气浮工艺及设备在水处理中的应用

Posted 2023-01-12 气泡

篇首语：一箫一剑平生意，负尽狂名十五年。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了气浮工艺及设备在水处理中的应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

气浮最早可追溯到1860年，1947年Krofta博士研究的浅层气浮得到运用，并被熟知。而我国真正研究气浮从1975年开始，随后逐渐发展，2000年左右在国内市场已有很大规模。在近十几年的发展中，气浮被广泛应用于各领域。本期微水会针对气浮工艺和设备探讨其在水处理中的应用。现将内容做简单梳理，供大家参考交流。
在去年关于屠宰废水的讨论过程中，针对案例中涉及到的气浮在前还是在后，引起了广泛的争论。气浮技术在国内也有十几年的发展历史，随着气浮技术与制造工艺的发展，气浮在水处理中应用也越来越广。在污水处里中一直存在是用“沉淀法”还是“气浮法”的争论，同时气浮在诸多领域均有应用。本期我们特地邀请的嘉宾是全球最大的专业气浮制造商沪东麦斯特的张总，来为我们做分享交流，讨论气浮在水处理中的应用。
主题：气浮工艺和设备在水处理中的应用
1、什么是气浮及气浮设备？
2、气浮的分类；
3、各类气浮之间的对比；
4、气浮应用的案例。
基本知识概览
什么是气浮？
在水中形成高度分散的微小气泡，粘附水中疏水基的固体或液体颗粒，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附气泡后，形成表观密度小于水的絮体而上浮到水面，形成浮渣层被刮除，从而实现固液或者液液分离的过程。
现在的气浮工艺除了用在预处理上，还可用于废水的深度处理。
气浮的必要条件：
实现气浮分离过程的必要条件是：能够使水中产生足够细小的气泡；使污染物质形成悬浮状态；使气泡与悬浮物产生黏附作用。
精彩讲堂
1、气浮及气浮工艺的分类
按照产生细微气泡的方法，可将气浮分为溶气气浮，电解气浮和散气气浮三大类。

在上图中列出了一些常见的气浮工艺，目前应用较为广泛的是涡凹气浮和溶气气浮，其中溶气气浮又有全部回流和部分回流两种，目前市场上所用的气浮基本是部分回流加药溶气气浮，一般回流比为15%-30%。
与溶气气浮相比，涡凹气浮因为效率低，其研究和新技术应用较少，目前有逐渐退出市场的趋势。因此，有较高去除率的溶气气浮被市场广泛认识。
现主要针对溶气气浮展开介绍。
2、溶气气浮
所谓溶气气浮是指使空气在加压的条件下溶解于水，然后将压力骤减至常压而使过饱和的空气以微细气泡的形式释放出来。目前常用的溶气气浮主要有浅层气浮和平流式气浮两种形式。
1）常规溶气气浮
常规的溶气气浮是在一个压力容器罐内完成溶气效果。不管压力容器罐是横置还是竖置，其都是通关1-2公斤的压力差将气融到水里（回流水），是在一个静态的状态下完成这个溶气过程，所以效率相当之低，为了改进这一难题，后来鲍尔环（国内叫填料）的出现提高了一点效率，但是还是无法满足高效率的要求，再后来出现了射流溶气即在气浮溶气罐内部装文丘里管。
常规溶气气浮在释放器释放前，有一个截止阀来完成释放的过程，因结构简单，故释放出的气泡比较大，一般厂家宣传在20-50微米，实际应该在50-100微米之间；常规溶气气浮因加了释放器，且本身的处理效果较一般，故时常容易堵塞，需停机清理。
传统的容器压力罐有以下缺点：空气溶解率低，约3%；溶气效率受环境影响，温度越高，效果越差；仅靠压力差完成静态溶气过程。
（1）平流式气浮
斜线动态分离、水流扰动大、气泡破损率高；形成悬浮物半浮半沉、出水悬浮物高；分离高度约为2500mm；水力停留时间30min-45min；表面负荷2-5m3|(m2.h)。
2）浅层气浮
浅层气浮或是MST浅层气浮的溶气方式是：打破这一静态的溶气方式，变革成动态的溶气方式，回流水在进入溶气管后立即被出口的布气装置切割成很薄的水层，然后再通过多孔布气进行溶气。采用“零速原理”，垂直分离，“浅池结构”，分离路径约为400mm，水力停留时间3-5min，表面负荷为5-15m3|(m2.h)。具有体积小，结构紧凑，溶气效率高，分离彻底、出水悬浮物低等特点，浅层气浮采用架空设计，可提高土地利用率。浅层气浮更可运用于废水的深度处理中。

MST浅层气浮原理图
MST浅层离子气浮，是在平流式气浮和Krofta浅层气浮的基础上颠覆溶气系统结构，采用高频共轨喷射强溶切割专利技术，溶气效率不受环境影响，理论空气溶解率达最大值约22%；并对释放器进行变革，设有微气泡制造系统，可以改变水分子的表面张力，吸附有色基团及部分亲水性胶体脱稳。
3）常规溶气气浮与浅层气浮区别
常规溶气气浮（平流式气浮、组合气浮）和浅层气浮一个重要区别在于池体的结构，常规气浮尺深约在2-2.5米，浅层气浮约在0.6-0.85米之间。分离过程长短有区别：常规气浮是一头进水一头出水，是斜线上升分离且形成长，还会受到刮泥方式的影响，因此分离效果不是很彻底；浅层气浮池体是圆形的，主要是将布水做的“零速度”。所谓零速度是相对的零度，是进水的水流速度与向后退的行走支架形成相对方向的，如速度相等，在水被瞬间放下的时候，水的速度是相对的零度。
常规溶气气浮是一刀切式的刮泥，对水体扰动大；浅层气浮是在一个点切下去瞬间捞上来，对水体的扰动非常小。
3、各类气浮对比
下图将常规溶气气浮和浅层气浮进行了对比。

4、气浮效果的决定因素
想要达到满意的气浮效果，首先需要根据原理改进气浮池的结构及布水结构；并对溶气效率进行改进；最重要的是要使气泡足够小，因为越小的气泡，黏附力越强，就越能改变水分子的表面张力，便于更有效的捕捉水中的悬浮物甚至胶体物质；此外，各项硬件设施兼容也是不容忽视的。
答疑及讨论
1、国内最早开始研究的是哪种气浮？
答：国内最早是先开始研究溶气气浮。
2、涡凹气浮效率低，除了不加压之外还有没有其他原因？与溶气气浮相比，低多少？
答：涡凹气浮效率低，一是没有足够的气泡，二是气泡比较大；且结构与溶气气浮一样；具体数据没有统计。
3、回流百分比如何确定？与哪些因素有关？相关性趋势如何？
答：回流比一般根据悬浮物的量来确定，目前国内基本定量成15-30%；趋势肯定是回流比会越做越小。
4、MST浅层离子气浮的最小规格是多少？最小处理量为多少？
答：最小规格是直径2米的气浮；理论上最小可以是从0，建议是每小时5吨以上。
5、池子那么浅是基于什么？有何优点？
答：个人认为池浅的好处是停留时间短，分离出来的东西不容易再沉下去；一旦浮起来就和已经浮起来的污泥形成强大的电荷层牢牢在一起，污泥不易打散掉落。
6、为何叫浅层离子气浮？
答：当气泡小于一定直径的时候，气泡的表面是带有势能的；这里的离子就是我们想表达的势能。
7、水温高和水温低对气浮有影响吗？
答：水温对气浮的溶气效率的影响是非常大的，一般常规溶解气浮厂家会标注不得超过32℃或者有些是40℃；目前敝司在天津、山东个别现场做到最高瞬时水温接近80℃。
8、浅层离子气浮处理效果最好的是什么污水？
答：造纸行业起初用的是涡凹气浮，后经大力推广，现在成了造纸用浅层气浮好，其实只要适合气浮，效率越高的气浮当然越好。此外在纺织印染也应用较多。
9、溶气气浮反应室水流上升流速控制在什么范围？
答：范围在5-8m3/h。
10、涡凹气浮效果差是什么原因？
答：主要是气泡直径大，比表面积小。
11、气浮作为预处理，最高做过多少的SS指标？去除率大概多少？还有cod？
答：一般不讲去除率，而是看能去除多少。
12、前期预处理，气浮设计主要把控要点是什么？
答：平流式溶气气浮设计要控制以下几点：前级反应效果一定要好，还要控制溶气制取系统，释气系统与废水反应室，分离池的设计，集水管的设计，刮渣系统的设计。
13、气浮用在二沉池后端深度处理，能降低COD？
答：能降不可能溶或者胶体带来的COD。
14、一般吨水电耗和药耗是多少？
答：药耗需要根据水质决定；电耗基本控制在3分到8分。
15、池子一般是什么结构？
答：有碳钢，不锈钢，双向钢和超级双向钢几种。
16、如果一级气浮出来水不够理想，再加药上二级，有过这么用的吗？
答：二级效果应该是很差，因为一级气浮电荷基本反应了；在不得已的情况下，可以考虑二级气浮。
17、二沉池出水再气浮，都是加常用药剂吗？
答：是加常用药剂。
18、纤维用气浮的效果如何？
答：纤维很适合用气浮进行去除的。
19、如何去除色度？
答：色度如果加药能絮凝就可以浮掉。
20、酒精项目可以用气浮工艺吗？
答：运用气浮是可以的，但还要看具体放在哪一工段，因为处理成本是需要考虑的。
20、常规溶气气浮一刀切刮渣方式的缺点？
答：一刀切的刮渣方式不停地对水体进行的扰动，每一次都破坏已经絮凝的悬浮物，我们在气浮加药实际是正负电荷的反应，一次次一刀切对电荷冲击很大，当遇到外界力破坏的时候很容易就被打散。
21、关于沉淀和气浮
与沉淀相比，气浮的制作要求较沉淀要高，加药量可比沉淀略少。
在两者都加药的情况下，沉淀的运行成本要稍高些。
从目前钢材市场价来看，沉淀与气浮的造价差距已不是那么明显。
对于气浮和沉淀来说，都不能简单的以去除率来衡量其效果好坏。也不能将目光聚焦于气浮对COD的去除率，气浮只是把原水中含COD悬浮物胶体与混凝剂产生的絮体去除掉。
附：MST浅层离子气浮的实际应用（浅层离子气浮用于深度处理）
香港理文废纸制浆废水处理，工艺：厌氧→好氧→二沉→深度处理。二沉出水COD＜110mg/l，离子气浮出水COD＜60mg/l，色度降至10倍以下。
玖龙纸业废纸制浆废水处理，工艺：厌氧→好氧→二沉→深度处理。二沉出水COD＜110mg/l，离子气浮出水COD＜60mg/l，色度降至10倍以下。
杭州富阳八一污水处理厂15万吨废纸制浆废水深度处理，工艺：好氧→二沉→深度处理。二沉出水COD＜120mg/l，离子气浮出水COD＜60mg/l，色度降至10倍以下。
广州造纸工厂市区工厂30000m3/d机械磨木浆和部分废纸制浆废水处理，工艺：好氧→二沉→深度处理。二沉出水COD＜300mg/l，离子气浮出水COD＜90mg/l,色度降至10倍以下。