污水一直以來(lái)都是影響環(huán)境污染的一個(gè)重要因素，為了社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)當(dāng)盡快找到科學(xué)的方法來(lái)解決污水的排放和處理問(wèn)題。其中處理的方法有很多，最主要的方法就是氣浮法。本文主要介紹了在工業(yè)發(fā)展過(guò)程中氣浮法對(duì)污水的處理原理，并且對(duì)氣浮技術(shù)的分類(lèi)，影響因素，研究現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，同時(shí)對(duì)氣浮技術(shù)的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

1引言

當(dāng)今社會(huì)物質(zhì)生活日趨豐富，環(huán)境污染問(wèn)題已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。污水對(duì)人類(lèi)、動(dòng)物和植物甚至整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)都有很大的危害，因此污水處理和回收已經(jīng)成為當(dāng)今生活環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容。

目前污水處理技術(shù)有氣浮處理法、微生物處理法和沉降法等，其中氣浮處理法是固液分離和液體分離的技術(shù)，作為高效的分離技術(shù)，一定會(huì)得到很大的普及。氣浮技術(shù)技術(shù)復(fù)雜，影響因素也很多，但如果能夠控制各因素處于最佳狀態(tài)，就能夠更好地利用氣浮技術(shù)。因此，需要開(kāi)發(fā)和研究氣浮技術(shù)的技術(shù)條件。

2氣浮技術(shù)概述

氣浮技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，基本原理是向污水中通入一定的空氣，在水中產(chǎn)生大量的小氣包，雜質(zhì)粒子粘在氣泡上，隨著氣泡一起浮出水面，分離雜質(zhì)和清水。氣浮技術(shù)處理的水一般添加適量的凝集劑，形成內(nèi)部充滿(mǎn)水的網(wǎng)狀構(gòu)筑物的凝集體。凝集體的沉淀速度慢，附著一定量氣泡的凝集體的比重比水的比重小，凝集體的浮起速度比最初的凝集體的降低速度快得多，浮起法的分離時(shí)間也大幅度縮短。

2.1氣浮技術(shù)的特點(diǎn)

氣浮法的技術(shù)雖然復(fù)雜，需要更高的操作要求，但氣浮法的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)可以廣泛普及。氣浮池表面負(fù)荷高，固液分離時(shí)間短，對(duì)凝聚的反應(yīng)要求低占地面積小，可大幅節(jié)約土地資源。氣浮池內(nèi)的水和浮渣內(nèi)含有氧，泥渣不易腐爛，后處理和再利用方便。特別是對(duì)于沉淀難以分離的低濁藻水，氣浮法處理后，水浮含量低，體積小，有利于污泥的后續(xù)處理。氣浮法相比沉淀法而言需要更少的化學(xué)藥劑投比量。

2.2氣浮技術(shù)的影響因素

氣浮技術(shù)的影響因素很多，主要包括棉雜質(zhì)粒子、氣泡、空氣量、氣速、浮選劑、溫度等。其中主要介紹空氣量、氣速、浮選劑和溫度四個(gè)因素。

2.2.1溫度

溫度可以明顯改變整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)，如整個(gè)系統(tǒng)的溶解度高低、穩(wěn)定性好壞等。其中溫度對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響主要取決于整個(gè)氣浮系統(tǒng)的類(lèi)型，在一些不同的氣浮系統(tǒng)中，溫度會(huì)對(duì)不同的系統(tǒng)產(chǎn)生不同的影響。

由于吸附反應(yīng)整體需要釋放大量熱量，吸附反應(yīng)因溫度增加而減慢，物理吸附占優(yōu)勢(shì)。解離的好壞隨著溫度的增加而加快的話，化學(xué)吸附占優(yōu)勢(shì)。溶劑氣浮過(guò)程中，吸附是放熱過(guò)程，一般分離效率隨溫度的提高而降低。當(dāng)溫度降低時(shí)，氣泡上浮選物的吸附量增加，分離效率提高。在沉淀氣浮的過(guò)程中，溫度有利于顆粒的成長(zhǎng)，但沉淀的溶解度也增加，泡沫的穩(wěn)定性下降，反而不利于沉淀氣浮整體過(guò)程。

2.2.2加入空氣量

所謂溶氣浮技術(shù)，就是高壓將空氣溶于水中，然后將溶于水中的空氣釋放出來(lái)，為下一步提供大量的氣泡。我們必須使通氣的量大于水中空氣的溶解度，使空氣在水中處于飽和的環(huán)境。如果氣體容量的話，氣浮非常不好。因?yàn)椴荒芴峁┐罅康男�氣泡。但是，如果裝置中存在很多不溶解的空氣，降壓釋放時(shí)，這些不溶解的空氣會(huì)產(chǎn)生大氣泡影響氣浮效果。也有人認(rèn)為氣浮技術(shù)需要多少氣泡與污水的混濁度有關(guān)，混濁度高時(shí)需要的氣泡多，必須適量增加進(jìn)氣量。

2.2.3氣速

影響氣浮過(guò)程的另一個(gè)重要因素是氣流速度，離子和溶劑氣浮時(shí)，板的孔徑不大。氣流速率在較低的情況下，分離效果就會(huì)根據(jù)氣流的變化產(chǎn)生不同的變化。但是，在氣流速度高的情況下，氣液分離和氣速?zèng)]有比例關(guān)系。這是因?yàn)闅馀莸拇笮∪�決于氣速的大小，氣速越大，氣泡就越大。與此同時(shí)，大氣泡上浮較快，減少了氣泡在水中的時(shí)間。因此，在保證氣泡尺寸的前提下，提高氣流速度有利于氣浮。

2.2.4浮選劑

投加藥劑對(duì)氣浮法處理污水的效果有很大影響，有時(shí)可能起到?jīng)Q定性的作用。污水處理過(guò)程中采用輔助劑等，可以提高氣浮技術(shù)的效率。通常，不親水的雜質(zhì)粒子容易與氣泡粘合，親水性雜質(zhì)粒子不易產(chǎn)生氣浮。為了使污水中的親水雜質(zhì)粒子更容易浮起，一般在污水處理過(guò)程中加入不同的浮選劑。浮選劑可明顯提高雜質(zhì)粒子的表面特性，使雜質(zhì)粒子更容易粘在氣泡上浮出水面。浮選劑一般是具有吸附、濕潤(rùn)性或非極性的表面活性劑。為了提高氣浮的除油效率，氣泡容易附著棉粒，在氣浮之前添加凝集劑、破乳劑等。

3氣浮法的分類(lèi)及其應(yīng)用

3.1壓力溶解氣浮

壓力溶解氣浮是我國(guó)應(yīng)用較早的氣浮技術(shù)，主要由接觸室、反應(yīng)室、爐渣裝置、壓力溶解氣罐和釋放頭等構(gòu)成(如圖1所示)。經(jīng)過(guò)絮凝的污水由氣浮池的底部進(jìn)入接觸室，同溶氣釋放器釋放的氣泡接觸。這時(shí)絮粒與氣泡附著在一起，并在接觸室內(nèi)緩慢上升，接著隨水流進(jìn)入分離室，刮渣裝置去除在水面上的浮渣漂�？梢栽诔鏊�的地方取出一部分水，這部分水經(jīng)過(guò)加壓處理。通過(guò)機(jī)器向罐內(nèi)充入高壓空氣，讓充入的空氣溶于水中。

由于這部分氣液混合體的突然釋放，此時(shí)的壓力急劇下降到常壓，從水中溶解的氣體突然釋放出大量的小氣泡。氣液混合的程度取決于壓力溶解罐的好壞，國(guó)內(nèi)許多處理技術(shù)可以明顯促進(jìn)氣液混合的比例。

加壓溶氣氣浮作為應(yīng)用最為普遍的氣浮工藝，在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用于污水凈化，廢水深度處理，以及一些成分單一，表面張力較大的廢水處理等方面。其次加壓溶氣氣浮技術(shù)的應(yīng)用范圍廣，應(yīng)用性強(qiáng)。

3.2溶氣泵氣浮

溶氣泵氣浮設(shè)備基本原理是：先由溶氣泵抽取出水作為回流水，然后產(chǎn)生氣液混合物，氣液混合物進(jìn)入反應(yīng)室之后，水中的微小氣泡開(kāi)始往水面移動(dòng)，同時(shí)雜質(zhì)顆粒粘在小氣泡上形成小浮體，小浮體上浮水面形成浮渣。浮渣隨著水流緩慢進(jìn)入下一個(gè)裝置，最后由特殊的設(shè)備將殘留物去掉。然后剩下的清水則會(huì)被收集或者繼續(xù)處理，這樣氣浮過(guò)程就算完成了。污水從裝置上慢慢加入，慢慢攪拌后產(chǎn)生聚合物，同時(shí)從裝置下進(jìn)入接觸室。聚合物與溶解氣水中的小氣泡接觸浮起。

近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型溶氣泵氣浮技術(shù)具有廣闊的市場(chǎng)前景。溶氣泵氣浮技術(shù)克服了附屬設(shè)備多、能耗大和氣泡大的缺點(diǎn)，同時(shí)具有能耗低的優(yōu)點(diǎn)。溶氣泵的原理是在泵的入口處，將空氣和水一起注入泵殼內(nèi)，葉輪高速旋轉(zhuǎn)將吸入的空氣切割成小氣泡，在泵內(nèi)的高壓環(huán)境下小氣泡迅速溶解在水中，進(jìn)入氣浮池完成浮游過(guò)程。溶解氣泵產(chǎn)生的氣泡直徑一般較小，吸入空氣最大溶解度和溶解氣水中最大氣量達(dá)到時(shí)，泵的性能表現(xiàn)非常穩(wěn)定。同時(shí)，為泵的調(diào)節(jié)和氣浮技術(shù)的控制提供了最佳操作條件。溶解氣泵氣浮技術(shù)簡(jiǎn)單，能耗低。

3.3淺層氣浮

淺層氣浮主要通過(guò)動(dòng)態(tài)進(jìn)出水實(shí)現(xiàn)最佳靜態(tài)分離效果，使帶氣棉�？焖俑〕鲆好�，實(shí)現(xiàn)固液分離，提高處理效率，其工藝流程如圖2所示。

淺層氣浮設(shè)備通過(guò)靜止沉淀和多次浮選技術(shù)，提高了反應(yīng)器的處理效率。同時(shí)，淺層氣浮設(shè)備結(jié)合靜止沉淀技術(shù)，大大降低了沉淀池水的深度。淺層氣浮設(shè)備產(chǎn)生的溶解氣水可以到達(dá)沉淀池的各個(gè)地方，克服了傳統(tǒng)的氣浮死區(qū)問(wèn)題。在提高處理效率的同時(shí)，沉淀池的體積也縮小了。

淺層氣浮實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)動(dòng)，水體靜止，減弱水體流動(dòng)對(duì)分離的影響。在傳統(tǒng)的氣浮裝置中，難以避免池底有泥沙或雜質(zhì)，傳統(tǒng)的氣浮裝置為了防止池底下沉的泥沙出現(xiàn)，一般出水管需要設(shè)置懸掛高度。但是，由于淺層氣浮裝置在池底有刮泥裝置，所以沒(méi)有必要設(shè)置懸掛高度。通過(guò)分析，一般淺層氣浮裝置的有效水深為400~500mm。因此，淺層氣浮不僅水深小，體積也小。同時(shí)，淺層氣浮池采用圓形設(shè)計(jì)，保證了池內(nèi)沒(méi)有死區(qū)，浮選的效率。這也充分說(shuō)明了淺層氣浮性能優(yōu)越，應(yīng)用前景廣闊。

3.4其他氣浮技術(shù)

除以上三種主要?dú)飧〖夹g(shù)外，還有渦流氣浮、射流氣浮和電解氣浮等。其中射流氣浮結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，一般用于廢水生化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)氣浮裝置。而電解氣浮比較適用于難以處理的廢水領(lǐng)域，但是由于電力成本和電極板鈍化問(wèn)題，很難進(jìn)行大范圍的推廣。

我們還選取了三種不同的氣浮形式，做了一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件：處理水為食品生產(chǎn)污水;水溫23℃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。渦流凹陷氣浮法大幅度提高，但過(guò)度依賴(lài)葉輪高速切割產(chǎn)生的氣泡在無(wú)壓系統(tǒng)中自然釋放，氣泡直徑過(guò)大，動(dòng)力消耗過(guò)高。

4結(jié)束語(yǔ)

在污水處理的過(guò)程中，仍然需要進(jìn)一步的改進(jìn)處理工藝，采用更加先進(jìn)的氣浮技術(shù)。如果污水能夠得到更好的達(dá)標(biāo)處理和回收，污水對(duì)環(huán)境的污染就會(huì)明顯減少，具有巨大的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)代高新技術(shù)，積極參考國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)污水處理能力和效果的提高。