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一：气浮的原理

污水处理是现代城市建设中不可或缺的一部分，而气浮技术则是其中一种常用的处理方式。那么，气浮技术在污水处理中的原理是什么呢？

气浮技术是一种物理化学处理方法，通过在水中注入气体，使气泡在水中形成，从而将悬浮在水中的污染物质浮起来，形成泡沫层，然后通过刮板或者其他设备将泡沫层清除掉，从而达到净化水质的目的。

在气浮技术中，通常采用的气体是空气或者氧气，通过气体的注入，使水中的污染物质与气泡发生作用，形成泡沫层。这个过程中，气泡的大小和数量是非常关键的，因为气泡越小，表面积就越大，与污染物质的接触面积也就越大，从而更容易将污染物质浮起来。而气泡的数量则取决于气体注入的速度和压力，一般来说，气体注入速度越快，压力越大，产生的气泡数量也就越多。

除了气泡的大小和数量外，气浮技术中还需要考虑气泡的分布和运动方式。通常情况下，气泡会在水中形成一个泡沫层，这个泡沫层会随着水流的运动而移动，从而将污染物质带到污水处理设备的上部。在这个过程中，泡沫层的厚度和密度也是非常重要的，因为泡沫层越厚，密度越大，就越容易将污染物质浮起来。

总的来说，气浮技术在污水处理中的原理就是通过注入气体，形成气泡，将污染物质浮起来，从而达到净化水质的目的。

在设计中为保证气浮效果，必须注意以下因素的影响：

(1）微气泡的尺寸（决定于溶气方式与释放器的构造）;

(2）气固比﹣﹣即向水中释放的空气量；

(3）进水浓度、工作压力、上浮停留时间；

(4）药剂的作用（混凝沉淀作用）。

以上各因素依废水种类、水质和处理要求而异，也随不同的设计流程而不同，不可一概而论。

二：气浮的类型分类。

气浮方式可分为散气气浮法、溶气气浮法与电解气浮法。

1）散气气浮法

散气气浮法就是靠机械力来切碎细空气的方法。高速旋转的叶轮的离心力所造成的真空负压状态将空气吸入，成为微细的气泡而散于水中。气泡由池底向水面上升并粘附水中的悬浮物一起带至水面。水流的机械剪切力扩散板产生的较大气泡（直径达1mm左右），不易与细小颗粒和絮凝体相吸附，反而易将絮体打碎，因此散气浮不适用于处理含细小颗粒与絮体的废水。而对于含有大油滴的废水，不加入混凝剂，在叶轮散气气浮机中气浮时间30min，溶气量达0.51m3/m3（气/水）。叶轮周边速度为12.5m/s，可使废水含油量由原来的25-mg/L降至9mg/L。

2）溶气气浮法

溶气气浮的原理是利用气泡将待处理水中的污染物质上浮，在水面上或浮渣池中进行隔离和清除。溶气气浮一般分为三个过程：压缩、溶解和气浮。

压缩过程：将空气经过压缩机进行压缩并送入溶气回收池中。压缩机可以是离心压缩机、螺杆压缩机或涡轮压缩机等。通过压缩，空气被压缩成小泡，并溶解在水中。

溶解过程：将加压的水从底部进入溶解池。在溶解池中，通过加压将空气溶解在水中。空气在水中的溶解度取决于水的温度、压力和气体成分等条件。

气浮过程：在气浮池中，水从底部进入，水中的气泡进行上浮，带着污染物和杂质到达水面。在水面上，污染物和杂质会被移除。

溶气气浮的原理基于以下几点：

①气泡的生成和冲浪作用：压缩机将空气压缩成小泡，小泡在水中进行冲浪，造成水的剧烈搅动。这种搅动会带动悬浮物质和微生物等上浮。

②小气泡的诱导作用：小泡粒径小，能在水中形成很强的曳力作用，将污染物质和浮游生物等诱导到小泡表面。

③气泡浮力的作用：气泡浮力满足阿基米德原理，可以将浸泡在水中的污染物质提升到水面之上。气泡的浮力与气泡大小和密度有关，一般来说，气泡越小，浮力越大，而密度越低，浮力也会增加。

④污染物质和气泡的附着作用：气泡具有极强的吸附能力，能将污染物质黏附在气泡表面。这种吸附作用能够有效地切断污染物质与溶液之间的联系，从而避免再度溶解和溶解。

如果先将空气加压使其溶于水中，形成空气过饱和溶液，然后减至常压使空气析出，称为加压溶气气浮；如果将废水在常压下曝气后在真空条件下诱使溶气逸出，称为真空气浮。

加压气浮法又可分为三种类型，即回流加压式、部分进水加压式、全部进水加压式如图所示a、b、c。

回流式加压式

部分进水加压式

全部进水加压式

1-进水泵；2-压力溶气罐；3-气浮释放区；4-表面刮渣板；5-悬浮区；6-澄清区

3）电解气浮法是一种通过电化学反应制造大量微小气泡，利用气泡的浮力将悬浮在水中的物质升起到水面上，再进行分离的水处理技术。其原理和结构如下：

原理-电解气浮法利用电解反应从溶液中释放出大量的氢氧离子，让气体充满了水表面。同时，电解过程中的气体产生了大量的小气泡，气泡顺着一个极板上升到水面，并把上面的悬浮物带起，经过气液分离器得到清洁水。

结构-电解气浮法主要由电解池、气浮池和气液分离器三部分组成。

电解池是将电流通过水中的电解解和产生微小气泡所使用的装置。在电解池中，水中的污染物质被分解成简单的物质，同时生成氢和氧气，电解池中通常用隔板分成阳和阴两个池，同时加上导电常数高且稳定的电解质，如NaCl、CaCl2或氨基酸等。

气浮池是让产生的小气泡与水中的悬浮物质接触并上浮到水面的装置。在气浮池中，电解池中的气体进入气浮池，通过调整气流的速度和压力，能够使气泡变得越来越小，直到变成小到不够大悬浮物质之间脱离的程度，从而把悬浮物质带到水表面，形成污泥层。

气液分离器主要是对由气泡带起的污泥层进行分离的装置。在气液分离器中，污泥层通过自行流向底部，清水从底部顶到水面部，从分离器的上部流出。分离器的底部设置有气泡过滤器，主要是过滤残余的气泡。

综上所述，电解气浮法的原理和结构是利用电化学反应制造大量微小气泡并将其充满水面。通过气泡浮力将溶液中的污染物升起至水面，并经过气液分离器从水中分离出来。通过电解气浮法，能够高效地去除水中的微细悬浮颗粒，有机物和沉淀物等污染物质，达到净水的目的。

（三）压力溶气气浮的相关工艺特点和装置特征

工艺特点：

目前压力溶气气浮法应用最为广泛。与其他的方法相比，它具有以下优点。

①在加压条件下，空气的溶解度大，供气浮用的气泡数量多，能够确保气浮效果。

②溶入的气体经骤然减压释放，产生的气泡不仅微细、粒度均匀、密集度大，而且上浮稳定，对液体扰动微小，因此特别适用于对疏松絮凝体、细小颗粒的固液分离；

③工艺过程即设备比较简单，便于管理、维护。

④特别是部分回流式，处理效果显著、稳定，并能较大地节约能耗。

装置特征：

压力溶气气浮工艺主要由三部分组成，即压力溶气系统、溶气释放系统及气浮分离系统。

（1）压力溶气系统

包括水泵、空压机、压力溶气罐及其他附属设备。其中压力溶气罐是影响溶气效果的关键设备。

空压机供气溶气系统是目前应用最广泛的压力溶气系统。气浮法所需要空气量较少，可选用功率小的空压机，并采取间歇运行方式。此外，空压机供气还可以保证水泵的压力不致有大的损失，一般水泵至溶气罐的压降仅约0.MPa，因此可以节省能耗。为了提高溶气效率，大都采用喷淋填料压力溶气罐。

影响喷淋填料压力溶气罐效率的因素很多，其中主要有填料特征、填料层高度、罐内液位高、液流分布方式和气、液流向以及温度等。

目前对填料压力溶气罐采用的主要工艺参数有：

过流密度~m3/（㎡.d）

填料层高度0.8~1.3m

液位控制高度0.6~1.0m（从罐底计）

溶气罐承压能力0.6Mpa以上

（2）溶气释放系统

一般是由释放器（或穿孔管、减压阀）及溶气水管路所组成。

溶气气浮系统中的溶气释放系统是工艺核心之一，能否有效的去除水中的污染物质，直接与其质量有关。

①溶气器选择与设计

选择溶气器时应考虑废水的特性、流量、压力、水温等因素，并根据这些因素选择适当的装置。容积式溶气器的溶气速度较高，适用于占地面积大的场所，运行成本也相对较低。贴壁式溶气器溶气效率较高、设备体积小，适用于场地较小、运行经济的场所。还可以采用超声波、电解溶气等技术，根据废水水质选择合适的溶气方式和设备。

②溶气剂的选用与管理

溶气气浮法的溶气剂通常为空气、氧气或一氧化碳等气体。根据废水水质，选用适合的气体，空气用途广泛、容易获得，成本相对较低，但氧气溶解度比空气大，能够加快水中的氧化作用。气体储存和供应系统应具备便捷、稳定的特点，管理人员需要对气体的储存、使用等情况进行管理。

③溶气器调节与控制

溶气气浮系统中需要实时监测气体的释放量和运行状态，调节和控制溶气器的溶气速度和压力等参数，以达到最佳溶气效果，同时也可以减少溶气量、控制废水进入气泡密集层。

④溶气气浮设备管理

溶气气浮设备需要定期检查、维护，以确保气体供应系统和溶气器设备正常运行，并避免设备故障和泄漏等问题。对于废水中可能存在的腐蚀、堵塞等问题，需要及时清理和维护，以保证设备的稳定性和运行效率。

⑤溶气释放器的主要工艺参数为：

释放器前管道流速1m/s

释放器的出口流速0.4~0.5m/s

冲洗时狭缩缝隙的张开度5mm

每个释放器的作用范围30~cm

（3）气浮分离系统

气浮分离系统一般可分为三种类型，即平流式、竖流式及综合式。其功能是确保一定的容积与池表面积，使微气泡群与水中絮凝体充分混合、接触、粘附，以及带气絮凝体与清水分离。

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