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(一)基本概念
氣浮處理法會是向廢水中通人空氣，并以微小氣泡形式從水中析出成為載體，使廢水中的乳化油、微小懸浮顆粒等污染物質(zhì)粘附在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，形成泡沫——?dú)?、水、顆粒(油)三相混合體，通過收集泡沫或浮渣達(dá)到分離雜質(zhì)、凈化廢水的目的。浮選法主要用來處理廢水中靠自然沉降或上浮難以去除的乳化油或相對密度接近于1的微小懸浮顆粒。
(二)氣浮的基本原理
1.帶氣絮粒的上浮和氣浮表面負(fù)荷的關(guān)系
粘附氣泡的絮粒在水中上浮時，在宏觀上將受到重力G和浮力F等外力的影響。帶氣絮粒上浮時的速度由牛頓第二定律可導(dǎo)出，上浮速度取決于水和帶氣絮粒的密度差，帶氣絮粒的直徑(或特征直徑)以及水的溫度、流態(tài)。如果帶氣絮粒中氣泡所占比例越大則帶氣絮粒的密度會越小;而其特征直徑則相應(yīng)增大，兩者的這種變化可使上浮速度大大提高。
然而實(shí)際水流中；帶氣絮粒大小不一，而引起的阻力也不斷變化，同時在氣浮中外力還發(fā)生變化，從而氣泡形成體和上浮速度也在不斷變化。具體上浮速度可按照實(shí)驗(yàn)測定。根據(jù)測定的上浮速度值可以確定氣浮的表面負(fù)荷。而上浮速度的確定須根據(jù)出水的要求確定。
2.水中絮粒向氣泡粘附
如前所述，氣浮處理法對水中污染物的主要分離對象，大體有兩種類型即混凝反應(yīng)的絮凝體和顆粒單體。氣浮過程中氣泡對混凝絮體和顆粒單體的結(jié)合可以有三種方式，即氣泡頂托，氣泡裹攜和氣粒吸附。顯然，它們之間的裹攜和粘附力的強(qiáng)弱，即氣、粒(包括絮體)結(jié)合的牢固程度與否，不僅與顆粒、絮凝體的形狀有關(guān)，更重要的受水、氣、粒三相界面性質(zhì)的影響。水中活性劑的含量，水中的硬度，懸浮物的濃度，都和氣泡的粘浮強(qiáng)度有著密切的聯(lián)系。氣浮運(yùn)行的好壞和此有根本的關(guān)聯(lián)。在實(shí)際應(yīng)用中須調(diào)整水質(zhì)。
3.水中氣泡的形成及其特性
形成氣泡的大小和強(qiáng)度取決于空氣釋放時各種用途條件和水的表面張力大小。(表面張力是大小相等方向相反，分別作用在表面層相互接觸部分的一對力，它的作用方向總是與液面相切。)
(1)氣泡半徑越小，泡內(nèi)所受附加壓強(qiáng)越大，泡內(nèi)空氣分子對氣泡膜的碰撞機(jī)率也越多、越劇烈。因此要獲得穩(wěn)定的微細(xì)泡，氣泡膜強(qiáng)度要保障。
(2)氣泡小，浮速快，對水體的擾動小，不會撞碎絮粒。并且可增大氣泡和絮粒碰撞機(jī)率。但并非氣泡越細(xì)越好，氣泡過細(xì)影響上浮速度，因而氣浮池的大小和工程造價。此外投加一定量的表面活性劑，可有效降低水的表面張力系數(shù)，加強(qiáng)氣泡膜牢度，r也變小。
(3)向水中投加高溶解性無機(jī)鹽，可使氣泡膜牢度削弱，而使氣泡容易破裂或變大。
4、表面活性劑和混凝劑在氣浮分離中的作用和影響
(1)表面活性物質(zhì)影響
如水中缺少表面活性物質(zhì)時，小氣泡總有突破泡壁與大泡并合的趨勢，從而破壞氣浮體穩(wěn)定。此時會需要向水中投加起泡劑，以保障氣浮操作中氣泡的穩(wěn)定。所謂起泡劑，大多數(shù)是由極性——非極性分子組成的表面活性劑，表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)符號一般用0表示，圓頭端表示極性基，易溶于水，伸向水中(因?yàn)樗菑?qiáng)極性分子);尾端表示非極性基，為疏水基，伸人氣泡。由于同號電荷的相斥作用，從而防止氣泡的兼并和破滅，增強(qiáng)了泡沫穩(wěn)定性，因而多數(shù)表面活性劑也是起泡劑。
對有機(jī)污染物含量不多的廢水進(jìn)行氣浮法處理時，氣泡須具有一定的分散度，泡沫穩(wěn)定性好(例如飲用水的氣浮過濾)。但是當(dāng)其濃度超過一定限度后由于表面活性物質(zhì)增多，使水的表面張力減小，水中污染粒子嚴(yán)重乳化，表面電位增高，此時水中含有與污染粒子相同荷電性的表面活性物的作用則轉(zhuǎn)向反面，這時盡管起泡現(xiàn)象強(qiáng)烈，泡沫形成穩(wěn)定；但氣一粒粘附不好，氣浮效果變低。因此，如何掌握好水中表面活性物質(zhì)的很佳含量，便成為氣浮處理需要探討的重要課題之一。
(2)混凝劑投加產(chǎn)生的帶電絮粒
對含有細(xì)分散親水性顆粒雜質(zhì)(例如紙漿、煤泥等)的工業(yè)廢水，采用氣浮法處理時，除應(yīng)用前述的投加電解質(zhì)混凝劑進(jìn)行表面電中和方法外，還可向水中投加(或水中存在)浮選劑，也可使顆粒的親水性表面改變?yōu)槭杷?，并能夠與氣泡粘附。當(dāng)浮選劑(亦屬二親分子組成的表面活性物)的極性端被吸附在親水性顆粒表面后，其非極性端則朝向水中，這樣具有親水性表面的物質(zhì)即轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?，從而能夠與氣泡粘附，并隨其上浮到水面。
浮選劑的種類很多，使用時能否起作用，首先在于它的極性端能否附著在親水性污染物質(zhì)表面，而其與氣泡結(jié)合力的強(qiáng)弱，則又取決于其非極性端鏈的長短。
如分離洗煤廢水中煤粉時所采用的浮選劑為脫酚輕油、中油、柴油、煤油或松油等。
(三)、氣浮工藝的形式
氣浮凈水工藝已開發(fā)出多種形式。按其產(chǎn)生氣泡方式可分為：布?xì)夥飧?包括轉(zhuǎn)子碎氣法、微孔布?xì)夥?，葉輪散氣浮選法等)電解氣浮法；生化氣浮法(包括生物產(chǎn)氣浮法，化學(xué)產(chǎn)氣氣浮)；溶解空氣氣浮(包括真空氣浮法，壓力氣浮法的全溶氣式、部分溶氣式及部分回流溶氣式)。
1.布?xì)鈿飧?
布?xì)鈿飧∈抢脵C(jī)械剪切力，將混合于水中的空氣碎成細(xì)小的氣泡，以進(jìn)行氣浮的方法。按粉碎氣泡方法的不同，布?xì)鈿飧∮址譃椋核梦芪鼩飧?、射流氣浮、擴(kuò)散板曝氣浮選以及葉輪氣浮等四種。
(1)水泵吸水管吸人空氣氣浮
這是很簡單的一種氣浮方法。由于水泵工作特性的限制，吸人的空氣量不宜過多，一般不大于吸水量的10%(按體積計(jì))，否則將破壞水泵吸水管的負(fù)壓工作。另外，氣泡在水泵內(nèi)被破碎的不夠完全，粒度大，氣浮效果不好，這種方法用于處理通過除油池后的含油廢水，除油效率一般為50%~65%。
(2)射流氣浮
采用以水帶氣射流器向廢水中混入空氣進(jìn)行氣浮的方法。射流器由噴嘴射出的高速水流使吸人室形成負(fù)壓，并從吸氣管吸人空氣，在水氣混合體進(jìn)入喉管段后進(jìn)行激烈的能量交換，空氣被粉碎成微小氣泡，然后直人擴(kuò)散段，動能轉(zhuǎn)化為勢能，進(jìn)一步壓縮氣泡、增大了空氣在水中的溶解度，終進(jìn)入氣浮池中進(jìn)行氣水分離。射流器各部位的尺寸及有關(guān)參數(shù)，一般都是通過試驗(yàn)來確定其很佳尺寸的。
(3)擴(kuò)散板曝氣氣浮
這種布?xì)飧”容^傳統(tǒng)，壓縮空氣通過具有微細(xì)孔隙的擴(kuò)散板或擴(kuò)散管，使空氣以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入水中，但由于擴(kuò)散裝置的微孔過小易于堵塞。若微孔板孔徑過大，必須投加表面活性劑，方可形成可利用的微小氣泡，從而導(dǎo)致該種方法使用受到限制。但近年研制、開發(fā)的彈性膜微孔曝氣器，克服了擴(kuò)散裝置微孔易堵或孔徑大等缺點(diǎn)，用微孔彈性材料制成的微孔盤起到擴(kuò)張、關(guān)閉作用。
(4)葉輪氣浮
葉輪在電機(jī)的驅(qū)動下高速旋轉(zhuǎn)，在蓋板下形成負(fù)壓吸入空氣，廢水由蓋板上的小孔進(jìn)入，在葉輪的攪動下，空氣被粉碎成細(xì)小的氣泡，并與水充分混合成水氣混合體經(jīng)整流板穩(wěn)流后，在池體內(nèi)平穩(wěn)地垂直上升，進(jìn)行氣浮。形成的泡沫不斷地被緩慢轉(zhuǎn)動的刮板刮出槽外。
葉輪直徑一般多為200~400mm，很大不超過600~700mm。葉輪的轉(zhuǎn)速多采用900~1500r/min，圓周線速度則為10~15m/s。氣浮池充水深度與吸氣量有關(guān)一般為1.5~2.0m但不超過3m。葉輪與導(dǎo)向葉片間的間距也能夠影響吸氣量的大小，實(shí)踐證明，此間距超過8mm將使進(jìn)氣量大大降低。
這種氣浮設(shè)備適用于處理水量小，而污染物質(zhì)濃度高的廢水。除油效果一般可達(dá)80%左右，布?xì)鈿飧〉膬?yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，易于實(shí)現(xiàn)。但其主要的缺點(diǎn)是空氣被粉碎的不夠充分，形成的氣泡粒度較大，一般都不小于0.1mm。這樣，在供氣量一定的條件下，氣泡的表面積小，而且由于氣泡直徑大，運(yùn)動速度快，氣泡與被去除污染物質(zhì)的接觸時間短，這些因素都使布?xì)飧∵_(dá)不到高效的去除效果。
