污水处理中的气浮技术介绍
污水处理的方法有很多，其中很重要的一种就是气浮法。本文主要介绍了在工业发展过程中气浮法对污水的处理原理，并且对气浮技术的分类、影响因素、研究现状进行了阐述，同时对气浮技术的发展前景进行了展望。
当今社会物质生活日趋丰富，环境污染问题已经成为全球关注的焦点。污水对人类、动物和植物甚至整个生态系统都产生了很大的危害，所以污水处理和回收已成为当今生环境保护的重要内容。
目前对于污水处理工艺有：气浮处理法、微生物处理法和沉降法等，其中气浮处理法是一种固液分离或液液分离的技术，作为一种高效的分离技术，得到了极大的推广。气浮技术工艺比较复杂，影响因素也比较多，但只要我们能够控制好每种因素处于最佳状态，就可以更好的利用气浮技术。所以开发和研究气浮技术的工艺条件是非常有必要的。
气浮技术在我国已有几十年的发展，基本的原理就是向污水中通入一定的空气，使得水中产生大量的小气包，然后杂质颗粒就会黏着在气泡上，随着气泡一同浮出水面，从而将杂质和清水分离。气浮技术所处理的水一般要添加适量的絮凝剂，形成一个内部充满水的网络状构筑物的絮凝体。絮凝体的沉淀速度比较慢，所以粘附了一定量的气泡的絮凝体得比重就会小于水的比重，这就使得絮凝体的上浮速度比最初的絮凝体的下降速度快很多，气浮法的分离时间也将会被大大缩短。
尽管气浮法的工艺有些复杂、需要更高的操作要求，但气浮法所独有的优点使得其可以得到广泛的推广。由于气浮池的表面负荷高，固液分离时间短，同时对混凝的反应要求且低占地面积小，可以大量节省土地资源。气浮池内水和浮渣内含有氧，这样泥渣不易腐化，方便以后处理或再利用。特别对一些难以被沉淀分离的低浊藻水，气浮法的处理后浮渣含水率低，体积小，有利于污泥的后续处理。气浮法相比沉淀法而言需要更少的化学药剂投比量。
气浮法技术的影响因素有很多，主要包括絮杂质颗粒、气泡、加入空气量、气速、浮选剂、温度等。其中我们主要介绍加入空气量、气速、浮选剂和温度四个因素。
温度能够明显的改变整个体系的状态，比如整个体系的溶解度高低、稳定性好坏等。其中温度对整个体系的影响主要取决于整个气浮体系的类型，假如在有些不同的气浮体系中，温度对于不同的体系会产生不一样的影响。
由于整个吸附反应需要放出大量的热，因此吸附反应就会因为温度的增加而减缓，这就是物理吸附占据着优势。假如解离的好坏随着温度的增加而变快，也就是化学吸附占据着优势。溶剂气浮过程中，由于吸附是放热过程，一般情况下分离效率会随着温度的升高而降低。当温度降低时，浮选物在气泡上的吸附量增加，分离效率就会提高。在沉淀气浮过程中，温度升高将会有利于粒子的长大，但同时也增加了沉淀的溶解度，降低了泡沫的稳定性，反而不利于整个沉淀气浮过程。
所谓溶气气浮技术，就是高压使空气溶解在水中，然后把溶解在水中的空气释放出来，为下一步提供大量的气泡。我们应当使得通入的气体的量要大于空气在水中的溶解度，这样才能够让空气在水中处于饱和的环境。假如气体的容量太少，那么对于气浮来说是非常不好的，因为无法提供大量的小气泡。但是如果装置中存在许多没有溶解的空气，那么当降压释放时，这些没有溶解的空气就会产生大气泡影响气浮效果。还有人认为，气浮技术需要多少气泡跟污水的浑浊度有关，浑浊度高时需要的气泡多，应当适量的增加进气量。
影响气浮过程的另一个重要因素是气流速率，当离子与溶剂气浮时，需要板的孔径不大。气流速率在较低的情况下，分离效果就会根据气流的变化产生不同的变化。但是在气流速率较高的情况下，气液分离与气速并不存在比例关系。这是由于气泡的大小取决于气速的大小，气速越大，气泡越大。与此同时，大气泡可以上浮的比较快，减少了气泡在水中的时间。所以由此可以得出，在保证气泡尺寸的前提下，提高气流速率对气浮是有利的。
投加药剂在气浮法处理污水的效果上有很大的影响，并且有时候可能起着决定性的作用。在污水处理的过程中采用一些辅助剂等能够很好的提升气浮技术的效率。通常来讲，不亲水的杂质颗粒容易跟气泡粘合在一起，亲水性杂质颗粒则不容易产生气浮。为了让污水中的亲水的杂质颗粒更容易地气浮出来，一般都会在污水处理的过程中放入一些不同的浮选剂。浮选剂可以明显的提升杂质颗粒的一些表面特性，使杂质颗粒更容易同气泡黏着并且浮出水面。浮选剂一般都是具有吸附、润湿的极性或者非极性的表面活性剂。为了提高气浮的除油效率，以便于气泡黏附絮体颗粒上，在气浮之前还要添加一些混凝剂、破乳剂等。
压力溶气气浮是我国应用比较早的一种气浮技术，其主要由接触室、反应室、刮渣装置、压力溶气罐和释放头等组成(如图1所示)。经过絮凝的污水由气浮池的底部进入接触室，同溶气释放器释放的气泡接触。这时絮粒与气泡附着在一起，并在接触室内缓慢上升，接着随水流进入分离室，刮渣装置去除在水面上的浮渣漂。可以在出水的地方取出一部分水，这部分水经过加压处理。通过机器向罐内充入高压空气，让充入的空气溶于水中。
由于这部分气液混合体的突然释放，这时的压力骤然降到常压，从水中溶解的气体就会突然释放出来产生大量的小气泡。气液混合的程度很大方面取决于压力溶气罐的好坏，国内的很多处理工艺都可以明显促进气液混合的比例。
加压溶气气浮作为应用最为普遍的气浮工艺，在许多领域都有广泛的应用，主要应用于污水净化，废水深度处理，以及一些成分单一、表面张力较大的废水处理等方面。其次加压溶气气浮技术的应用范围广、应用性强。
溶气泵气浮设备基本原理是：先由溶气泵抽取出水作为回流水，然后产生气液混合物，气液混合物进入反应室之后，水中的微小气泡开始往水面移动，同时杂质颗粒粘在小气泡上形成小浮体，小浮体上浮水面形成浮渣。浮渣随着水流缓慢进入下一个装置，最后由特殊的设备将残留物去掉。然后剩下的清水则会被收集或者继续处理，这样气浮过程就算完成了。污水从装置的上面缓慢加入，并且由缓慢搅拌后会产生聚合物，同时从装置的下方进入接触室。聚合物同溶气水中的小气泡接触并上浮。
近几年发展起来的新型溶气泵气浮技术有很广阔的市场前景。溶气泵气浮技术克服了附属设备多、能耗大和气泡大的缺点，同时具有能耗低的优点。溶气泵的原理是在泵的入口处，将空气和水一起注进泵壳内，叶轮高速转动将吸入的空气切割成小气泡，在泵内的高压环境下小气泡迅速溶解在水中，然后进入气浮池完成上浮过程。溶气泵所产生的气泡直径一般比较小，当吸入空气最大溶解度和溶气水中最大含气量达到的时候，泵的性能表现的十分稳定。同时为泵的调节和气浮工艺的控制提供了最佳的操作条件。溶气泵气浮技术工艺简单，能耗低。
浅层气浮主要是通过动态进出水来实现最佳的静态分离效果，能够使得带气絮粒快速浮出液面，以此达到固液分离，从而提高其处理的效率，其工艺流程如图2所示。
浅层气浮设备通过静止沉淀和多次浮选技术，提高了反应器的处理效率。同时浅层气浮设备同静止沉淀技术相结合，极大降低了沉淀池水的深度。浅层气浮设备产生的溶气水可以到达沉淀池的每个地方，这样一来就克服了传统的“气浮死区”难题。提升了处理效率，同时也缩小了沉淀池的体积。
浅层气浮实现了设备是运动的，水体是静止的，这样就减弱了水体流动带给分离的影响。在传统的气浮装置中，难以避免池底有泥砂或杂质，传统的气浮装置为了防止带出沉在池底的泥砂，一般出水管都需要设置悬高。但是浅层气浮装置在池底有刮泥装置，所以就不需设置悬高。通过分析可知，一般浅层气浮装置的有效水深为400～500mm。因此浅层气浮不仅水深小，而且体积也小很多。同时浅层气浮池采用的是圆形设计，这样一来池内不存在死区，保证了浮选的高效。这也充分说明了浅层气浮性能优越，具有广阔的应用前景。
除了以上三种主要的气浮技术，还有涡凹气浮、射流气浮和电解气浮等。其中射流气浮结构简单，占地小，且运行维护费用低，一般应用在废水生化系统方面代替传统气浮装置。而电解气浮比较适用于难以处理的废水领域，但是由于电力成本和电极板钝化问题，很难进行大范围的推广。
我们还选取了三种不同的气浮形式，做了一个简单的对比实验。实验条件：处理水为食品生产污水;水温23℃，实验结果如表1所示。尽管涡凹气浮法有了很大的提高，但是过度依赖于叶轮的高速切割产生的气泡在无压体系中自然释放，气泡的直径过大、动力消耗过高。
在污水处理的过程中，仍然需要进一步的改进处理工艺，采用更加先进的气浮技术。污水如果能够被更好的达标处理和回收，就会明显减少污水对环境的污染，具有巨大的环境效益和经济效益。同时要结合现代的高新技术，积极借鉴国外成功的经验，只有这样才能促进污水处理能力和效果的不断提升。
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