污水處理設(shè)備篇：四種氣浮設(shè)備的深度分析

氣浮設(shè)備是一類在水中通入或產(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)備具有投資少、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。

電解氣浮設(shè)備

電解氣浮設(shè)備是用不容性陽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)用較高等問題，因此限制了該種設(shè)備的推廣使用。

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。在部分行業(yè)中的運(yùn)行情況見表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，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。

溶氣真空氣浮設(shè)備

水中過飽和空氣在減壓時(shí)能以微細(xì)的氣泡形式釋放出來，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飽和溶液，然后減至常壓使空氣析出，稱為加壓溶氣氣浮；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。

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廢水處理（尤其是含油廢水處理）、污泥濃縮及給水處理。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；

⑵溶入的氣體經(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；

⑶工藝過程及設(shè)備比較簡單，便于管理、維護(hù)；

⑷特別是部分回流式，處理效果顯著、穩(wěn)定，并能較大地節(jié)約能耗。

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30-150m3/h左右。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”使上浮路程減至最小，且不受出水流速的影響，上浮速度達(dá)到或接近理論最大值，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。

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)水流產(chǎn)生擾亂。與其它氣浮設(shè)備相比有以下特點(diǎn)：

⑴采用“淺池理論”、“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700mm；⑶微氣泡極小，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；⑷微細(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)氣浮分離過程；⑸強(qiáng)制布水，進(jìn)出水都是靜態(tài)的；⑹清水的排出是在固液分離以后進(jìn)行的，浮渣瞬時(shí)隔離排除，水體擾動(dòng)??；⑺出渣含固率高達(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；⑻采用的溶氣管設(shè)計(jì)獨(dú)特，體積小，溶氣效率高，操作方便，占地面積??；⑼設(shè)備運(yùn)行效率高，穩(wěn)定性好，處理量大，一次性投資少；⑽溶氣水和藥劑加入點(diǎn)的合理選用，保證實(shí)現(xiàn)共聚氣?。?/p>

⑾具有多項(xiàng)調(diào)節(jié)功能，能隨處理水質(zhì)水量的變化而變化。

國內(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3、表4。

表3國內(nèi)外加壓溶氣氣浮設(shè)備性能比較

由表3可見，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。

表4高效淺池氣浮設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用情況

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。結(jié)語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。

⑵壓力溶氣組合氣浮設(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的去除效果最為明顯。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。

⑷對(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)備投資等因素綜合考慮，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300m3/h時(shí)應(yīng)考慮選擇淺池氣浮設(shè)備。