氣浮技術(shù)（一）

氣浮工藝技術(shù)探討

（一）基本概念

氣浮處理法就是向廢水中通人空氣，并以微小氣泡形式從水中析出成為載體，使廢水中的乳化油、微小懸浮顆粒等污染物質(zhì)粘附在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，形成泡沫一氣、水、顆粒（油）三相混合體，通過(guò)收集泡沫或浮渣達到分離雜質(zhì)、凈化廢水的目的。浮選法主要用來(lái)處理廢水中靠自然沉降或上浮難以去除的乳化油或相對密度近于1的微小懸浮顆粒。

（二）氣浮的基本原理

1、帶氣絮粒的上浮速度

粘附氣泡的絮粒在水中上浮時(shí)，在宏觀(guān)上將受到重力F 浮力

F 等外力的影響。帶氣絮粒上浮時(shí)的速度由牛頓第二定律可導出 由上述諸式可看出v 取決于水和帶氣絮粒的密度差，帶氣絮粒的直徑（或特征直徑）以及水的溫度、流態(tài)。如果帶帶氣絮粒中氣泡所占比例越大則帶氣絮粒的密度就越小；而其特征直徑則相應增大，兩者的這種變化可使上浮速度大大提高。

然而實(shí)際水流中；帶氣絮粒大小不一，而引起的阻力也不斷變化，同時(shí)在氣浮中外力還發(fā)生變化，從而氣泡形成體和上浮速度也在不斷變化。

2、水中絮粒向氣泡粘附

如前所述，氣浮處理法對水中污染物的主要分離對象，大體有兩種類(lèi)型即混凝反應的絮凝體和顆粒單體。氣浮過(guò)程中氣泡對混凝絮體和顆粒單體的結合可以有三種方式，即氣泡頂托，氣泡裹攜和氣粒吸附。顯然，它們之間的裹攜和粘附力的強弱，即氣、粒（包括絮廢體）結合的牢固程度與否，不僅與顆粒、絮凝體的形狀有關(guān)，更重要的受水、氣、粒三相界面性質(zhì)的影響。

3. 水中氣泡的形成及其特性

氣泡形成的大小和強度取決于空氣釋放時(shí)各種用途條件和水的表面張力大小。表面張力是大小相等方向相反，分別作用在表面層相互接觸部分的一對力，它的作用方向總是與液面相切，

（1）氣泡半徑越小，泡內所受附加壓強越大，泡內空氣分子對氣泡膜的碰撞機率也越多、越劇烈。因此要獲得穩定的微細泡，氣泡膜強度要保證；

（2）氣泡小，浮速快，對水體的擾動(dòng)小，不會(huì )撞碎絮粒。

并且可增大，氣泡和絮粒碰撞機率大。但并非氣泡越細越好，氣泡過(guò)細影響上浮。此外投加一定量的表面活性劑，可經(jīng)降低水的表面張力系數，加強氣泡膜牢度，r 也變小；

（3）向水中投加高溶解性元機鹽，可使θ提高，若r 不變，則已增大，氣泡膜牢度削弱，而使氣泡容易破裂或并大。 4、表面活性劑和混凝劑在氣浮分離中的作用和影響

（1）表面活性物質(zhì)的投加

如水中缺少表面活性物質(zhì)時(shí)，小氣泡總有突破泡壁與大泡并合的趨勢，從而破壞氣浮體穩定。此時(shí)就需要向水中投加起泡劑，以保證氣浮操作中泡沫的穩定。所謂起泡劑，大多數是由極性一非極性分子組成的表面活性劑，表面活性劑的分子結構符號一般用0表示，圓頭端表示極性基，易溶于水，伸向水中（因為水是強極性分子）；尾端表示非極性基，為疏水基，伸人氣泡。由于同號電荷的相斥作用，從而防止氣泡的兼并和破滅，增強了泡沫穩定性，因而多數表面活性劑也是起泡劑。

對有機污染物含量不多的廢水進(jìn)行氣浮法處理時(shí)，氣泡的分散度和泡沫的穩定性可能成為影響氣浮效果的主要因素。在這種情況下，水中存在適量的表面活性物質(zhì)是適宜的，有時(shí)是必須的（例如飲用水的氣浮過(guò)濾）。但是當其濃度超過(guò)一定限度后由于表面活性物質(zhì)增多，使水的表面張力減小，水中污染粒子嚴重乳化，表面電位增高，此時(shí)水中含有與污染粒子相同荷電性的表面活性物的作用則轉向反面，這時(shí)盡管起泡現象強烈，泡沫形成穩定；但氣一粒粘附不好，氣浮效果變低。因此，如何掌握好水中表面活性物質(zhì)的最佳含量，便成為氣浮處理需要探討的重要課題之一。

（2）混凝劑投加產(chǎn)生的帶電絮粒

對含有細分散親水性顆粒雜質(zhì)（例如紙漿、煤泥等）的工業(yè)廢水，采用氣浮法處理時(shí)，除應用前述的投加電解質(zhì)混凝劑進(jìn)行表面電中和方法外，還可向水中投加（或水中存在）浮選劑，也可使顆粒的親水性表面改變?yōu)槭杷�性，并能夠與氣泡粘附。當浮選劑（亦屬二親分子組成的表面活性物）的極性端被吸附在親水性顆粒表面后，其非極性端則朝向水中，這樣具有親水性表面的物質(zhì)即轉變?yōu)槭杷�性，從而能夠與氣泡粘附，并隨其上浮到水面。

浮選劑的種類(lèi)很多，使用時(shí)能否起作用，首先在于它的極性端能否附著(zhù)在親水性污染物質(zhì)表面，而其與氣泡結合力的強弱，則又取決于其非極性端鏈的長(cháng)短。

如分離洗煤廢水中煤粉時(shí)所采用的浮選劑為脫酚輕油、中油、柴油、煤油或松油等

二、氣浮工藝的形式

氣浮凈水上藝已開(kāi)發(fā)出多種形式。按其產(chǎn)生氣泡方式可分為：布氣法氣浮（包括轉子碎氣法、微孔布氣法，葉輪散氣浮選法等）電解氣浮法；生化氣浮法（包括生物產(chǎn)氣浮法，化學(xué)產(chǎn)氣氣浮）；溶解空氣氣浮（包括真空氣浮法，壓力氣浮法的全溶氣式、部分溶氣式及部分回流溶氣式）。

（一）布氣氣浮

布氣氣浮是利用機械剪切力，將混合于水中的空氣碎成細小的氣泡，以進(jìn)行氣浮的方法。按粉碎氣泡方法的不同，布氣氣浮又分為：水泵吸水管吸氣浮、射流氣浮、擴散板曝氣浮選以及葉輪氣浮等四種。

1、水泵吸水管吸人空氣氣浮

這是最簡(jiǎn)單的一種氣浮方法。由于水泵工作特性的限制，吸人的空氣量不宜過(guò)多，一般不大于吸水量的10%（按體積計），否則將破壞水泵吸水管的負壓工作。另外，氣泡在水泵內被破碎的不夠完全，粒度大，氣浮效果不好，這種方法用于處理通過(guò)除油池后的含油廢水，除油效率一般為50%~65%。

2、射流氣浮

采用以水帶氣射流器向廢水中混入空氣進(jìn)行氣浮的方法。射流器由噴嘴射出的高速水流使吸人室形成負壓，并從吸氣管吸人空氣，在水氣混合體進(jìn)入喉管段后進(jìn)行激烈的能量交換，空氣被粉碎成微小氣泡，然后直人擴散段，動(dòng)能轉化為勢能，進(jìn)一步壓縮氣泡、增大了空氣在水中的溶解度，最終進(jìn)入氣浮池中進(jìn)行氣水分離。射流器各部位的尺寸及有關(guān)參數，一般都是通過(guò)試驗來(lái)確定其最佳尺寸的。

如果射流器進(jìn)口水壓為3~5kg/cm2，那么喉管直徑與噴嘴直徑的最佳比值為

3、擴散板曝氣浮

這種布氣浮比較傳統，壓縮空氣通過(guò)具有微細孔隙的擴散板或擴散管，使空氣以細小氣泡的形式進(jìn)入水中，但由于擴散裝置的微孔過(guò)小易于堵塞。若微孔板孔徑過(guò)大，必須投加表面活性劑，方可形成可利用的微小氣泡，從而導致該種方法使用受到限制。但近年研制、開(kāi)發(fā)的彈性膜微孔曝氣器，克服了擴散裝置微孔易堵或孔徑大等缺點(diǎn)，用微孔彈性材料制成的微孔盤(pán)起到擴張、關(guān)閉作用。

4、葉輪氣浮

葉輪在電機的驅動(dòng)下高速旋轉，在蓋板下形成負壓吸入空氣，廢水由蓋板上的小孔進(jìn)入，在葉輪的攪動(dòng)下，空氣被粉碎成細小的氣泡，并與水充分混合成水氣混合體經(jīng)整流板穩流后，在池體內平穩地垂直上升，進(jìn)行氣浮。形成的泡沫不斷地被緩慢轉動(dòng)的刮

板刮出槽外。

葉輪直徑一般多為200~400mm，最大不超過(guò)600~700mm。葉輪的轉速多采用900～1500r ／min ，圓周線(xiàn)速度則為10～15m/s。氣浮池充水深度與吸氣量有關(guān)一般為1.5～2.0m 但不超過(guò)3m 。葉輪與導向葉片間的間距也能夠影響吸氣量的大小，實(shí)踐證明，此間距超過(guò)8mm 將使進(jìn)氣量大大降低。

這種氣浮設備適用于處理水量小，而污染物質(zhì)濃度高的廢水。除油效果一般可達80％左右。

布氣浮的優(yōu)點(diǎn)是設備簡(jiǎn)單，易于實(shí)現。但其主要的缺點(diǎn)是空氣被粉碎的不夠充分，形成的氣泡粒度較大，一般都不小于0.1mm 。這樣，在供氣量一定的條件下，氣泡的表面積小，而且由于氣泡直徑大，運動(dòng)速度快，氣泡與被去除污染物質(zhì)的接觸時(shí)間短促，這些因素都使布氣浮達不到高效的去除效果。