气浮机原理与应用及分类

气浮机是一种通过微小气泡实现固液分离的水处理设备，其核心原理基于浮力效应，通过气泡附着悬浮物使其上浮至水面完成分离。以下从原理、应用领域及典型技术类型展开介绍：

一、气浮机的工作原理

气浮机通过向水中注入微小气泡，使悬浮物附着在气泡表面，利用浮力原理使悬浮物上浮至水面，实现固液分离。具体过程如下：

气泡生成：通过溶气系统或机械曝气装置产生大量微小气泡(直径约20-100μm)。

气泡与悬浮物结合：气泡与水中的悬浮物(如油脂、胶体、藻类等)发生碰撞、粘附，形成密度小于水的“气-固复合体”。

固液分离：复合体上浮至水面形成浮渣层，通过刮渣装置排出;清水则从底部排出，完成固液分离。

二、气浮机的应用领域

气浮机广泛应用于以下领域，尤其在处理比重接近水的悬浮物时具有显著优势：

1. 城市污水处理

应用场景：去除污水中的悬浮物、油脂、胶状物等污染物，提高出水水质。

优势：有效应对低温条件下传统沉淀法效率低的问题，保障处理效果稳定。

2. 工业废水处理

适用行业：石油化工、造纸、印染、屠宰、电镀、制药等。

处理对象：

去除废水中的悬浮油、乳化油;

回收造纸废水中的纸浆、填料等有用物质;

降低废水中的化学需氧量(COD)、色度等指标。

3. 饮用水处理

应用场景：去除水中的藻类、微小悬浮物、胶体等，提升饮用水质量。

优势：高效去除低密度污染物，保障供水安全。

4. 工业循环水处理

应用场景：处理冷却水、循环水中的悬浮物，防止设备结垢和腐蚀。

5. 资源回收

应用场景：从废水中回收石油、有机溶剂、表面活性剂、金属离子等有价值物质。

 三、气浮机的典型技术类型

根据气泡生成方式的不同，气浮机可分为以下类型：

1. 溶气气浮机(DAF)

原理：通过加压溶气或真空释气的方式，使空气溶解于水中形成过饱和溶液，再减压释放出微小气泡。

特点：气泡直径小(约20-50μm)，分散均匀，分离效率高。

应用：广泛应用于工业废水处理、饮用水净化等领域。

2. 涡凹气浮机(CAF)

原理：通过高速旋转的曝气叶轮(转速约2900转/分钟)将气体切割成微小气泡。

特点：结构简单，能耗低，适用于高悬浮物浓度的废水。

应用：常用于屠宰、食品加工等行业的废水处理。

3. 超效浅层气浮机

原理：基于“浅池理论”和“零速原理”设计，通过强制布水使微气泡与絮体充分接触。

特点：

停留时间短(仅需3-5分钟);

悬浮物去除率高达90%-99.5%;

COD去除率达65%-90%，色度去除率达70%-95%。

应用：适用于高浓度有机废水、含藻水体的处理。

4. 电解气浮机

原理：通过电解水产生氢气和氧气微小气泡，同时具有氧化、脱色和杀菌作用。

特点：气泡尺寸小，不产生紊流，对有机物废水处理效果好。

应用：适用于高浓度有机废水、电镀废水等处理。

气浮法是向废水中通入空气或其他气体产生气泡，使水中的一些细小悬浮物或谷底颗粒附着在气泡上，随气泡上浮至水面被刮除，从而完成固、液分离的一种净水工艺。气浮需要借助混凝、絮凝、破乳等预处理措施来完成。自20世纪80年代以来，气浮净水技术在国内开始得到迅速的发展，该技术已经广泛的应用在以下等方面并取得了良好的环境效益：

1、石油、化工及机械制造业中的含油(包括乳化油)污水的油水分离;

2、污水中有用物质的回收，如造纸厂废水中纸浆纤维及填料的回收;

3、取代二次沉淀池，适用于易于产生活性污泥膨胀的情况;

4、剩余活性污泥的浓缩，便于压滤处理;

5、处理电镀废水和含重金属离子废水;

6、处理纺织印染废水，如用在生物处理工艺之前作为预处理工艺;或者用在生物处理工艺之后深度处理工艺;

7、处理制革废水;

8、富营养化前驱物，如藻类;

9、用于水厂改造，主要有三种形式(简单地讲沉淀池改为气浮池、将沉淀池改为可切换交替运行的沉浮池、将滤池改为气浮滤池).

02气浮包含哪些具体的工艺

气浮分离方法有很多种，根据微细气泡产生的方式可分为：分散空气气浮法、电解气浮法、加压溶气气浮法。

(1)分散空气气浮法是靠高速旋转叶轮的离心力所造成的真空负压状态将空气吸入，成为微细的空气泡而扩散于水中。气泡由池底向水面上升并粘附水中的悬浮物一起带至水面，达到固-液分离的目的，形成的浮渣不断的被缓慢旋转的刮渣板刮出池外。分散空气气浮设备机械剪切力产生的气泡较大，直径达1mm左右，不易与细小颗粒和絮凝体相吸附，反而易将絮体打碎，因此，散气气浮不适用于处理含细小颗粒与絮体的废水。散气气浮设备气浮时间一般约为30min，溶气量达0.51m3/m3(气/水)。散气气浮按粉碎气泡方法又可分为射流气浮、扩散板曝气浮以及叶轮气浮等。

(2)电解空气气浮法处理废水的原理是，电解槽中发生电凝聚，阴极产生大量氢气气泡，废水中的微小油滴和悬浮颗粒粘附在氢气气泡上，随其上浮而净化废水。废水电解产生的气泡很小，具有很高的比表面积，而且密度也小。因此，废水电解产生的气泡截获微小油滴和悬浮颗粒的能力比溶气气浮、叶轮机械搅拌气浮要高，而且载浮能力也大，很容易将油滴和悬浮物与水分离。电解时还产生一系列电极反应，有电化学氧化及电化学还原等作用，具有降低BOD及COD、脱臭、消毒的功能，阴极还具有沉积金属离子的能力。

(3)压力溶气气浮(DAF)是国内气浮技术中应用比较早的一种技术，适用于处理低浊度、高色度、高有机物含量、低含油量、低表面活性物质含量或富含藻类的水，广泛用于造纸、印染、电镀、化工、食品、炼油等工业废水处理。相对于其他的气浮方式，它具有水力负荷高、池体紧凑等特点，但是它的工艺复杂、电能消耗较大、空压机的噪声大等因素，限制着它的应用。

03涡凹气浮机(CAF)的构造及工作原理‍

1、CAF 涡凹气浮设备主要包含气浮箱体、涡凹曝气机、链式刮泥系统、浮渣收集和排泄系统、溢流出水系统、电控系统、配药罐、贮药罐、玻璃转子流量计、回流管道、环形操作台、加药泵等。

2、(1)污水中的污染物分为溶解性有机物和非溶解性物质(即SS)，溶解性有机物在一定条件下，可以转化为非溶解性物质，污水处理的方法之一就是加入混凝剂和絮凝剂使大部分溶解性有机物转化成为非溶解性物质，再将全部或大部分非溶解性物质(即SS)去除以达到净化污水的目的，而去除SS的主要方法就是利用气浮的方法。

(2)CAF是由空气产生气浮的过程。涡凹曝气机将“微气泡”直接注入 污水中而不需要事先进行溶气，然后通过精铸不锈钢散气叶轮把“微气泡”均匀地分布于污水中，所以不会发生阻塞现象，本设备不需要压力容器、空压机和循环泵等辅助设备。

(3)未经处理的污水首先进入曝气充气段，与“微气泡”充分混合，“微气泡”在上升的过程中，将固体悬浮物带到水面。刮泥机沿液面运动，将悬浮物刮到倾斜的金属板上，再将其推入污泥排放管道。污泥排放管道里有水平的螺旋推进器，将所收集的污泥送入污泥收集器，推进器和刮泥机由同一个马达驱动。净化后的污水在排放前会经由斜板下方的溢流槽，溢流槽用来控制气浮槽的水位，确保槽中的液体不会流入污泥排放管道。

(4)开放的回流管道从曝气段沿着气浮槽的底部伸展。在产生微气泡的同时，涡凹曝气机会在有回流管的池底形成一负压区，这种负压作用会使水从池子的底部回流至曝气区，然后又返回气浮段，回流管道上设有单向阀，使进入曝气槽的污水不至于不经处理就从回流管直接进入气浮槽。整个过程确保了在没有进流量的情况下，气浮仍不断进行。

涡凹气浮工艺流程

04涡凹气浮机(CAF)的优点

1、节省投资：用CAF处理城市污水和工业污水不需要压力溶气罐、空压机、循环泵等附属设备。该设备能够去除污水中的油脂、胶状物、固体悬浮物、COD和BOD，用它处理化学制浆中段废水可大大减少生化二级处理(如果用废纸作原料，经过脱墨、漂白等过程产生的废水则无需生化二级处理可达标排放或回用)设备的规模，甚至可以省去生化处理工序而直接达标排放，从而大大减少总体投资费用。

2、运行费用低：该设备采用多元曝气头，按处理水量的不同决定曝气机台数，每台曝气机动力只有2.2Kw;刮泥板和污泥螺旋推进器由同一个马达驱动，动力为1.1KW- 2.2Kw。整套CAF涡凹气浮设备所消耗的动力极小，仅相当于传统溶气气浮法的1/8-1/10.而且维修和人工操作极少，正常运行时无需工人看守。

3、效率高：与传统的油脂收集器(重力沉降池和分离槽)相反 ，CAF是将固体污泥自动和连续地从废水中除去。污泥的去除和储存是以浓缩的方式进行，此设备所收集的上浮污泥的最高浓度可达5%左右，因此也降低了污泥处理的运行费用。

4、性能优：CAF涡凹气浮设备的处理量为5-2000立方米/小时。根据客户的要求设计不同流量的设备。进入CAF的水量不需保持平衡，即使流量改变，设备也可正常工作，正常情况下，油脂和固体悬浮物(SS)的去除率超过95%。显然，在油脂和固体悬浮物去除的同时，COD和BOD的负荷也大大降低，通常COD的去除率可达到75-85%以上。

5、操作简单：CAF涡凹气浮设备结构简单，自动化程度高，操作维修简便。

6、臭气减轻：CAF涡凹气浮设备对废水的处理是个好氧过程，并且污泥是在“新鲜”的状态下被除去，因而由油脂收集器(重力沉降池和分离槽)产生的臭气问题得到了很好的解决。另一方面，增加了固体再利用的可能性，减少了处理上的麻烦。

7、安装方便：为CAF涡凹气浮设备配套的土建工程特别少，地面、地下或高处皆可安装，而且耗时极短。

8、占地面积小：处理能力5-500立方米/小时的涡凹气浮设备的安装占地面积只有2.5-90平方米。‍

05溶气气浮机(DAF)的构造及工作原理

1、溶气气浮机(DAF)设备主要由气浮机(GSF气浮机外形是方形钢制结构，是污水处理的主体和核心，内部由释放器、排空管、出水管、污泥槽、刮板及传动系统等组成。释放器置于气浮机中央位置，是生产微气泡的关键部件)、溶气系统(主要有溶气罐、储气罐、空气压缩机、高压泵组成)、药剂罐组成。

2、处理后部分清水(设计指标为20-40%，通常可采用30%)，经气浮循环工作泵，加压进水溶气罐中与空气进行混合，空气溶解到水中，这时的溶气效率 达到80%以上;溶气罐中的空气由液位自控仪控制空压机，自动布冲到溶气罐中;

溶气罐出来的溶气水，此时溶气罐的压力为0.3-0.4Mpa，经过释放器，使溶气水压力减压释放，溶气水压力减为零或负压，溶解在水中的空气从水中释放出来，形成粒径为20-50μm的微气泡，微气泡同污水中的悬浮物结合，部分微气泡就直接生长在悬浮物中，使悬浮物在污水中的比重变小，直至浮上水体表面;形成大量府渣，再有气浮池上安装的链式刮沫机，把浮渣清除;

气浮池底部的清水，经清水给水管，进入气浮清水池后，除部分作为回流溶气水外，可直接向外排放或进入后一级处理设备。

溶气气浮机设备组成及配套设施

06溶气气浮机(DAF)的优点

1、 结构紧凑，便于吊装运输，安装方便。

2、 采用溶气技术，溶气系统溶气效率大于80%。

3、 采用新型释放器，不易堵塞，释放器效率高达99%以上。气泡直径均在50μm以下。

4、 设备自带控制箱，调试后正常运行可达到全自动化。

5、 技术先进，处理效率高，运行费用低，出水水质好。‍