气浮净水新工艺综述一、气浮法的意义气浮法是一种高效、快速的固液分离或液液分离技术，它是通过某种方式产生大量微气泡，使其与水中密度接近于水的固体或液体杂质微粒粘附，形成密度小于水的气浮聚合体，在浮力作用下上浮至水面形成浮渣而进行固液或液液分离。

与沉淀法比较，气浮法具有如下特点:(1)气浮法的表面负荷可高达40m3/ m2h，水在池中停留时间只需10-20min，并且池深在1.5-2.5m之间，故占地较小，节省基建投资;(2)气浮池具有预曝气作用，出水和浮渣都含有一定量的氧，有利于后续生化处理或再利用，泥渣不易腐化;(3)对那些很难用沉淀法去除的低温低浊含藻水，用气浮法处理的时间短、效率高，甚至还可去除原水中的浮游生物，并且出水水质好;(4)浮渣含水率比沉淀污泥含水率低，比沉淀池污泥体积少2-10倍，有利于污泥的后续处理，而且表面刮渣也比池底排泥方便;(5)通过加入不同的浮选剂可以回收利用有用物质，沉淀则很难实现;(6)气浮法所需药剂量比沉淀法节省；（7）对细小颗粒及飘轻絮体捕获效率高（对微小絮体颗粒去除率可达80%-90%，对藻类去除率可达50%-80%）。

但是气浮法电耗较大，处理每吨废水比沉淀法多耗电约0.02-0.04kw/h。

二、气浮净水新工艺1、传统的加压溶气气浮的改进1.1溶气泵溶气气浮装置溶气泵溶气气浮装置将气浮系统优化,不需另设循环泵、空压机、溶气罐,直接采用多相流体泵实现吸气、溶气过程。

通过多相流混合泵所具有的特殊结构叶轮的高速旋转剪切作用,将吸入的空气剪切为直径微小的气泡,随后在泵的高压下溶于水,并在随后的减压阶段,溶解的气体以微气泡的形式释放出来。

该装置气泡产生设备简单,运行稳定,管理方便,但一般仅适用于小规模净水工程,较大型净水工程仍采用DAF工艺。

1.2高效加压溶气气浮工艺高效加压溶气气浮(SUPR- DAF)设施包括SUPRDAF主机、DR稳压器、引流器等。

工艺流程如图。

高效加压溶气气浮工艺(SUPR-DAF)工作原理:污水通过一个简单的引流装置进入DAF 主机, 主机上有一吸气口(可调), 吸入一定量的空气, 气、水在主机内进行充分的混合, 进入到稳压器内, 通过稳压器连续稳定的产生微细气泡, 气泡上浮时与悬浮物碰撞、吸附, 一起浮出水面, 形成浮渣。

SUPR-DAF溶气气浮系统特点: 高效加压溶气气浮工艺系统边吸水、边吸气, 设备内加压混合, 气液溶解效率高, 吸入的空气能100%溶解, 产生微细气泡的直径≤30μm。

最关键的是该系统与现有的污水处理流程不发生直接的关系。

它直接从浮选池的出水管上取水, 溶气后送到浮选池的入口, 不受污水处理厂水量波动的冲击影响, 保证了后续工艺的平稳运行, 提高了整个污水处理厂的出水水质。

1.3射流气浮工艺射流气浮装置是近年来出现的一种污水处理设备。

污水从喷嘴高速喷出时,在喷嘴的吸入室形成负压,气体被吸入;在混合段,污水携带的气体被剪切成微细气泡;在气浮池中,油珠和固体颗粒附着在气泡上上浮。

射流气浮装置能耗仅相当于机械搅拌叶轮气浮的二分之一,产生气泡直径小,且制造、安装、维修方便,具有很好的应用前景。

将压缩空气溶气改为喷射吸气溶气,从而加速了空气的溶解,缩短了溶气时间,同时降低了能耗。

水射器可替代空压机加气,水自水泵加压后,部分回流至水泵,在水泵压水管道和进水管道间形成回路。

在回流管上安装水射器,由水射器吸入空气,空气和水在水泵内初步混合,大气泡得到一定程度的破碎,输至溶气罐形成溶气水(压力由水泵控制,维持在0. 13～0. 14 MPa) ,再通过管道输送至气浮池。

和空压机加压溶气相比,节省了设备投资和运行费用。

溶气罐内不装填料,也不需控制水位, 操作简便,气浮效果稳定。

采用水射流技术,吸气量稳定,水与气体混合充分,粒子和气泡的碰撞在下导管中进行,分离过程在柱体内进行,为紊流碰撞、静态分离创造了良好的条件,是一种有发展前途的高效设备。

1.4斜板溶气气浮李福勤等人在斜板溶气气浮处理油田采出水的试验研究中发现（1）分离区斜板的加入，可以使絮体在斜板内部浮上的过程中发生二次絮凝反应，增大颗粒的尺寸，提高分离效率，改善出水水质。

（2）最佳斜板间距为60mm，当变宽或者变窄都会因为水力条件的影响而最终影响出水水质。

（3）加入斜板后，高效溶气气浮处理油田采出水效果好，出水水质稳定，在R＝30％时，出水中油和SS的质量浓度分别不大于9和14mg／L，达到《石油化工水污染物排放标准》（GB428119－1984）的最高容许排放浓度的第一级排放标准。

2、高效浅层气浮工艺高效浅层气浮装置的出现, 是气浮净水技术的一个重大突破。

该装置改传统气浮的静态进水动态出水,为动态进水静态出水,应用“零速原理”使上浮路程减至最小,使浮选体在相对静止的环境中垂直浮上水面,实现固液分离。

废水从池中心的旋转进水器进入配水器,配水器的移动速度和进水流速相同,方向相反,使原水进入水池内时产生零速度,从而进水不会对池内水流产生扰动,池内颗粒的沉浮在一种静态下进行,大大提高了气浮池的效率。

如图所示，原水从图中的整流区被放入浮选区的气浮槽时, 整流区自身以原水的出流速度并与其相反的方向周转, 此时, 就创造了水流速为零的零流速状态。

“零速原理”使上浮路程减至最小,且不受出水流速的影响,上浮速度达到或接近理论最大值,污水在净化池中停留的时间由传统气浮的30～40 min 减至仅需3～5 min ,极大地提高了处理效率,设备体积随之大幅减小,且可架空、叠装、设置于建筑物上,少占地或不占地。

随着布水装置的旋转,事先与污水均匀混合的气泡能十分均匀地充满整个净化池,几乎不存在气浮死区和气泡不均匀区,从而大大提高了净化效率。

浅层气浮设备是将进水口、出水口和气浮刮渣斗安装在绕气浮池中央回转的回转机架上。

螺旋状的刮渣装置对水体的扰动小,且刮起的仅为已充分分离的浮渣,含固率高。

总的来说，高效浅层气浮工艺的特点有(1) 待处理水停留时间较短, 仅为3min;(2) 处理效率高, 尤其是处理高浊度水;(3) 单位面积的处理量为250m3/m2·d, 处理能力大;(4) 可以设置为多层, 并可以直接设置在地面上或架空设置, 占地面积小;(5) 有效水深约0.4m, 且与处理能力基本无关, 构筑物总高度降低。

同时据介绍,现在气浮装置产生的微小气泡平均直径仅约1μm,为以往的几十分之一,微气泡总比表面积与传统比增大400余倍,加上溶气量能达到理论的最大值且无浓度梯度。

气泡在水中参与部分布朗运动,极为有利于气泡内氧分子向水中扩散,因而曝气效果将高出许多倍,所以有着较强的污水处理能力。

戴罗根研究的用超效浅层气浮处理制浆中段污水的中试运行效果中，发现超效浅层气浮装置及工艺用于制浆中段废水的处理是可行的。

主要优点是处理工艺简单,操作方便,处理效率快。

优势主要在出水SS去除方面效率高达97% ,且脱色效果明显好于生化法处理出水,处理后排水感官效果特别好。

而COD的去除效果与传统的活性污泥法相比略有差别。

该废水处理设备及工艺在对溶解性COD去除方面有一定的处理能力,但与传统生化法相比因化学品的消耗加大,产生较多成本上故尚不占优势。

从长期运行考虑传统的生化处理对制浆中段水的处理较为理想。

但此工艺亦可考虑作为活性污泥处理工艺的预处理系统来配置。

在一定条件下,该工艺可应用于制浆中段废水的处理或制浆造纸混合废水的处理。

在COD的不太高或处理难度不大的前提下。

可取得投资、时间、成本方面的综合优势,不失为一种较了的选择路线之一。

中试工艺污水处理工艺流程,如图所示。

3、涡凹气浮工艺CAF 涡凹气浮装置因其具有投资少、占地小、能耗低、操作和维修简便等优点,在水处理工程中也得到了很好的应用。

涡凹气浮(CAF) 的充气率比溶气气浮(DAF) 的充气率高,而且气泡直径小于溶气气浮,因而废水中悬浮物、油脂的上浮速度快,去除效率高。

由于涡凹气浮法没有能耗高的空气压缩机和压力水泵,运行费用低。

涡凹气浮系统的工作原理是污水流经曝气机涡轮, 涡轮利用高速旋转产生的离心力, 使涡轮轴心产生负压, 吸入空气, 由于曝气涡轮的特殊结构设计, 空气沿涡轮的四个气孔排出, 并被涡轮叶片打碎, 从而形成大量微小的气泡。

通过独特的涡凹曝气机将“微气泡”直接注入污水而不需要进行事先溶气, 然后通过散气叶轮把“微气泡”均匀地分布在水中。

这些微气泡便附着在污水中絮凝了的胶体、细小纤维等悬浮物上, 上浮并维持漂浮在水面。

这些漂浮在水面的物质随水向前移动, 被污泥刮板浓缩刮运清除。

处理后的达标水经溢流口排出,回用或排放。

如图显示了涡凹气浮池的基本构造。

涡凹气浮应用在污泥浓缩上, 具有以下特点:( 1) 浓缩效果好;( 2) 污泥回收率高;( 3) 运行管理简单;( 4) 运行费用低;( 5) 污泥停留时间短;( 6) 无污泥中磷的释放, 有利于污水处理厂对出水的TP控制。

CAF涡凹气浮系统的工作原理完全不同于DAF（压力溶气气浮）。

它是通过特制的曝气机来产生微气泡的，因此不需要空压机、循环泵、压力溶气罐、释放器或喷嘴、絮凝剂预反应池等附属设备。

尽管DAF也用来去除废水中的SS、油和COD，但DAF存在着许多缺点和操作上的问题。

由于CAF产生的微气泡是DAF的4倍，确定CAF的尺寸只需要考虑流量这一参数，不像DAF还需要考虑污染物的浓度。

总的来说，CAF的优点有：(1)操作简单，没有复杂的机器设备，自动化程度高，不需要过多的人工参与。

(2)效率高。

(3)投资省，为CAF配套的土建工程和附属设备特别少，从而大大减少污水处理的投资费用。

(4)运行费用低，CAF系统的能耗特别低，例如：每小时处理150 t 水CAF设备的功率只有3HP(2.25 kW)，仅相当于DAF的1/8-1/10，节省运行成本的40%-90%。

(5)配套完整性好，占地面积小，地面、地下或高处皆可安装。

(6)消除臭气。

(7)无噪音。

4、电凝聚气浮技术电凝聚气浮技术是在外电压的作用下，利用可溶性阳极（牺牲阳极）电解废水，在阳极产生胶体絮凝剂(如Al3+、Fe3+)，能使废水中的胶体有机粒子、微细固体悬浮物凝聚成团，通过阴极、阳极产生的H2、O2等微小气泡把絮团通过气浮除去，使废水中的COD、SS 等有效降低，从而净化废水的一种处理方法。

电化学方法治理废水一般无需添加化学药品，设备体积小，占地少，操作简便灵活，污泥量少，后处理极为简单，通常被称为清洁处理法，电凝聚气浮技术作为电化学技术之一，是一种有竞争力的废水处理方法，与传统混凝法相比，该技术具有两个显著特点：停留时间短和浮渣含水率低。

但是电凝聚气浮方法一直存在着能耗大，电极消耗快，成本较高等不足。