氣浮機的種類和比較

0 前言

　　氣浮設備是一類在水中通入或產(chǎn)生大量的微細氣泡，使空氣以高度分散的微小氣泡形式附著在懸浮物顆粒上，造成密度小于水的狀態(tài)，利用浮力原理使其浮在水面，從而實現(xiàn)固-液分離的水處理設備。氣浮方式可分為散氣氣浮、溶氣氣?。òㄕ婵諝飧》ǎ┡c電解氣浮法。目前在給水、工業(yè)廢水和城市污水處理方面都有應用。氣浮設備較其它固-液分離設備具有少、占地面極小、自動化程度高、操作管理方便等特點。在實踐中應根據(jù)廢水處理工藝、廢水的水質水量等特點進行有針對性的選擇與使用。以下結合多年來的實踐經(jīng)驗，對幾種氣浮設備的應用情況進行介紹，供同行及用戶設計、改造、選型時參考。

1 電解氣浮設備

　　電解氣浮設備是用不容性陽極和陰極直接電解廢水?？侩娊猱a(chǎn)生的氫和氧的微小氣泡將已絮凝的懸浮物載浮至水面。達到固-液分離的目的。電解法產(chǎn)生的氣泡尺寸遠小于溶氣氣浮和散氣氣浮產(chǎn)生的氣泡尺寸，而且不產(chǎn)生紊流。該設備去除的污染物范圍廣，對有機物廢水除降低BOD外，還有氧化、脫色和殺菌作用，對廢水負載變化的適應性強，生成污泥量少，占地少，不產(chǎn)生噪聲。近年來發(fā)展很快。電解氣浮設備目前尚存在電解能耗及極板損耗較大，運行費用較高等問題，因此限制了該種設備的推廣使用。

2 散氣氣浮設備

　　散氣氣浮設備是靠高速旋轉葉輪的離心力所造成的真空負壓狀態(tài)將空氣吸入，成為微細的空氣泡而擴散于水中。氣泡由池底向水面上升并粘附水中的懸浮物一起帶至水面。達到固-液分離的目的。形成的浮渣不斷地被緩慢旋轉的刮渣板刮出池外。水流的機械剪切力與擴散板產(chǎn)生的氣泡較大（直徑達1mm左右），不易與細小顆粒和絮凝體相吸附，反而易將絮體打碎，因此，散氣氣浮不適用于處理含顆粒細小與絮體的廢水。散氣氣浮設備氣浮時間約為30nim,溶氣量達0.51m³/m³（氣/水）。旋轉葉輪周邊線速度約為12.5m/s。
　　該設備應用范圍有油漆、制革、煉油、印染、化學、乳品加工、纖維生產(chǎn)、造紙、食品飲料、屠宰、紡織、機械加工、市政污水等小型污水處理工程。在部分行業(yè)中的運行情況見表1。

表1　 散氣氣浮設備在部分行業(yè)中運行的情況

　　由表1數(shù)據(jù)分析，COD（BOD）經(jīng)處理后其去除率在43.38%-89.1%，SS的去處理在90%-99.8%，油脂的去除率在78%-99.3%。處理量在25-163m³/h。由此可見，這種氣浮設備處理廢水水量有限，但對不可溶性物質及懸浮物的處理效果較為明顯。除油效果一般可達80%左右。處理廢水中的油脂、膠狀物和懸浮物的去除率在95%以上，加入合適的化學藥劑能使廢水中的COD和BOD去除率在60%以上。

3 溶氣真空氣浮設備

　　水中過飽和空氣在減壓時能以微細的氣泡形式釋放出來，從而使水中的雜質顆粒被粘附而上浮。達到固-液分離的目的。如果先將空氣加壓使其溶于水形成空氣過飽和溶液，然后減至常壓使空氣析出，稱為加壓溶氣氣??；如果將廢水在常壓下曝氣后在真空條件下誘使溶氣逸出，稱為真空式氣浮。
　　溶氣真空氣浮設備是使空氣在常壓或加壓下溶于水中，而在負壓下析出的氣浮設備。真空式氣浮設備優(yōu)點是氣泡的形成、它與顆粒的粘附以及氣泡和顆粒絮凝體的上浮都在穩(wěn)定的環(huán)境中進行，絮凝體破壞的可能性小，整個氣浮過程所需要的能耗量小。其缺點是水中溶氣量有限，不適用于含濃度大于250-300mg/L懸浮物的廢水；另一缺點是要求有密封的容器，在容器內還需要裝有刮渣機械，結構復雜，因此在工程實際中使用較少。該設備可能得到的空氣量因受到能夠達到的真空度（一般運行真空度40kPa）的影響，析出的微細泡量很有限，且構造復雜，運行維修不方便，現(xiàn)已逐步淘汰。

4 加壓溶氣氣浮設備

　　加壓溶氣氣浮設備是將清水加壓至（3-4）×10⁵Pa，同時加入空氣，使空氣溶解于水，然后驟然減至常壓，溶解于水的空氣以微小氣泡形式（氣泡直徑約為20-100μm左右），從水中析出，將水中的懸浮物顆粒載浮于水面。從而實現(xiàn)固-液分離。加壓溶氣氣浮設備是目前應用范圍較為廣泛的一種氣浮設備。該設備可以廣泛適用于各類廢水處理（尤其是含油廢水處理）、污泥濃縮及給水處理。
　　加壓溶氣氣浮設備主要有空氣飽和設備、空氣釋放及與廢水相混合的設備、固-液或液-液分離設備三部分組成。根據(jù)原水中所含懸浮物的種類、性質、處理效率，可分為全部加壓溶氣氣浮、部分加壓溶氣氣浮和回流加壓溶氣氣浮三種。
　　目前加壓力溶氣氣浮法應用廣。與其它氣浮設備相比，具有以下特點：
　?、旁诩訅簵l件下，空氣溶解度大，供氣浮用的氣泡數(shù)量多，能夠確保氣浮效果；
　　⑵溶入的氣體經(jīng)驟然減壓釋放，產(chǎn)生的氣泡不僅微細、粒度均勻、密集度大，而且上浮穩(wěn)定，對液體擾動小，因此特別適用于對疏松絮凝體、細小顆粒的固液分離；
　?、枪に囘^程及設備比較簡單，便于管理、維護；
　?、忍貏e是部分回流式，處理效果顯著、穩(wěn)定，并能較大地節(jié)約能耗。
4.1組合式氣浮設備
　　此種設備屬于加壓溶氣氣浮。它廣泛用于造紙、印染、電鍍、化工、食品、煉油等工業(yè)廢水處理。在部分企業(yè)應用情況見表2。

表2 加壓溶氣組合氣浮的實際應用情況

　　從表2數(shù)據(jù)可以看出，加壓溶氣組合氣浮設備處理廢水的COD、SS去除率在78%-95%之間，處理能力在30-150 m³/h左右。
4.2高效淺池氣浮設備
　　高效淺池氣浮設備的出現(xiàn)，是氣浮凈水技術的一個重大突破。它改傳統(tǒng)氣浮的靜態(tài)進水動態(tài)出水，為動態(tài)進水靜態(tài)出水，應用“零速原理”，使浮選體在相對靜止的環(huán)境中垂直浮上水面，實現(xiàn)固-液分離的?！傲闼僭怼笔股细÷烦虦p至小，且不受出水流速的影響，上浮速度達到或接近理論大值，污水在凈化池中的停留時間由傳統(tǒng)氣浮的30－40分鐘減至僅需3－5分鐘，極大地提高了處理效率，設備體積隨之大幅減小，且可架空、疊裝、設置于建筑物上，少占地或不占地。隨著布水裝置的旋轉，將事先與污水均勻混合的氣泡能十分均勻地充滿整個凈化池，不存在氣浮死區(qū)和氣泡不均勻區(qū)，從而大大提高了凈化效率。
　　淺池氣浮設備是將進水口、出水口和氣浮刮渣斗安裝在繞氣浮池中央回轉的回轉機上。回轉機架和刮渣斗均由電機帶動并可無級調速。用同進水流速一致的速度旋轉。廢水從池中心的旋轉進水器進水，通過進水配水器布水，進水配水器的移動速度可以和進水流速相同。使原水進入池內產(chǎn)生零速度，按此“零速原理”進水不會對池內水流chan生擾亂。使池內顆粒的沉浮在一種超靜的狀態(tài)下進行，從而大大提高了氣浮池的效率。螺旋狀的刮泥裝置對水體的擾動極小，且刮起的僅為已充分分離的浮渣，含固率高。與其它氣浮設備相比有以下特點：
　　⑴采用“淺池理論”、“零速原理”、“新溶氣機理”設計；
　　⑵水力停留時間短，只有3-5分鐘，池深不超過700mm；
　　⑶微氣泡極小，密度極高，不需事先將它們凝聚為很大礬花，固可大大減少加藥量，極大的降低運行成本；
　?、任⒓殮馀菖c絮粒的沾附發(fā)生于包括接觸區(qū)在內的整個氣浮分離過程；
　?、蓮娭撇妓M出水都是靜態(tài)的；
　　⑹清水的排出是在固液分離以后進行的，浮渣瞬時隔離排除，水體擾動??；
　?、顺鲈搪矢哌_3%-5%，懸浮物去除率達99.5%，池底設有刮泥板，自動刮除沉降污泥；
　　⑻采用的溶氣管設計獨特，體積小，溶氣效率高，操作方便，占地面積??；
　?、驮O備運行效率高，穩(wěn)定性好，處理量大，一次性少；
　?、稳軞馑退巹┘尤朦c的合理選用，保證實現(xiàn)共聚氣浮；
　?、暇哂卸囗椪{節(jié)功能，能隨處理水質水量的變化而變化。
　　淺池氣浮是工業(yè)廢水物化處理中新型高效氣浮處理設備，廣泛適用于造紙白水回收、制革、紡織、制皂、食品、碳黑、纖維制品、采油、啤酒、市政污水回用等領域。和加藥設備、溶氣設備、泵等輔助設備合理配置可使廢水中的懸浮物總量降低90%以上。而氣浮水力停留時間只有3-5nim。采用本設備能大幅度降低和運行費用，節(jié)約大量的耕地，當用于處理大規(guī)模污水時尤為顯著。國內外加壓溶氣氣浮處理設備性能比較和淺池氣浮設備在造紙工業(yè)的應用情況分別見表3、表4。

表3  國內外加壓溶氣氣浮設備性能比較

表4 高效淺池氣浮設備的實際應用情況

　　由表3可見，各項數(shù)據(jù)表明淺池氣浮處理效果優(yōu)于曝氣氣浮，在淺池氣浮中離子氣浮的COD、SS處理技術指標及使用效果更佳。
　　從表4統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，淺池氣浮設備懸浮物的去除率達92.8%以上，COD的去除率為65.3%以上，處理設施對SS的去除效果較為明顯，此外，數(shù)據(jù)表明淺池氣浮設備的處理能力在300-850m³/h以上。

4 結語

　?、派鈿飧≡O備處理水量為25-163m³/h，處理廢水量較小，對不可溶性物質及懸浮物的處理效果較為明顯。除油效果一般可達80%左右。處理廢水中的油脂、膠狀物和懸浮物的去除率在95%以上，加入合適的化學藥劑能使廢水中的COD和BOD去除率在60%以上。
　　⑵壓力溶氣組合氣浮設備處理能力也有限，處理能力在30-150m³/h左右。加入合適的化學藥劑后，處理廢水的COD、SS去除率均在80%左右。
　　⑶淺池氣浮設備的處理能力在300-850m³/h以上，懸浮物的去除率達92.8%以上，COD的去除率為65.3%以上，設備對SS的去除效果為明顯。同時設備水力停留時間只有3-5分鐘，比其它氣浮設備占地更少，技術含量高、操作管理方便，處理后的水完全能夠滿足工藝回用水的要求，節(jié)約了水資源，有可觀的經(jīng)濟效益。
　?、葘追N氣浮設備的應用與比較，建議在廢水處理工藝選擇氣浮設備時，應根據(jù)廢水的水質水量、廢水可回收利用價值、占地面積、設備等因素綜合考慮，在保證工藝要求的前提下，廢水處理量小于300m³/h時，可選擇散氣氣浮或壓力溶氣氣浮設備。廢水處理規(guī)模超過300m³/h時應考慮選擇淺池氣浮設備。