(tài)），可以確保較好的氣浮效果。

2．3．2 溶氣氣浮池的最大建議尺寸可達145m2，相應的產(chǎn)水能力為2900～4350m3/ h，單位面積的產(chǎn)水能力至少提高了一倍。溶氣

氣浮池的深度從1.5m增加到5.0m，且池型由長(cháng)方形向正方形發(fā)展，長(cháng)寬比在(1.2～2)：1之間。目前運行良好的溶氣氣浮池的長(cháng)度最

大可達12m，但寬度被限制為8.5m，這主要是因為機械刮渣機的最大跨度為8.5m。

污水在氣浮池內的停留時(shí)間一般取30～40min，工作水深為15～25m，長(cháng)寬比不小于4，表面負荷5～10m3/m2•h。

若停留時(shí)間太短，水流的沖擊力大，浮選罐中的污水牌較強的紊流狀態(tài)，這樣不但不利于氣泡與絮體的粘附，反而會(huì )將部分已粘附

在氣泡上的絮體打碎；另外，由于紊流和較短的反應時(shí)間，而使投加的部分混凝劑未反應完全時(shí)就隨出水流出，致使出水中懸浮固

體的去除率降低，甚至出現負增長(cháng)的趨勢。

氣浮池分2個(gè)區:接觸區和分離區。

2．3．3．1 設計接觸區時(shí)，要注意控制絮凝水的上升流速，避免短流、偏流，不致在上浮過(guò)程中被水流剪脫已粘附的氣泡而影響后

續分離效果。通常情況下接觸區的上升流速以控制在10～20mm/s為宜,高度以

1.5～2.0m為宜,在這種流速和高度下,既保證了絮粒和微氣泡的接觸時(shí)間,又不會(huì )造成絮粒因上浮時(shí)間過(guò)長(cháng)而破壞或下沉。

合理地布置釋放器，使釋放水的作用范圍遍及全區，能充分、及時(shí)地使微氣泡下絮粒接觸。

2．3．3．2 分離區選擇分離速度時(shí)，應有利于帶氣絮粒上浮。對于絮粒大、密度小、不易破碎的帶氣絮粒一般采取較大的分離速度

，反之取較小值。分離區的流速宜在1～3mm/s,流速過(guò)小會(huì )造成大絮粒因擁擠而沉淀,流速過(guò)大會(huì )造成帶氣絮粒和清水的分界面向下

延伸,從而造成絮粒隨水流出、水質(zhì)下降。

對濃度大、浮渣多，在固液分離時(shí)形成擁擠上浮現象的應減小上浮速度，否則浮渣層太厚會(huì )造成落渣，或因分離區容積過(guò)小而影響

分離效果。

選取集水系統時(shí)，盡可能做到集水均勻，不讓上浮較慢的細小帶氣絮粒流出池外。為此，應避免短流、快部滯流、碰壁回流等不良

現象出現。

當溶氣氣浮池的水力負荷＞10 m3/m2•h時(shí)，很容易出現氣浮出水攜帶氣泡進(jìn)入后續濾池的情況，氣泡會(huì )存在于濾池的上層。雖然有

人發(fā)現濾池中氣泡的存在會(huì )有利于水中顆粒的去除，但是它會(huì )導致濾池水頭損失的急劇升高，從而使濾池運行周期顯著(zhù)縮短，因此

應該避免濾池進(jìn)水中氣泡的存在，所以在大幅度提高溶氣氣浮池水力負荷的同時(shí)，必須設置脫氣系統（具體內容見(jiàn)附錄2）以保證工

藝的正常運行。

安裝簡(jiǎn)易，靈巧的刮渣設備，以便刮渣時(shí)不致擾動(dòng)浮渣層而產(chǎn)生落渣，影響出水水質(zhì)。

2．3．4 國內外氣浮池的設計參數變化范圍很大，我國主要采用以下參數：

接觸區： 停留時(shí)間 ＞ 2.0min

表面負荷率 36～72 m3/m2•h

分離區： 表面負荷率 7.2～10.8 m3/m2•h

2．3．5 根據《中華人民共和國國家標準室外排水設計規范》第8.2.9條 氣浮池可采用矩形或圓形。矩形氣浮池的設計應符合下列

要求：

一、氣浮池應設置反應段，反應時(shí)間宜為10～15min；

二、每格池寬不應大于4.5m，長(cháng)寬比宜為3～4；

三、有效水深宜為2.0～2.5m，超高不應小于0.4m；

四、污水在氣浮池分離段停留時(shí)間不宜大于1.0h；

五、污水在池內的水平流速不宜大于10mm/s；

六、氣浮池端部應設置集沫槽；

七、池內應設刮沫機，刮沫機的移動(dòng)速度宜為1～5m/min。

2．3．6 氣浮模型研究得出了一些新概念，如飲用水氣浮處理需針尖大小(數十微米)的絮體。pH對絮體形成和氣泡粘附一樣重要。

在最佳pH時(shí),顆粒的ζ電位接近于0或為負值,可采用較高的溢流流速度(≤15m/h)。氣浮池的最佳設計是接觸區和分離區呈長(cháng)窄形狀

的活塞流反應器,停留時(shí)間分別大于1.5min和5min,這樣表面負荷要比傳統數值提高許多,而且效率較高。

增加一個(gè)射流混合器可以保證隔油池出水與溶氣水充分混合后進(jìn)入浮選池中，使形成的超微氣泡均一散布于池中。

因為污水中一般含有毒有害物質(zhì)，故浮選池結構設計要考慮設防腐層和頂蓋板，有條件時(shí)可考慮浮選氣體的有組織排放。

2．4 正交試驗分析得出：回流比、混凝劑投加量和浮選罐（池）的有效停留時(shí)間這三個(gè)主要參數對氣浮效果影響大小的主次關(guān)系是

：回流比＞混凝劑投加量＞浮選罐（池）的有效停留時(shí)間。

溶氣罐與氣浮池之間的回流水輸送管道要短，壓力損失要小，從而防止空氣從超飽和的水中逸出。 水溫降低對溶氣氣浮效果有不利

的影響。

3 應用圖紙（drawing）

附錄1 其它氣浮方式

1、分散空氣氣浮法。又可分為轉子碎氣法（也稱(chēng)為渦凹氣浮或旋切氣浮，見(jiàn)圖1）和微孔布氣法2種。前者依靠高速轉子的離心力所

造成的負壓而將空氣吸入,并于提升上來(lái)的廢水充分混合后,在水的剪切力的作用下,氣體破碎成微氣泡而擴散于水中；后者則是使空

氣通過(guò)微孔材料或噴頭中的小孔被分割成小氣泡而分布于水中。

該法設備簡(jiǎn)單，但產(chǎn)生的氣泡較大，且水中易產(chǎn)生大氣泡。大氣泡在水中具有較快的上升速度。巨大的慣性力不僅不能使氣泡很好

地粘附于絮凝體上，相反會(huì )造成水體的嚴重紊流而撞碎絮凝體。所以渦凹氣浮要嚴格控制進(jìn)氣量。氣泡的產(chǎn)生依賴(lài)于葉輪的高速切

割，以及在無(wú)壓體系中的自然釋放，氣泡直徑大、動(dòng)力消耗高，尤其對于高水溫污水的氣浮處理，處理效果難如人意。由于產(chǎn)生的

氣泡大，更適合處理一些稠油廢水，由于大氣泡在上浮過(guò)程易破裂，建議設計時(shí)污水在“分離室”的停留時(shí)間不要超過(guò)20分鐘，時(shí)

間越長(cháng)氣泡破裂得越多，可能導致絮凝體重新沉淀到池底。

分散空氣氣浮法產(chǎn)生的氣泡直徑均較大,微孔板也易受堵,但在能源消耗方面較為節約,多用于礦物浮選和含油脂、羊毛等廢水的初級

處理及含有大量表面活性劑廢水的泡沫浮選處理。

2、溶氣泵氣浮法。溶氣泵采用渦流泵或氣液多相泵，其原理是在泵的入口處空氣與水一起進(jìn)入泵殼內，高速轉動(dòng)的葉輪將吸入的空

氣多次切割成小氣泡，小氣泡在泵內的高壓環(huán)境下迅速溶解于水中，形成溶氣水然后進(jìn)入氣浮池完成氣浮過(guò)程。溶氣泵產(chǎn)生的氣泡

直徑一般在20～40μm，吸入空氣最大溶解度達到100%，溶氣水中最大含氣量達到30%，泵的性能在流量變化和氣量波動(dòng)時(shí)十分穩定

，為泵的調節和氣浮工藝的控制提供了極好的操作條件（圖2）。

3、電解凝聚氣浮法。這種方法是將正負相間的多組電極安插在廢水中,當通過(guò)直流電時(shí),會(huì )產(chǎn)生電解、顆粒的極化、電泳、氧化還原

以及電解產(chǎn)物間和廢水間的相互作用。當采用可溶電極(一般為鋁鐵)作為陽(yáng)極進(jìn)行電解時(shí),陽(yáng)極的金屬將溶解出鋁和鐵的陽(yáng)離子,并

與水中的氫氧根離子結合,形成吸附性很強的鋁、鐵氫氧化物以吸附、凝聚水中的雜質(zhì)顆粒,從而形成絮粒。這種絮粒與陰極上產(chǎn)生

的微氣泡(氫氣)粘附,得以實(shí)現氣浮分離。但電解凝聚氣浮法存在耗電量較多,金屬消耗量大以及電極易鈍化等問(wèn)題,因此,較難適用

于大型生產(chǎn)。

4、生物及化學(xué)氣浮法。生物氣浮法是依靠微生物在新陳代謝過(guò)程放出的氣體與絮粒粘附后浮之水面的；化學(xué)氣浮法是在水中投加某

種化學(xué)藥劑,借助于化學(xué)反應生成的氧、氯、二氧化碳等氣體而促使絮粒上浮的。這種氣浮法因受各種條件的限制,因而處理的穩定

可靠程度較差,應用也不多。

圖1 渦凹氣浮工藝原理 圖2 溶氣泵氣浮工作原理

附錄2 脫氣系統

脫氣系統分為內部和外部脫氣系統兩種。

內部脫氣系統的關(guān)鍵就是提供一個(gè)合并表面（coalescing surface），其形式類(lèi)似于斜管或斜板沉淀池。此表面不但可促進(jìn)多余小

氣泡的合并，產(chǎn)生有較大上升速度的大氣泡，另外還可引起二次氣浮，即“自由”氣泡與殘余絮粒的再次粘合，使聚合體浮力大于

重力，所以當合并表面設計適當時(shí)，可以避免污泥在內部脫氣系統內的沉積。

外部脫氣系統有很多形式，氣浮池與濾池之間的自由跌落水堰和停留池就是其中較簡(jiǎn)單的兩種，較復雜的是設置專(zhuān)門(mén)的氣泡吹脫柱

，氣浮出水以下向流形式通過(guò)該柱,同時(shí)其底部有空氣通過(guò)擴散器注入。

有研究發(fā)現：無(wú)脫氣系統、設置外部脫氣系統和設置內部脫氣系統的三種溶氣氣浮工藝的效果依次增強。當水力負荷為17 m3/m2•h

時(shí)，三種工藝的出水濁度分別為0.80、0.65和0.60NUT，后續濾池的處理能力分別為360、380和640 m3/m2；當水力負荷為44 

m3/m2•h時(shí)，三種氣浮工藝出水的濁度分別為3.80、1.85和1.70 NUT，后續濾池的處理能力分別為100、140和180 m3/m2。