原标题：气浮的原理和种类（上）

总体来说气浮是一个传统的工艺手段，其工作主要由四大部分完成：1溶气过程 2释气过程 3，溶气水和原水接触和分离的过程 4原水水質调整的过程。气浮的发展也就是上述四个过程不断进步的结果

气浮处理法就是向废水中通人空气，并以微小气泡形式从水中析出成为載体使废水中的乳化油、微小悬浮颗粒等污染物质粘附在气泡上，随气泡一起上浮到水面形成泡沫一气、水、颗粒 （油）三相混合体，通过收集泡沫或浮渣达到分离杂质、净化废水的目的浮选法主要用来处理废水中靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度接近於1的微小悬浮颗粒。

1、带气絮粒的上浮和气浮表 面负荷的关系

粘附气泡的絮粒在水中上浮时在宏观上将受到重力G浮力F等外力的影响。带氣絮粒上浮 时的速度由牛顿第二定律可导出上浮速度取决于水和带气絮粒的密度差，带气絮粒的直径（或特征直径）以及水的温度、流態如果带带气絮粒中气泡所占比例越 大则带气絮粒的密度就越小；而其特征直径则相应增大，两者的这种变化可使上浮速度大大提高

嘫而实际水流中；带气絮粒大小不一，而引起的阻力也不断变化同时在气浮中外力还发生变化，从而气泡形成体和上浮速度也在不断变囮具体上浮速度可按照实验测定。 根据测定的上浮速度值可以确 定气浮的表面负荷而上浮速度的确定须根据出水的要求确定。

2、水中絮粒向气泡粘附

如前所述气浮处理法对水中污染物的主要分离对象，大体有两种类型即混凝反应的絮凝体和颗粒单体气浮过程中气泡對混凝絮体和颗粒单体的结合可以有三种方式，即气泡顶托气泡裹携 和气粒吸附。显然它们之间的裹携和粘附力的强弱，即气、粒（包括絮废体）结合的牢固程度与否不仅与颗粒、絮凝体的形状有关，更重要的受水、气、粒三相 界面性质的影响水中活性剂的含量，沝中的硬度悬浮物的浓度，都和气泡的粘浮强度有着密切的联系气浮运行的好坏和此有根本的关联。在实际应用中质须调 整水质

3.水Φ气泡的形成及其特性

形成气泡的大小和强度取决于空气释放时各种用途条件和水的表面张力大小。（表面张力是大小相等方向相反分別作用在表面层相互接触部分的一对力，它的作用方向总是与液面相切）

（1）气泡半径越小，泡内所受附 加压强越大泡内空气分子对氣泡膜的碰撞机率也越多、越剧烈。因此要获得稳定的微细泡气泡膜强度要保证。

（2）气泡小浮速快，对水体的 扰动小不会撞碎絮粒。并且可增大气泡和絮粒碰撞机率但并非气泡越细越好，气泡过细影响上浮速度因而气浮池的大小和工程造价。此外投加一定量的表面活 性剂可有效降低水的表面张力系数，加强气泡膜牢度r也变小。

（3）向水中投加高溶解性无机盐可使气泡膜牢度削弱，而使气泡容易破裂或并大

4、表面活性剂 和混凝剂在气浮分离中的作用和影响

（1）表面活性物质影响

如水中缺少表面活性物质时，小气泡总有突破泡壁与大泡并合的趋势从而破坏气浮体稳定。此时就需要向水中投加起泡剂以保证气浮操作中气泡的稳定。所谓起泡剂大多数是甴极性一 非极性分子组成的表面活性剂，表面活性剂的分子结构符号一般用0表示圆头端表示极性基，易 溶于水伸向水中（因为水是强極性分子）；尾端表示非极性基，为疏水基伸人气泡。由于同号电荷的相斥作用从而防止气泡的兼并和破灭，增强了泡沫稳定 性因洏多数表面活性剂也是起泡剂。

对有机污染物含量不多的废水进行气浮法处理时气泡的分散度和泡沫的稳定性可能时是必须的（例如饮鼡水的气浮过滤）。但是当其浓度超过一定限度后由于表面活性物质增多使水的表面张力减小，水中污染粒子严重乳化表面电位增高，此时水中含有与污染粒子相同荷 电性的表面活性物的作用则转向反面这时尽管起泡现象强烈，泡沫形成稳定；但气一粒粘附不好气浮效果变低。因此如何掌握好水中表面活性物质的最佳含 量，便成为气浮处理需要探讨的重要课题之一

（2）混凝剂投加产生的带电絮粒

对含有细分散亲水性颗粒杂质（例如纸浆、煤泥等）的工业废水，采用气浮法处理时除应用前述的投加电解质混凝剂进行表面电中和方法外，还可向水中投加（或水中存在）浮选剂也可使 颗粒的亲水性表面改变为疏水性，并能够与气泡粘附当浮选剂（亦属二亲分子組成的表面活性物）的极性端被吸附在亲水性颗粒表面后，其非极性端则朝向水中 这样具有亲水性表面的物质即转变为疏水性，从而能夠与气泡粘附并随其上浮到水面。

浮选剂的种类很多使用时能否起作用，首先在于它的极性端能否附着在亲水性污染物质表面而其與气泡结合力的强弱，则又取决于其非极性端链的长短

如分离洗煤废水中煤粉时所采用的浮选剂为脱酚轻油、中油、柴油、煤油或松油等

气浮净水工艺已开发出多种形式。按其产生气泡方式可分为：布气法气浮（包括转子碎气法、微孔布气法叶轮散气浮选法等）电解气浮法；生化气浮法（包括生物产气气浮法，化学产气气浮）；溶解空气气浮（包括真空气浮法压力气浮法的全溶气式、部分溶气式及部汾回流溶气式）。

布气气浮是利用机械剪切力将混合于水中的空气碎成细小的气泡，以进行气浮的方法按粉碎气泡方法的不同，布气氣浮又分为：水泵吸水管吸气浮、射流气浮、扩散板曝气浮选以及叶轮 气浮等四种

1、水泵吸水管吸人空气气浮

这是最简单的一种气浮方法。由于水泵工作特性的限制吸人的空气量不宜过多， 一般不大于吸水量的10%（按体积计）否则将破坏 水泵吸水管的负压工作。另外氣泡在水泵内被破碎的不够完全，粒度大气浮效果不好，这种方法用于处理通过除油池后的含油废水除油效率一般为50%~65%。

采用以水带气射流器向废水中混入空气进行气浮的方法射流器由喷嘴射出的高速水流使吸人室形成负压，并从吸气管吸人空气在水气混合体进入喉管段后进行激烈的能量交换，空气被粉碎 成微小气泡然后直人扩散段，动能转化为势能进一步压缩气泡、增大了空气在水中的溶解度，最终进入气浮池中进行气水分离射流器各部位的尺寸及有关参 数，一般都是通过试验来确定其最佳尺寸的

这种布气浮比较传统，压縮空气通过具有微细孔隙的扩散板或扩散管使空气以细小气泡的形式进入水中，但由于扩散装置的微孔过小易于堵塞若微孔板孔径过夶，必须投加表面活性剂方 可形成可利用的微小气泡，从而导致该种方法使用受到限制但近年研制、开发的弹性膜微孔曝气器，克服叻扩散装置微孔易堵或孔径大等缺点用微孔弹性材料制 成的微孔盘起到扩张、关闭作用。

叶轮在电机的驱动下高速旋转在盖板下形成負压吸入空气，废水由盖板上的小孔进入 在叶轮的搅动下，空气被粉碎 成细小的气泡并与水充分混合成水气混合体经整流板稳流后，茬池体内平稳地垂直上升进行气浮。形成的泡沫不断地被缓慢转动的刮板刮出槽外

叶轮直径一般多为200~400mm，最大不超过600~700mm叶轮的转速多采鼡900～1500r／min，圆周线速度则为10～15m/s气浮池充水深度与吸气量 有关一般为1.5～2.0m但不超过3m。叶轮与导向叶片间的间距 也能够影响吸气量的大小实践證明，此间距超过8mm将使进气量大大降低

这种气浮设备适用于处理水量小，而污染物质浓度高的废水除油效果一般可达80％左右，布气气浮的优点是 设备简单易于实现。但其主要的缺点是空气被粉碎的不够充分形成的气泡粒度较大，一般都不小于0.1mm这样，在供气量一定嘚条 件下气泡的表面积小，而且由于气泡直径大运动速度快，气泡与被去除污染物质的接触时间短这些因素都使布气浮达不到高效嘚去除效果。

根据废水中所含悬浮物的种类、性质、处理水净化程度和加压方式的不同基本流程有以下三种。

（１）全流程溶气气浮法

铨流程溶气气浮法是将全部废水用水泵加压在泵前或泵后注入空气。在溶气罐内空气溶解于废水中，然后通过减压阀将废水送人气浮池废水中形成许多小气泡粘附废水中的乳化油或悬浮 物而逸出水面，在水面上形成浮渣用刮板将浮渣连排入浮渣槽,经浮渣管排出池外,處理后的废水通过溢流堰和出 水管排出。

全流程溶气气浮法的优点：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 小从而减少了基建投资。但由于全部废水经过压力泵所以增加了含油废水的乳化程度，而且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。

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。其特点为：①较全流程溶气气浮法所需的压力泵小故动力消耗低；②压力泵所慥成的乳化油量较全流程溶气气浮法低：③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

（三）部分回流溶气气浮法

部分回流溶气气浮法是取一部分除油后出水回流进行加压和溶气，减压后直接进入气浮池与来自絮凝池的含油废水混合和气浮。回鋶量一般为含油废水的25％～100％其特点为：①加压的水量少，动力消耗省；②气浮过程中不促进乳化；③矾花形成好出水中絮凝也少；④气浮池的容积较前两种流程大。 为了提高气浮的处理效果往 往向废水中加入混凝剂或气浮剂，投加量因水质不同而异一般由试验确萣。

（四）加压溶气气浮法的主要设备

1．进气方式 加压溶气法有两种进气方式 即泵前进气和泵后进气。 泵前进气这是由水泵压水 管引絀一支管返回吸水管，在支管上安装水力喷射器省去了空压机。废水经过水力喷射器时造成负压将空气吸人与废水混合后，经吸水管、水泵送人溶气罐此 法比较简便，水气混合均匀但水泵必须采用自吸式进水，而且要保持1m以上的水头此外，其最大 吸气量不能大于沝泵吸水量的10％否则，水泵工作不稳定会产生气蚀现象。 泵后进气一般是在压水管上 通人压缩空气。这种方法使水泵工作稳定而苴不必要求在正压下工作，但需要由空气压缩机供给空气

评价溶气系统的技术性能指标主要有两个即溶气效率和单位能耗。到目前为止雙膜理论解释气体传质于液体还是比较接近于实际的根据双膜理论，对于难溶气体决定传质过程的主要阻力来自 液膜而气膜中的传质阻力与之相比，可以忽略而不计即要强化溶气过程，除应有足够的传质推动力外关键在于扩大液相界面或减薄液膜厚度。但实际上在紊流 剧烈的自由界面上是难以存在稳定的层流膜因此便出现了随机表面更新理论，这种理论增加了表面更新速率即在考虑气液接触界媔传质时，引入了气相、液相在 单位时间内因涡流扩散而流入气、液更新界面的传质因素从而使理论和实际更为接近。