气浮工艺和加压溶气气浮的原理和设计要点

气絮在接触室内通过浮力、重力和水流阻力的平衡作用后，得到了向上的上升速度u。进入分离区后，受到两个力的作用。一种是水流扩散后，被水平推力产生的水平方向的流速u推动。二是底部溢出引起的向下流速u之下。这两种流速的合计速度和方向决定了注意到的絮凝物是上浮除去还是被水流卷入排出。其中关于上升或下降的速度，取决于将合成速度u与纵轴一致地投影的大小。这个速度会影响浮子的处理效果。絮体大小、气泡大小、气浮池体中水流向下的速度三者直接影响合成向上速度。合成向上的速度越大，气浮去除效率越高，气浮池体尺寸越小，工程整体成本越低。要想提高上浮效果，首先在游泳池体中尽量降低u的下面。这可以通过扩大底部径流面积、提高水的均匀性来实现，随着底部的均匀集流、径流，到池前端u的水流几乎为零，这有利于浮力小的气絮的分离；为了尽早实现上浮去除，需要尽可能降低u型平面。这可以通过放大气浮的横截面来实现。其次处理絮体大小，加药混合，与絮体反应完成，要注意以下几个方面：药剂品种、剂量、药剂与污水混合时间和混合强度、给药点、药剂与污水反应时间和反应强度、产生的絮体大小另外，还控制溶解气体体系中气泡的大小。

立式气浮池分离区颗粒的运动状态与平流式相似。但其水平向分速要小得多，且随着径向距离的增加，断面迅速展宽，u平均迅速变小。尤其是纵流式流速转折政变不大，絮凝物主要受向上水流推动力的惯性作用，颗粒向上分速增大，因此带气絮凝物与水体的分离条件优于平流式。但采用何种形式，需要综合评价各方面条件后才能确定。

电解气浮工艺流程

用电解浮法电解废水时，阴极产生大量氢气泡，氢气泡直径很小，为20~100微米，它们起到气浮剂的作用。废水中的悬浮粒子附着在氢气泡上并随之上浮，达到了净化废水的目的。与此同时，阳极上电离形成的氢氧化物起到絮凝剂的作用，有助于废水中污泥物的上浮和下沉。

电解浮法的优点是产生大量小气泡；利用可溶性阳极时，采用气浮过程和絮凝过程相结合进行；装置结构简单，是一种新型的废水净化方法。

这是近年来水处理领域首次出现的两种工艺，因为该方法设备简单；易于管理；由于运行条件容易控制，装置紧凑，效果良好，发展迅速。(七)浮法设计与计算

1.设计要点和注意事项

1)充分研究和讨论被处理水的水质状况，分析采用气浮工艺的合理性和适用性

2)有条件的，应当对需要处理的废水进行必要的气浮小型试验或者模型试验。根据试验结果选择适当的溶解气体压力及回流比(溶解气体水量与被处理水量之比)。通常，溶解气体压力采用0.2~0.4MPa，回流比在5%~100%之间，回流比的确定应与悬浮物的浓度联系起来。浓度高则回流比大，浓度小时则回流比小。

3)根据试验时选定的絮凝剂种类、投加量、絮凝时间、反应程度等确定反应形式及反应时间。一般沉淀反应时间优选为2-30分钟；

4)确定气浮池的池型，应根据处理水质要求、净水工艺与前后处理构筑物的联系、周围地形与构筑物的协调、施工难易程度和成本等因素综合考虑。反应池应该与气浮池一起建设。为了不打碎絮凝物，必须注意构筑物的连接方法。进入人气浮池接触室流速应控制在0.1m/s以内；

5)接触室必须为气泡和絮体提供良好的接触条件，同时宽度必须考虑设置和检查的要求。水流的上升流速通常为10~20mm/s:水流在室内的滞留时间不应小于60秒。

6)与腔室内接触的溶气器，应根据确定的回流量、溶气压力及各种型号溶气器的作用范围，选择如下：

7)气浮分离室根据带气絮的气浮分离难易程度和水质的处理要求。选择水流(向下)流速，一般为1.5~3.0mm/s，即分离室表面负荷率为5.4~10.8m3/(m2.h)；

8)气浮池有效水深一般取2.0~2.5m，池水流滞留时间一般取10~20min；

9)对气浮水池长宽比没有严格要求，一般每格宽不大于10m，水池长不大于15m为宜；

10)气浮池排渣一般采用刮板定期排除。集渣槽可以设置在池的一端或两端。渣土机行走速度应控制在5m/min以内；

11)气浮池集水应力求均匀，一般采用穿孔集水管，集水管最大流速应控制在0.5m/s左右；

2.程序设计

1)进行实验室或者现场试验；

由于废水种类繁多，即使是同一类型的废水，水质变化也很大。通常的设计参数也只是经验统计值。因此，可靠的方法最好采用实验室或现场小型试验所得结果作为设计依据。

2)在对设计方案进行现场勘察及各种资料综合分析的基础上，确定主体设计方案。溶气方式采用全溶气式还是部分回流式；

气浮池型选择平流式或纵流式，呈圆形、方形或矩形；

气浮前或后构筑物需要预处理或后处理吗？那种形式怎么样？怎么联系？

浮渣处理和处置途径

工艺流程及平面布置的初步确定和合理性分析。

3)设计计算(一般不包括处理构筑物的通常计算))))))))))))))设计计算))))设计计算))))652)

4)提供废水性质。详细表格见后面的附表。

(八)浮法主要设备设计

1.气体溶解器

1)释放气体完全，0.15MPa以上可释放溶解气体量的99%左右；

2)可在低压下工作，0.2MPa以上可获得良好的净水效果，节约能耗。

3)释放的气泡细小，气泡平均直径20-40微米，气泡密集，附着性能良好。

2.压力气罐

溶解气体效率达到80%以上

(九)技术经济分析

由于净水工艺中使用沉淀法已有多年，人们不得不采用浮法自然地与沉淀法进行比较。其实，两种方法各有特点，对于轻浮杂质宜采用溶解气浮法；密度较大的杂质宜采用沉淀法。通常，通过给药、混合反应形成的絮凝物，当悬浮速度快于沉淀时，优选选择浮法。因为浮法占地面积小(沉淀法的1/8(1/2)，水池容积也小)，沉淀法1/8-1/4)，处理后出水水质好，浊度和SS低，而且溶解氧高，排放的浮渣含水率远远低于沉淀法排放的污泥污泥体积比为1/10-1/2，给污泥的进一步处理和处置带来了很大的方便和费用节约。

部分废水含有可同时沉降、可漂浮的杂质，单独使用气浮或沉淀效果不理想。此时，可以将沉淀与气浮相结合，发挥各自的优点，不仅提高了处理效果，而且节约了投资和运行成本。

生产实践表明，气浮池不仅在除色、除浊上优于沉淀池，而且在污水的COD、木质素、氧提取等方面也表现出独特的优点，成本低于平流沉淀池、斜管沉淀池、水力或机械加速澄清池，其运行费用也略低。

浮法净水因其独特的优点而日益发展，要充分发挥其特点，目前应着重在以下三个方面进行研究开发。

1.气泡进一步细化。

众所周知，在相同的出气量条件下，产生的微泡越细，气泡个数越多越密集，附着絮凝物越小，净水效果越好，另外形成的浮渣也越稳定。所以。研究气泡平均直径更小的溶解气体释放器是目前提高气浮净水技术的一种方法。不仅可以提高现有净水对象的去除效果，而且可以扩大浮子式净水的应用范围。

2.直接切割气体制造微泡

溶解气体浮法的净水存在两个问题。第一，压力溶解气体相对于能量消耗较大；第二，溶水量的加入会增大气浮池内的水力负荷，给分离带来困难。解决这两个问题的理想方法是研制一种布气装置，通过将气体切割成稳定、细小、密集的微泡群，可以直接产生微泡，大大降低能耗，且不增加气浮池容积。直接布气法虽然难度大，但却是最具吸引力的研究方向。

3.固、液分离技术。

为了提高固液分离技术，充分发挥气浮净水的优势，除了进一步细化上述气泡和采用直接布气法外，改善固液分离效果也是一个重要方面。因为气浮净水的最终目的还是为了提高分离效果。将电凝聚气体悬浮的泡沫、絮凝物同时形成、凝聚的概念引入压力溶解气浮法，有可能大大提高分离效果。这个概念可以称为共凝聚气浮。为了适应共凝聚气浮，应该开发一种新型溶解气释放器，能够延缓高度密集的超细气泡的释放，在与给药混合后的一次反应水，准确地说是与微粒尚未形成时的水充分混合时，两者同时生长，即超细气泡和微粒同时这样形成的充气絮体在上浮过程中不仅不会因剪切力的影响导致气泡脱落下沉，而且上浮快，悬浮物稳定，消耗的空气量最少。因此，共凝聚气浮是一个很有前景的研究方向。

4.如何妥善解决粘附强度问题，也是当前亟待解决的问题之一。

浮法作为物化法，不仅要提高细小度、密集度、稳定性等气泡质量，而且要充分重视絮体的性能改善。如果能得到僧水性、吸附性高的絮凝物，将大大有助于提高气浮净水的效果。因此，研究供气浮用絮凝剂和助凝剂也是一个迫切的问题。

就像沉淀技术的发展离不开沉淀理论的研究一样，气浮技术的发展也需要气浮理论的指导。更何况气浮研究的对象是液、固、气三相体系，比沉淀更复杂。气泡的结构和特性、气泡尺寸的正确选择和控制、气泡与絮体的附着条件有待深入研究。一些理论新概念和假设还必须通过进一步的实验逐一验证和确认。因此，气浮净水技术并不是已经建成的，还有许多问题等待着我们的研究突破。