高效气浮装置作用

A. 电解式气浮成套装置的性能特点与工作原理

电解式气浮法是一种国外新型的气浮处理工艺，是引进、吸收美国技术，经技术人员改进，适合国情的先进气浮机设备，对污水进行电解法处理也是目前最为先进的气浮机技术，污水在阴极状态下产生大量的微小氢气泡，氢气泡的直径一般在18～90微米，起着气浮助剂的作用。废水中的悬浮颗粒粘附在微小氢气旅运泡上，随着氢气泡上浮，从而达到了净化废水的作用。与此同时在阳极状态上电离形成的氢氧化物起着混凝剂的作用，有助于废水中的杂质上浮。电解式气浮的优点是能产生大量微小气泡，在利用可溶性阳极时，气浮过程和混凝过程结合进行装置构造简单，是一种新的废水净化处理方法。这是最近几年在水处理领域刚刚出现的工艺，这种气浮法具有设备简单、管理方便、节省资源、效果良好，因而发展较快，是传统气浮机理想的替代产品，已普遍被环保用户接受。
该电解混合式气浮成套装置将电解气浮和压溶气浮进行改革，使之融为一体，取长补短，达到了投资省，水处理效果更好，性能稳定，运行周期特长，使用寿命特长，管理简便，产浮渣量少，浮渣浓度高，对CODcr、BOD5、SS、色度等去除率特高，出水更清。达到了比电解气浮更优越的综合性能和压溶气浮更简便的操作。
其基本工作原理是在共聚捕捉式气浮池的捕捉区内安装有电解电极组，电极板用不溶出金属离子的材料做成，其电源由发电式溶气释放机发出的电供给。在原水中投加碱式氯化铝或复合聚合碱式氯培卜化铝及微量的氯化钠、硫酸亚铁等，经过快速混凝后，尚未结出絮花时，在电解捕捉区内，就与释放机流出的释气水混合均匀，一起穿流过电极区，同时完成电化学氧化还原过程和电物化絮凝过程，及微气泡与絮凝体共聚捕捉的过程，结出浓度的夹挂微气泡絮花，在固液分离区达到彻底地固液分离，清水和浮渣分别被连续排出。
该成套装置比电解气浮和压溶气浮有更广泛的适用范围，特别适用于各种化工类、生物化工类各种工业污水处理，如：造纸、印染、染料化工、石化、焦化、医药、皮革、日化、化纤、酿造发酵、淀粉、制糖、味精、饮食品加工、养殖等工业废水的处理。城市综合污水处理，及湖泊江河除藻除浊的给水工艺处理。JYD系列压溶电解混合式气浮成套装置的工作原理过程分为3个辅助流程和一个主工艺流程。这四个流程同时工作，在整个过程中，气浮池内注满了水，电解电极淹没在水下。
第一个辅助流程是制药投药流程。
其过程如下：在溶A药罐内将碱式氯化铝[AL3(OH)NcL6-n]m(n=1？5,m=1？12,n、m为自然数)和固体氯化钠，还有固体硫酸亚铁按照1000：2？10：1？5的比例，加水溶解为AL2O3含量2？3%的无机絮凝剂A药液，由投A药泵抽送，经A计量仪及相应管道阀门和A药管接头投加到管道混合器的入水端内和第二电解捕捉区内的释放机中。
在溶M药罐内将聚丙烯酰胺加水溶解成固含量为0.02%的稀溶液,由投M药泵抽送，经M药计量仪，经相应管道阀门，经投M药管接头加到第一电解捕捉区内的释放机中。
第二辅助流程是压溶释放流程。
其过程如下：溶气回流泵通过回流管及相应阀门管道将清水区内的经处理了的清水抽吸并压输入压力溶气罐内；另一方面，空压机通过贮气罐及相应管道阀门将压缩空气输入压力溶气罐风。溶气罐的工作压力为0.25？0.35MPa，对应此工作压力下的空气溶于水中的饱和值，压缩空气接近饱和地溶于水中，形成压力溶气水，压力溶气水再通过相应的管道阀门，流入到安装在气浮池第一电解捕捉区和第二电解捕捉区的发电式溶气释放机。压力溶气水推动释放机内的转轮高速旋转，将压力溶气水的压力能、动能，瞬间转换为机械能，再通过释放机内的发电机将其转换成电能，由输出电缆将200？240V，40？50HZ的电源输给调压器。从释放机流出的溶气水压力降为0.03？0.05MPa，原先溶于水中的空气就成了过饱状态而从水中释放出来，形成含超细微米(直径为8-6)超高浓(浓度109？1010个/L)微气泡的释气水。
由于投M药泵在第一电解捕捉区内的释放机内，投有M高分子助凝剂，因此此处的释气水超高浓微配镇穗气饱，携带着M药分子，靠高梯度扩散作用与进入此区的待处理原水进行充分混合传质运动。由于投A药泵在第二电解捕捉区内的释放机内投加了无机絮剂A药，因此此处的释气水超高微气泡，携带着A药分子，靠高梯度扩散作用与进入此区的待进一步处理的水体，进行充分混合传质运动。这一辅助过程也是连续不断的进行。
第三个辅助流程是电解气浮流程。
其具体过程如下：调压器将释放机传导过来电源调节电压，再由变压器变成低电压大电流，再由整流器交流电变为直流电，由输入电缆电排输入气浮池第一电解捕捉区和第二电解捕捉区中的电极组。电极组正负电极板，均用石墨材料做成。电极板之间间隙约20？40mm，源水穿过两极组的时间，总约须3？8min。两电极板之间的电压约为4？5V。电解电极组通电后，正电极极板连续接受电子，大量产生新生态氧原子，并迅速被还原成氧分子，形成超微气泡，在这一过程中新生态氧，对原水中溶解必开半溶解性有机物，具有极强的氧化作用。将极性有机大分子氧化成非极性有机分子。将亲水性有机分子氧化成疏水性有机分子，使其便于物化絮凝去除。
另一方面，负电极板不断释放电子，释放出氢原子，瞬间又被氧化为氢气分子，形成超细微气泡云。电极区水体中的亚铁离子，在此电场作用下，对水中的有机分子的染色基因进行不原作用，使其去色，同时自身被氧化为3价铁离子，最后水解为氢氧化铁絮凝体。该絮凝体对有机物又产生絮凝作用。电极区水体中的氯化钠被电解成次氯酸钠，次氯酸钠将有机分子氧化。
电解式气浮机工作原理：
高效电解式气浮机是一套先进的气浮装置，改传统气浮的静态进水、动态出水为动态进水、静态出水，即把含有附有微气泡悬浮颗粒的混合污水进入气浮池内的时候，使出流装置移动，混合废水的水平流速相对出流装置为零，从而抑制了槽内的紊流，因而能进行平稳的气浮分离(即所谓的“零速度原理”)，浮选体上升速度达到或接近理论升速，极大地提高了处理效率，使废水在浅层气浮槽中的停留时间由传统的30～60min减至3min，并且集凝聚、撇渣、排水、排泥为一体，是一种高效的废水处理装置。
电解式气浮机特点：
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。
电解式气浮与传统气浮机的比较：
传统气浮装置中，池深一般为2.0～2.5m，这是因为设备是静止的，水体是运动的。水体从反应室进入接触区时会产生流向的改变和流速的重新分布，即把水流转变成均匀向上的流动，这就需要有一定的时间和高度来完成这一变化，其高度一般不低于1.5m。而浅层气浮由于“零速度”原理的应用，实现了设备是运动的，水体是静止的，消除了由于水体的扰动对悬浮颗粒与水分离的影响，降低了对高度的要求；另外在传统气浮装置中，难免有泥砂或絮粒沉于池底，为防止带出池底的泥砂，出水管一般悬高300mm，而在浅层气浮装置中，由于池底设置了刮泥装置，因此不需设置悬高段。通过以上分析，浅层气浮装置的有效水深一般为400～500mm。
传统气浮装置中，水体的停留时间一般控制在10～20min；而浅层气浮装置中，停留时间只需2～3min。
传统气浮装置中，溶气系统配备的是溶气罐，若按溶气罐的实际容积来计算，其水力停留时间为2～4min；而浅层气浮装置中，溶气系统采用的是溶气管，取消了填料，使溶气管的容积利用率达100%，其水力停留时间只有10～15s。
在传统气浮装置中，刮渣器定期对浮渣层进行清除，无法根据浮渣的浮起时间进行有选择性的清理，因此不但对水体有较大的扰动，而且浮渣的含水率也较大；在浅层气浮装置中，螺旋撇渣器安装在配水系统的前部，清除的浮渣总是气浮池内浮起时间最长(2～3min)的浮渣，即固液分离最彻底、含水率最小的浮渣。
通过以上分析和比较，电解式气浮装置和传统气浮装置有本质的区别，其优越的技术性能已逐渐受到国内用户和环保界人士的重视。如果能加快该技术的引进并使之国产化，必将带来巨大的经济效益和社会效益。

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B. 气浮机原理

气浮机是溶气系统在水中产生大量的微细气泡，使空气以高度分散的微小气泡形式附着在悬浮物颗粒上，造成密度小于水的状态，利用浮力原理使其浮在水面，从而实现固-液分离的水处理设备。

气浮机分为超效浅层气浮机，涡凹气浮机，平流式气浮机。目前在给水、工业废水和城市污水处理方面都有应用。气浮机优点在于它固-液分离设备具有投资少、占地面积小、自动化程度高、操作管理方便等特点。

C. 容器气浮设备规格

溶气气浮机装置主要用于固—液或液—液分离的一种水处理环保设备产品。气浮装置是通过溶气和释放系统在水中产生大量的微细气泡，使其粘附于废水中密度与水接近的固体或液体微粒上，造成整体密度小于水的状态，并依靠浮力使其上升至水面，亮拆从而达到固—液或液—液分离的目的。DJ型高效气浮设备引进日本新技术，运用高效溶气泵将水、气混合加压溶解形成溶气水，再减压释放，微细气泡析出与悬浮颗粒高效吸附而上浮，从而达到固液分离的目的。

二、溶气气浮机装置功能特点

1．溶气泵边吸水边吸气，泵内加压混合、气液溶解效率高、细微气泡≤30um。

2．低压运行，溶气效率高达99％，释放率高达99％。

3．微气泡与悬浮颗粒的高效吸附，提高了SS的去除效果。

4．溶气水溶解效率80-100％，比传统溶气气浮效率高3倍。

5．压力-容量曲线平坦，容易实现自动控制，易操作易维护、噪音低。

三、高效溶气气浮机设备构造

1.高效溶气气浮系统

气浮系统集进水、絮凝、分离、集水、出水于一体，与传统气浮设备类似，设有一个稳流室、溶气释放室，使处理性能更稳定，效果更优越，对于传统设备改造尤为适宜。

稳定室：通过折板反应的原水，流速很高，若直接与溶气水接触，会消散微小气泡，影响气泡沾附絮块效果，从而降低气浮处理效敬物枣率，若增加了稳流室，使湍流的原水动能消耗，匀速进入溶气水释放室，从而有力保证了去除效果。

溶气释放室：溶气释放室与分离室于一个槽体。中间隔开，溶气水与絮凝完毕的原水在此粘附，缓慢上升，进入气浮分离室，保证了絮凝块与微小气泡的接触空间与时间，使溶气水的释放率达80-100％

2.溶气系统

对于气浮机设备来说，溶气系统好比是气浮设备的“心脏”，也是气浮设备的最主要的部件，在这个阶段，气与水在泵的进口处一起吸入，经叶轮剪切加压在溶气罐中混合成溶气水，气液两相充分混合并达到饱和,整套溶气系统最大的含气量达10％，且气体的溶解度为100％，使气体弥散时的微气泡分布均匀蚂烂，平均气泡直径小于30um。该溶气系统是对传统气浮改进和技术创新，提高了气浮分离效率，大大降低设备生产和运行费用。

3.刮渣机

刮渣机的运行方式及速度直接影响到气浮出水的水质和污泥含固率。该系统采用回转式刮渣机，可将浮渣连续均匀地刮入浮渣槽，减少了浮渣相互碰撞的现象；另外，高度可调的刮板能更好的适应各种运行条件，降低污泥含水率。

4.控制系统

控制系统均采用先进的电器元件，以保证设备的长期有效运行。

5.配套设备

气浮药剂和加药设备也是确保处理效果的重要因素，我们可根据用户的需要提供配套的加药设备和优化的组合药剂。

D. 气浮设备的工艺流程与使用操作

气浮设备工作原理：
气浮设备的工作原理是在一定的压力(0.35~0.45Mpa)下使适量空气与部分回流水在溶气罐内形成饱和溶气载体，经释放器骤然减压而获得大量微细气泡，迅速粘附于水中流动颗粒、乳化油、澡类和经混凝反应的絮体上，造成絮体比重小于水的状态，被强制迅浮于水面，从而获得固液分离。
在成份复杂的高难度废水处理的工艺组合时，气浮处理同时还伴附着曝气现象，降低了表面活性和有机浓度，使耗氧量大为降低，促进了废水的进一步净化，为下级处理提供了有利于达标的水质。
气浮设备主要优点：
气浮设备与一般沉淀相比，气浮净水具有以下优点：
1、单位面积产水量提高4~5倍，占地面积可减少70%。
2、水在净化中的停留时间可缩短80%，排渣方便，渣体含水率低，其体积仅为沉淀池的1/4。
3、混凝剂投加量可减少30%，可按工业生产情况随意开停，管理方便。与同类产品相比，本产品具有以下优点：
A.耗电率低，处理每吨水耗电0.1kw/h(以100T/h为例)，操作简便，易于进一步自动化。
B.运行稳定，气浮性能好，捕捉能力强，进一步提高了净化效果，LSQF取消了空压机和贮气系统，消除了噪音。
C.利用回流泵的自身压力便可工作，根据不同水质情况，随时在0.35~0.45Mpa压力内可任意调出所需的不同气水比。
气浮设备的操作流程：
1、气浮机的调试：
a先将气浮池内灌满清水，开启回流泵的进、出水阀及释放阀，关掉射流器的进水和吸气阀。
b启动回流泵；
c在溶气罐注水至泵的自身压力上升到0.45——0.65MPa之间，缓慢打开射流器的进水阀，调至罐内压力于0.45——0.5MPa，微开进气阀入微量空气，使罐内压力调至0.35——0.42MPa之间。
d待溶气系统稳定后，释放器放出大量的气泡，即可准备入水运行，整个过程约须15分钟。
e正常情况下，每次开机只须按2)、4)两个步骤进行；启动回流泵待溶气系统稳定。
2、气冲销浮设备操作：
a先打开清水箱回流泵的进、出水阀，关闭射流器的进水、出水阀和吸气阀。
b开启回流泵。
c在溶气罐注水至泵的自身压力到0.45——0.65MPa之间，缓慢打开射流器的进水阀，调至罐内压力于0.45——0.5MPa，微开进气阀入微量空气，使罐内压力调至0.30——0.42MPa之间。
d开启集水池中的提升泵向气浮机注入废水。
e在溶药捅中加入适量的混凝剂，用清水溶解后，打开溶药桶阀门，滴入混凝剂，与气浮机反应区中的废水进行混合反应。
f当气浮机开启一段时间后，气浮机有浮渣浮于水面，当浮渣达到5-10CM厚度时，启动刮渣机将浮渣刮入渣槽。
3、气浮设备关机：
a先关闭污水提升泵,停止提升废水。
b关气浮机的出水阀,但气浮机仍继续运行10-15分钟。
c刮干净气浮机内的浮渣,关闭回流泵。
气浮分离技术是指空气与水在一定的压力条件下，使气体极大限度地溶入水中，力求处于饱和状态，然后把所形成的压力溶气水通过减压释放，产生大量的微细气泡，与水中的悬浮絮体充分接触，使水中悬浮絮体粘附在微气泡上，随气泡一起浮到水面，形成浮渣并刮去浮渣，从而净化水质。
工艺流程：
原水经絮凝混合由池底中心管流入，水表面的浮渣用撇渣器收集起来，然后排入中央污泥槽，排至相匹配的污泥处理装置，沉于池底的污泥由刮泥板收集至排泥槽排出，清水由中央集水机构收集排出。絮凝好的原水是指在原水中加入絮凝药岁带剂PAC或PAM(PAC为400~1000mg/1，PAM为PAC的1/5左右)，经10~15分钟的有效地絮凝反应，形成原乎判芦水。具体药量及絮凝时间、絮凝效果须由实验测定。
主要结构：
JQF型高效浅层气浮装置集凝聚、气浮、撇渣、沉淀、刮泥为一体，整体呈圆柱形，结构紧凑，池子较浅。装置主体由五大部分组成：池体、旋转布水机构、框架机构、集水机构等。进水口、出水口与浮渣排出口全部集中在池体中央区域内，布水机构、集水机构、溶气释放机构都与框架紧密连接在一起，围绕池体中心转动。本装置提供成套设备总成及控制系统，通过集中控制与分散控制相结合，以使设备达到最佳运行状态。
气浮的基本原理：
1.带气絮粒的上浮和气浮表面负荷的关系;
粘附气泡的絮粒在水中上浮时，在宏观上将受到重力G浮力F等外力的影响。带气絮粒上浮时的速度由牛顿第二定律可导出，上浮速度取决于水和带气絮粒的密度差，带气絮粒的直径(或特征直径)以及水的温度、流态。如果带带气絮粒中气泡所占比例越大则带气絮粒的密度就越小；而其特征直径则相应增大，两者的这种变化可使上浮速度大大提高。
然而实际水流中；带气絮粒大小不一，而引起的阻力也不断变化，同时在气浮中外力还发生变化，从而气泡形成体和上浮速度也在不断变化。具体上浮速度可按照实验测定。根据测定的上浮速度值可以确定气浮的表面负荷。而上浮速度的确定须根据出水的要求确定。
2.水中絮粒向气泡粘附;
如前所述，气浮处理法对水中污染物的主要分离对象，大体有两种类型即混凝反应的絮凝体和颗粒单体。气浮过程中气泡对混凝絮体和颗粒单体的结合可以有三种方式，即气泡顶托，气泡裹携和气粒吸附。显然，它们之间的裹携和粘附力的强弱，即气、粒(包括絮废体)结合的牢固程度与否，不仅与颗粒、絮凝体的形状有关，更重要的受水、气、粒三相界面性质的影响。水中活性剂的含量，水中的硬度，悬浮物的浓度，都和气泡的粘浮强度有着密切的联系。气浮运行的好坏和此有根本的关联。在实际应用中质须调整水。
3.水中气泡的形成及其特性；
形成气泡的大小和强度取决于空气释放时各种用途条件和水的表面张力大小。(表面张力是大小相等方向相反，分别作用在表面层相互接触部分的一对力，它的作用方向总是与液面相切。
(1)气泡半径越小，泡内所受附加压强越大，泡内空气分子对气泡膜的碰撞机率也越多、越剧烈。因此要获得稳定的微细泡，气泡膜强度要保证。
(2)气泡小，浮速快，对水体的扰动小，不会撞碎絮粒。并且可增大气泡和絮粒碰撞机率。但并非气泡越细越好，气泡过细影响上浮速度，因而气浮池的大小和工程造价。此外投加一定量的表面活性剂，可有效降低水的表面张力系数，加强气泡膜牢度，r也变小。
(3)向水中投加高溶解性无机盐，可使气泡膜牢度削弱，而使气泡容易破裂或并大。
4、表面活性剂和混凝剂在气浮分离中的作用和影响；
(1)表面活性物质影响：
如水中缺少表面活性物质时，小气泡总有突破泡壁与大泡并合的趋势，从而破坏气浮体稳定。此时就需要向水中投加起泡剂，以保证气浮操作中气泡的稳定。所谓起泡剂，大多数是由极性一非极性分子组成的表面活性剂，表面活性剂的分子结构符号一般用0表示，圆头端表示极性基，易溶于水，伸向水中(因为水是强极性分子)；尾端表示非极性基，为疏水基，伸人气泡。由于同号电荷的相斥作用，从而防止气泡的兼并和破灭，增强了泡沫稳定性，因而多数表面活性剂也是起泡剂。
对有机污染物含量不多的废水进行气浮法处理时，气泡的分散度和泡沫的稳定性可能时是必须的(例如饮用水的气浮过滤)。但是当其浓度超过一定限度后由于表面活性物质增多，使水的表面张力减小，水中污染粒子严重乳化，表面电位增高，此时水中含有与污染粒子相同荷电性的表面活性物的作用则转向反面，这时尽管起泡现象强烈，泡沫形成稳定；但气一粒粘附不好，气浮效果变低。因此，如何掌握好水中表面活性物质的最佳含量，便成为气浮处理需要探讨的重要课题之一。
(2)混凝剂投加产生的带电絮粒：
对含有细分散亲水性颗粒杂质(例如纸浆、煤泥等)的工业废水，采用气浮法处理时，除应用前述的投加电解质混凝剂进行表面电中和方法外，还可向水中投加(或水中存在)浮选剂，也可使颗粒的亲水性表面改变为疏水性，并能够与气泡粘附。当浮选剂(亦属二亲分子组成的表面活性物)的极性端被吸附在亲水性颗粒表面后，其非极性端则朝向水中，这样具有亲水性表面的物质即转变为疏水性，从而能够与气泡粘附，并随其上浮到水面。
浮选剂的种类很多，使用时能否起作用，首先在于它的极性端能否附着在亲水性污染物质表面，而其与气泡结合力的强弱，则又取决于其非极性端链的长短。如分离洗煤废水中煤粉时所采用的浮选剂为脱酚轻油、中油、柴油、煤油或松油等。

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