山東明基環(huán)保設(shè)備有限公司

氣浮機(jī)的種類(lèi)和比較

0 前言

　　氣浮設(shè)備是一類(lèi)在水中通入或產(chǎn)生大量的微細(xì)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(shí)現(xiàn)固-液分離的水處理設(shè)備。氣浮方式可分為散氣氣浮、溶氣氣浮（包括真空氣浮法）與電解氣浮法。目前在給水、工業(yè)廢水和城市污水處理方面都有應(yīng)用。氣浮設(shè)備較其它固-液分離設(shè)備具有少、占地面極小、自動(dòng)化程度高、操作管理方便等特點(diǎn)。在實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)廢水處理工藝、廢水的水質(zhì)水量等特點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的選擇與使用。以下結(jié)合多年來(lái)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)幾種氣浮設(shè)備的應(yīng)用情況進(jìn)行介紹，供同行及用戶設(shè)計(jì)、改造、選型時(shí)參考。

1 電解氣浮設(shè)備

　　電解氣浮設(shè)備是用不容性陽(yáng)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(dá)到固-液分離的目的。電解法產(chǎn)生的氣泡尺寸遠(yuǎn)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(shè)備去除的污染物范圍廣，對(duì)有機(jī)物廢水除降低BOD外，還有氧化、脫色和殺菌作用，對(duì)廢水負(fù)載變化的適應(yīng)性強(qiáng)，生成污泥量少，占地少，不產(chǎn)生噪聲。近年來(lái)發(fā)展很快。電解氣浮設(shè)備目前尚存在電解能耗及極板損耗較大，運(yùn)行費(fèi)用較高等問(wèn)題，因此限制了該種設(shè)備的推廣使用。

2 散氣氣浮設(shè)備

　　散氣氣浮設(shè)備是靠高速旋轉(zhuǎn)葉輪的離心力所造成的真空負(fù)壓狀態(tài)將空氣吸入，成為微細(xì)的空氣泡而擴(kuò)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(dá)到固-液分離的目的。形成的浮渣不斷地被緩慢旋轉(zhuǎn)的刮渣板刮出池外。水流的機(jī)械剪切力與擴(kuò)散板產(chǎn)生的氣泡較大（直徑達(dá)1mm左右），不易與細(xì)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(xì)小與絮體的廢水。散氣氣浮設(shè)備氣浮時(shí)間約為30nim,溶氣量達(dá)0.51m³/m³（氣/水）。旋轉(zhuǎn)葉輪周邊線速度約為12.5m/s。
　　該設(shè)備應(yīng)用范圍有油漆、制革、煉油、印染、化學(xué)、乳品加工、纖維生產(chǎn)、造紙、食品飲料、屠宰、紡織、機(jī)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(yùn)行情況見(jiàn)表1。

表1　 散氣氣浮設(shè)備在部分行業(yè)中運(yùn)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(jiàn)，這種氣浮設(shè)備處理廢水水量有限，但對(duì)不可溶性物質(zhì)及懸浮物的處理效果較為明顯。除油效果一般可達(dá)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(xué)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(shè)備

　　水中過(guò)飽和空氣在減壓時(shí)能以微細(xì)的氣泡形式釋放出來(lái)，從而使水中的雜質(zhì)顆粒被粘附而上浮。達(dá)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(guò)飽和溶液，然后減至常壓使空氣析出，稱(chēng)為加壓溶氣氣浮；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(chēng)為真空式氣浮。
　　溶氣真空氣浮設(shè)備是使空氣在常壓或加壓下溶于水中，而在負(fù)壓下析出的氣浮設(shè)備。真空式氣浮設(shè)備優(yōu)點(diǎn)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(jìn)行，絮凝體破壞的可能性小，整個(gè)氣浮過(guò)程所需要的能耗量小。其缺點(diǎn)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(diǎn)是要求有密封的容器，在容器內(nèi)還需要裝有刮渣機(jī)械，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此在工程實(shí)際中使用較少。該設(shè)備可能得到的空氣量因受到能夠達(dá)到的真空度（一般運(yùn)行真空度40kPa）的影響，析出的微細(xì)泡量很有限，且構(gòu)造復(fù)雜，運(yùn)行維修不方便，現(xiàn)已逐步淘汰。

4 加壓溶氣氣浮設(shè)備

　　加壓溶氣氣浮設(shè)備是將清水加壓至（3-4）×10⁵Pa，同時(shí)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(shí)現(xiàn)固-液分離。加壓溶氣氣浮設(shè)備是目前應(yīng)用范圍較為廣泛的一種氣浮設(shè)備。該設(shè)備可以廣泛適用于各類(lèi)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(shè)備主要有空氣飽和設(shè)備、空氣釋放及與廢水相混合的設(shè)備、固-液或液-液分離設(shè)備三部分組成。根據(jù)原水中所含懸浮物的種類(lèi)、性質(zhì)、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(yīng)用廣。與其它氣浮設(shè)備相比，具有以下特點(diǎn)：
　　⑴在加壓條件下，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；
　?、迫苋氲臍怏w經(jīng)驟然減壓釋放，產(chǎn)生的氣泡不僅微細(xì)、粒度均勻、密集度大，而且上浮穩(wěn)定，對(duì)液體擾動(dòng)小，因此特別適用于對(duì)疏松絮凝體、細(xì)小顆粒的固液分離；
　?、枪に囘^(guò)程及設(shè)備比較簡(jiǎn)單，便于管理、維護(hù)；
　?、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(shè)備
　　此種設(shè)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(yīng)用情況見(jiàn)表2。

表2 加壓溶氣組合氣浮的實(shí)際應(yīng)用情況

　　從表2數(shù)據(jù)可以看出，加壓溶氣組合氣浮設(shè)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(shè)備
　　高效淺池氣浮設(shè)備的出現(xiàn)，是氣浮凈水技術(shù)的一個(gè)重大突破。它改傳統(tǒng)氣浮的靜態(tài)進(jìn)水動(dòng)態(tài)出水，為動(dòng)態(tài)進(jìn)水靜態(tài)出水，應(yīng)用“零速原理”，使浮選體在相對(duì)靜止的環(huán)境中垂直浮上水面，實(shí)現(xiàn)固-液分離的。“零速原理”使上浮路程減至小，且不受出水流速的影響，上浮速度達(dá)到或接近理論大值，污水在凈化池中的停留時(shí)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(shè)備體積隨之大幅減小，且可架空、疊裝、設(shè)置于建筑物上，少占地或不占地。隨著布水裝置的旋轉(zhuǎn)，將事先與污水均勻混合的氣泡能十分均勻地充滿整個(gè)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(shè)備是將進(jìn)水口、出水口和氣浮刮渣斗安裝在繞氣浮池中央回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機(jī)上?；剞D(zhuǎn)機(jī)架和刮渣斗均由電機(jī)帶動(dòng)并可無(wú)級(jí)調(diào)速。用同進(jìn)水流速一致的速度旋轉(zhuǎn)。廢水從池中心的旋轉(zhuǎn)進(jìn)水器進(jìn)水，通過(guò)進(jìn)水配水器布水，進(jìn)水配水器的移動(dòng)速度可以和進(jìn)水流速相同。使原水進(jìn)入池內(nèi)產(chǎn)生零速度，按此“零速原理”進(jìn)水不會(huì)對(duì)池內(nèi)水流chan生擾亂。使池內(nèi)顆粒的沉浮在一種超靜的狀態(tài)下進(jìn)行，從而大大提高了氣浮池的效率。螺旋狀的刮泥裝置對(duì)水體的擾動(dòng)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(shè)備相比有以下特點(diǎn)：
　?、挪捎谩皽\池理論”、“零速原理”、“新溶氣機(jī)理”設(shè)計(jì)；
　　⑵水力停留時(shí)間短，只有3-5分鐘，池深不超過(guò)700mm；
　?、俏馀輼O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(yùn)行成本；
　?、任⒓?xì)氣泡與絮粒的沾附發(fā)生于包括接觸區(qū)在內(nèi)的整個(gè)氣浮分離過(guò)程；
　?、蓮?qiáng)制布水，進(jìn)出水都是靜態(tài)的；
　?、是逅呐懦鍪窃诠桃悍蛛x以后進(jìn)行的，浮渣瞬時(shí)隔離排除，水體擾動(dòng)??；
　?、顺鲈搪矢哌_(dá)3%-5%，懸浮物去除率達(dá)99.5%，池底設(shè)有刮泥板，自動(dòng)刮除沉降污泥；
　?、滩捎玫娜軞夤茉O(shè)計(jì)獨(dú)特，體積小，溶氣效率高，操作方便，占地面積??；
　?、驮O(shè)備運(yùn)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(diǎn)的合理選用，保證實(shí)現(xiàn)共聚氣?。?span>
　?、暇哂卸囗?xiàng)調(diào)節(jié)功能，能隨處理水質(zhì)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(shè)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(lǐng)域。和加藥設(shè)備、溶氣設(shè)備、泵等輔助設(shè)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(shí)間只有3-5nim。采用本設(shè)備能大幅度降低和運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)約大量的耕地，當(dāng)用于處理大規(guī)模污水時(shí)尤為顯著。國(guó)內(nèi)外加壓溶氣氣浮處理設(shè)備性能比較和淺池氣浮設(shè)備在造紙工業(yè)的應(yīng)用情況分別見(jiàn)表3、表4。

表3  國(guó)內(nèi)外加壓溶氣氣浮設(shè)備性能比較

表4 高效淺池氣浮設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用情況

　　由表3可見(jiàn)，各項(xiàng)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(shù)指標(biāo)及使用效果更佳。
　　從表4統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，淺池氣浮設(shè)備懸浮物的去除率達(dá)92.8%以上，COD的去除率為65.3%以上，處理設(shè)施對(duì)SS的去除效果較為明顯，此外，數(shù)據(jù)表明淺池氣浮設(shè)備的處理能力在300-850m³/h以上。

4 結(jié)語(yǔ)

　　⑴散氣氣浮設(shè)備處理水量為25-163m³/h，處理廢水量較小，對(duì)不可溶性物質(zhì)及懸浮物的處理效果較為明顯。除油效果一般可達(dá)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(xué)藥劑能使廢水中的COD和BOD去除率在60%以上。
　?、茐毫θ軞饨M合氣浮設(shè)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(xué)藥劑后，處理廢水的COD、SS去除率均在80%左右。
　　⑶淺池氣浮設(shè)備的處理能力在300-850m³/h以上，懸浮物的去除率達(dá)92.8%以上，COD的去除率為65.3%以上，設(shè)備對(duì)SS的去除效果為明顯。同時(shí)設(shè)備水力停留時(shí)間只有3-5分鐘，比其它氣浮設(shè)備占地更少，技術(shù)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(jì)效益。
　?、葘?duì)幾種氣浮設(shè)備的應(yīng)用與比較，建議在廢水處理工藝選擇氣浮設(shè)備時(shí)，應(yīng)根據(jù)廢水的水質(zhì)水量、廢水可回收利用價(jià)值、占地面積、設(shè)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(shí)，可選擇散氣氣浮或壓力溶氣氣浮設(shè)備。廢水處理規(guī)模超過(guò)300m³/h時(shí)應(yīng)考慮選擇淺池氣浮設(shè)備。