2　气浮工艺的主要影响因素

　　1.混凝条件

　　实验表明混凝效果的好坏对气浮出水水质有很大的影响，直接在未混凝的原水中加入溶气水时,几乎不会形成浮渣层,出水水质与进水水质相比没有太大的变化。混凝效果的好坏主要反应在以下特性上：①是否增强胶粒的疏水性 　胶粒的疏水性越强 ,越容易吸附气泡。疏水性的强弱主要与原水中表面活性物质的含量和所用混凝剂种类及剂量有关。由于亲水性胶体依靠极性基团的电荷及自身吸附的厚层水膜的双重作用在水中保持稳定，从而废水中亲水性胶体脱稳所需的金属凝聚剂比疏水性胶体用的量要多一些。②胶粒大小及密度。在疏水条件相同的情况下，带较多疏水基团的胶体粘附气泡的机会大，吸附的微气泡也多，因此更容易气浮。③混凝剂的用量。混凝剂用量胶体的特性，最终影响气浮出水水质。由实验[11]知混凝剂用量对气浮效果的影响很明显，出水浊度随混凝剂用量的增加而降低。主要原因是高混凝剂用量条件下形成的胶体特性好，絮体容易吸附气泡;絮凝体体积增大，吸附的气泡的数量增多，在气浮时，带气絮粒上浮的性能就越好。由此可见，使用较高的混凝剂量对原水进行完全的混凝,有利于气浮处理。对于溶气气浮工艺,一般情况下铁盐混凝剂的性能要优于铝盐混凝剂，聚合混凝剂对原水水温、pH 值的适应性相对较强，不降低出水水质的情况下采用聚合混凝剂时尽量减少混凝剂投量。

　　2.絮凝及接触时间的要求

　　絮凝是指胶体脱稳聚结成大颗粒絮体的过程，絮凝作用在于逐步扩大形成网状结构絮凝体，进而絮凝体与气泡粘附上浮于水面。絮凝体与微气泡的粘附方式有三种形式：①絮粒包裹撞进絮粒网状结构凹槽内的微气泡;②多个絮粒互撞结大网捕游离气泡;③已粘附气泡的絮粒间碰撞吸附架桥结大。在粘附絮凝过程中,合适的搅拌速度和接触时间有利于加速絮凝过程和提高絮凝效果。搅拌的速度过快，会将能够沉降的颗粒变成不能沉降的颗粒，进而降低絮凝效果;搅拌速度过慢,会使絮凝剂和固体颗粒不能充分接触,不利于絮凝剂网捕胶体颗粒，进而无法更好地发挥絮凝作用。一般情况下控制搅拌速度在40-80r/min范围内，不要超过100r/min。气浮接触区停留时间对絮凝气浮的除浊效果有较大的影响。通过实验[12]中气浮接触时间对浊度的影响知接触时间小于40s时,接触时间对出水影响较大，并且接触时间在20s内 ,出水浊度出现急剧上升状态。接触室停留时间减少除浊率逐渐下降的原因是:①接触室停留时间减小 ,气泡和絮体接触反应的时间减少;②接触室中紊流程度发生改变，扰动紊流状态不利于气泡和絮体形成稳定聚集体并且影响上浮速度，从而降低了气浮的出水质量。何华等人发现接触室停留时间在 1.5 min～4.0 min变化时,聚合氯化铝(PAC)为絮凝剂时除浊率变化范围为20%左右,而硫酸铝为絮凝剂时除浊率变化范围12%左右。Matthew T[12]认为溶气气浮工艺的絮凝时间应低5min,得到较好的出水水质。

　　3.气泡尺寸的影响

　　气泡尺寸的大小直接影响净水效果的好坏。气浮净水工艺中，气泡尺寸过大会使气泡与污粒结合不稳定，杂质分离率急剧降低，并且会出现撞碎絮粒的现象，从而影响气浮净水效果。经研究分析知，当水中的悬浮物性质一定时，气泡尺寸越小，与水中颗粒粘附时需要的气泡数量越多，增加了气泡与絮体粘结的难度，从而明显地影响污粒的获气量和上浮速度。

　　在一定程度上，气泡直径较大时，由于其上浮速度比较小直径气泡的上浮速度大，因此在单位时间内释气量及获气机率相同情况下,污粒在混合室的历经时间内可获得更多的气体量。从这一角度上讲，不能简单地认为气泡尺寸越小净水效果越好。Kiuru[13]的研究结果表明，在10m3/(m2·h)的表面负荷下气泡平均直径为40µm时效果最佳，一般应把气泡直径控制在10—100µm范围内就能取得好的净水效果。

　　4.气浮对溶气压力的要求

　　在加压溶气气浮系统中，溶气系统的运行费用占整个气浮净水系统的50%-90%,气浮成本大部分取决于溶气系统产生的电耗,合理的选择溶气压力不仅可以降低电耗,减少运行成本，而且还可以提高水质[14]。内循环式射流加压溶气方法是一种采用空气内循环及水流内循环两方面有机结合的一种新的溶气方式，不需要空压机供气，通过内循环压力差使溶气水饱和溶解，其溶气效率可达90%以上，并且采用此种方式比水泵压水射流系统节能30%左右。如溶气水的压力位0.3MPa时，循环泵的压力在0.16—0.2MPa就能满足自动进气的要求，并且其电耗约为工作泵的10%左右。通过亨利定律可知随着溶气压力的增大，溶解在水中的空气越多，溶气量越大释放时产生的细微气泡尺寸越小，数量越多，相应地去除率就增加。在气浮工艺中，一般选择压力范围在 0.25MPa～0.44MPa认为比较合理[15]。气液混合泵工作时，气液同时在泵的入口处被吸入，通过泵叶轮的切割、分散作用及泵内的高压力使气体溶解于水中实现溶气，工作压力一般在0.7Mpa以下。采用气液混合泵进行加压溶气省去了空压机、溶气罐等设备，具有体积小、压力高、结构简单、工作噪音小、坚固耐用等系列优点，但由于该设备溶气量一般较小，一般仅应用于小规模净水工程。

　　5.空气注入量的控制

　　空气注入量的控制是气浮过程中影响溶气效率的一方面因素，在一个标准大气压下 ,空气在水中的溶解量大约为水量的3%,随着压力的增加,空气在水中的溶解度有一定的升高，使用气液混合泵注入空气时，溶解量约为水量的 7%～8%[16]。当在溶气罐中有大量未溶解的气体时,减压释放未溶解的气体会产生大量的大气泡扰乱气浮系统，影响气浮效果。一般认为空气注入量稍微大于空气在水中的溶解度,使得空气在水中处于过饱和状态是比较适宜，如果气体的进气量小就会导致产生的气泡量不够而不利气浮。同时还要根据污水水质、混凝剂和减压释放器的类型控制进气量。

　　6.原水流态对气浮的影响

　　分离池液体流态对挟气污粒混合体的上浮速度有一定的影响，文献[12]理论分析了液态不同流态下的挟气污粒上浮速度，并通过曲线图对比了不同水温下液体为层流和紊流时污粒的挟气量与污粒上浮1m高度时挟气污粒上浮时间及气泡直径与其上浮时间的关系。通过分析得出分离池液体流态对挟气污粒混合体的浮速有很大影响，层流浮速较紊流浮速小很多，液体紊流状态有利于提高净水效果。反应室的流态受反应室的表面负荷影响很大，表面负荷越大，液体紊流越强，足够的紊流可以增加气泡和絮体的碰撞机会，使两者在反应室里能够充分接触，有利于气泡和絮体粘附，过于猛烈的紊流碰撞会打破絮体和气泡，造成浪费。KROFTA浅层气浮池[17]的表面负荷为可达12m3(m2·h)，水体停留时间短，一般只有2～3min该气浮池占地面积小，有效节省投资，提高净水效果。

　　7.回流量的影响

　　在溶气系统主要为空压机和溶气罐的气浮净水工艺中，回流量的确定直接影响气浮效果、设备投资及系统运行能耗，如何降低气浮回流量是气浮研究的一个重要课题。影响回流量的因素很多，包括溶气压力、温度、溶气条件、微细泡的大小、溶气水水质等，由于原水水质的多样性等因素的影响，通过实验方法对原水进行各种条件的实测来确定回流比。目前国内外在给水净化中采用的回流比多在5～10%之间，废水处理工程中的回流比多在15～30%之间。在加压溶气装置中采用气液混合泵溶气，回流比的大小根据泵的型号和压力确定，如果流量很小压力就达不到要求，在气液混合泵的溶气装置中回流量仅作为参考因素，主要看泵的压力。

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