發布時間：2019-03-08 瀏覽量：2552
在現有技術中，現有的氣浮裝置，往往設有溶氣罐、空壓機、穩 壓罐、回流泵、溶氣釋放頭，占地面積大，工程造價及運行費用高，操作維 護復雜，能耗高。并且該裝置所發生出來的氣泡尺寸大，在水中的滯留時間 短攜帶雜質能力弱，從而造成實際工業應用除油效果不佳。
為了提升氣浮曝氣環節中凈化污水的效果，現有的水處理技術中還應用 了一種微納米氣泡，公知地，通常把存在于水里的直徑在十到幾十微米(um) 的氣泡叫做微米氣泡，把大小在數百納米(nm)以下的氣泡叫做納米氣泡， 可以把存在于雙方中間的氣泡混合狀態稱為微納米氣泡。這種小到十微米以 下的微納米氣泡在曝氣氣浮環節中，其物理、化學性質都將發生根本性變化。 具體如下：
1)懸浮物吸附能力強
微納米氣泡界面周圍的電荷離子會形成雙電層，氣泡表面有帶負電的表 面電荷離子如OH-等，其對污水中的油類、懸浮物等物質具有很強吸附作用。
2)停留時間長、穩定性好
微納米氣泡在水中停留時間足夠長，能夠充分與水中雜質混合并將其攜 帶至水面。對于微納米氣泡來說，體積越小的氣泡在水中的上升速度就越慢。 例如：氣泡直徑為1mm的氣泡在水中上升的速度為6m/min，而直徑為10μm 的氣泡在水中的上升速度為3mm/min，后者是前者的1/2000。一方面，氣泡 上升的速度慢，使氣泡在水中停留時間長。另一方面，因為納米氣泡表面到 周圍的電荷會形成雙電層，其電勢差用ζ電位表示。氣泡的體積越小則界面 處產生的ζ電位越高。相應地讓氣泡內的氣體散逸得以抑制，提高了氣泡在 水中的穩定性，也使存在水中時間長。
3)表面積大，傳質效率高
從理論上講，隨著氣泡直徑的縮小，氣泡界面的比表面積也隨之增大， 如直徑1mm的氣泡分散成直徑100nm的微氣泡，其表面積可增大10000倍。 這種表面積的增大使氣液界面的接觸面積迅速增大，提高氣液傳質效率。另 外，微氣泡界面的表面張力對內部氣體產生了壓縮作用，使得微氣泡在上升 過程中不斷收縮并表現出自身增壓效應。這種自身增壓效應隨著氣泡直徑減 小的作用效果更明顯，最終內部壓力達到一定極限值而導致氣泡界面破裂消 失，使氣液界面處傳質效率得到持續增強。例如，在氧化溝多孔擴散曝氣工 藝中，大氣泡(mm級)的氧傳質率為：10～20mg/L，中氣泡的氧傳質率為： 20～30mg/L，小氣泡(μm級及以下)的氧傳質率為：40～60mg/L。
因此，將微納米氣泡應用在曝氣氣浮工藝中，能夠大幅提高水中雜質的 清除率。近年來，微納米氣泡氣浮技術廣泛適用于含油廢水處理、氧化溝充 氧、化學反應裝置、魚貝類養殖等各種工業領域。然而，現有技術中產生氣 泡方式雖多(見下述)卻均存在各種問題，實用性不足。
1)電解法
電解法產生微氣泡是向水中通入5～10V的直流電，從而產生微小氣泡 (直徑多在18～90μm之間，陰極產生H2，陽極產生O2)。電解法是最近幾 年水處理領域出現的新方法，具有適應廢水范圍廣，設備簡單、管理方便、 能部分提高水中溶解氧等優點。但能耗高，電極板易結垢。
2)鼓風曝氣
鼓風曝氣又稱壓縮空氣曝氣，其原理為利用鼓風機將空氣通過輸氣管道 輸送到設在池底的曝氣裝置中，以氣泡形式彌散逸出，在氣液界面把氧氣溶 入水中。曝氣裝置按其應用工藝不同，主要包括膜片式微孔曝氣器和旋混曝 氣器等。鼓風曝氣的特點是：結構簡單、便于排布施工，供應空氣的伸縮性 較大，曝氣效果也較好，適用于大中型污水廠。缺點是：曝氣過程中需產生 足夠大的壓力以提高氣體與液體之間分子質量的傳遞效率，所消耗的氣水比 例高，能耗較高。并且鼓風曝氣發生出來的微氣泡存在尺寸大，數量少，滯 留時間短，氣液接觸面較小等缺點。
3)機械曝氣
機械曝氣也稱為表面曝氣，機械曝氣器大多以裝在曝氣池水面的葉輪快 速轉動，進行表層曝氣。按轉軸方向不同，可分為立式和臥式兩類。常用的 立式表面曝氣機有平板葉輪、倒傘型葉輪和泵型葉輪等，臥式表面曝氣機有 轉刷曝氣機和轉盤曝氣機等。機械曝氣法的特點是：設施簡單、集中，維護 管理較為方便，充氧效率較高且在水中溶解氧分層明顯，常用于小型的曝氣 池，如氧化溝等;不足之處：氣壓損失大能耗較高，易出故障，發生出來的 微氣泡尺寸大，且受水處理池池深影響較大。
4)射流曝氣法
現有技術射流曝氣器，主要有兩種：一種為單混合噴嘴射流曝氣器，如 中國專利CN202124525U、CN2825632、CN101993145A等;另一種為周面 設多個混合噴嘴的圓形碟式曝氣器，如中國專利CN201908001U、 CN2700318、CN201447385U等。射流曝氣具有良好的充氧特性，有效的氣 體分散及較高的傳質系數，溶解氧及氣泡分布均勻，但也存在很多不足：結 構相對復雜，制造成本較高，機械成型材料難以選擇，需產生較大的剪應力， 對水處理池池型適應性差，水處理量小等。
5)曝氣泵
曝氣泵也叫做氣液混合泵、氣浮泵。例如由HICHINE海泰美信研發并 生產的一種臥式安裝的自吸式氣液混合泵系列產品。該泵的吸入口可以利用 負壓作用吸入氣體，所以無需采用空氣壓縮機和大氣噴射器;高速旋轉的泵 葉輪將液體與氣體混合攪拌，無需攪拌器和混合器。由于泵內的加壓混合， 氣體與液體充分溶解，溶解效率可達80～100%，其中氣液比約為1:9(吸氣 量為8～10%)，可串聯使用以增加吸氣量。曝氣泵的特點是：氣液溶解率較 高;結構簡單、拆裝簡便、易于維護;使用場地可隨時移動等。不足之處： 發生微氣泡的條件比較苛刻;適用范圍有一定局限性，主要針對中小規模的 化工類、生物化工類工業污水處理或魚廠等。
6)渦凹氣浮法(CAF)
渦凹氣浮機(CAF，Cavitation Air Floatation)其微氣泡發生的主要機理 是：曝氣機利用空氣輸送管底部散氣葉輪的高速轉動在水中形成一個真空 區，液面上的空氣通過曝氣機輸入水中，填補真空，微氣泡隨之產生并螺旋 形地上升到水面，空氣中的氧氣也隨之溶入水中。渦凹氣浮法特點是：整個 系統僅由兩個機械部分組成，操作簡單;設備占地面積小，減少土建投資， 運行費用較低(節能);不足之處：發生的氣泡直徑較大，除懸浮物效果較 差，一般應用在要求處理效果不是很高的情況。
7)加壓溶氣法(DAF)
加壓溶氣法分為全部污水加壓溶氣法和部分污水加壓溶氣法。其特點是 將污水(全部或部分)用水泵加壓到3～4kg/cm2，送入專門裝置的溶氣罐， 在罐內使空氣充分溶于水中，然后在氣浮池中經釋放器或釋放頭突然減到常 壓，這時溶解于水中的過飽和空氣以微細氣泡形式在池中逸出，將水中懸浮 物顆粒或油粒帶到水面形成浮渣排除之。加壓溶氣法的優點是：能釋放出大 量尺寸微細、粒度均勻、密集穩定的微氣泡，設備容積小，運行方便，不易 堵塞;不足之處是需回用部分甚至全部回用水，能耗較高，另外工程上多用 于污水的固液分離，相對比較局限。另外，加壓溶氣法需設：溶氣罐、穩壓 罐、溶氣釋放頭或釋放器，操作維護較為復雜。
因此提供一種效果好、實用性強的微納米氣泡發生裝置和含油廢水凈化 技術具有積極意義。
詳細參數請見：www.wiipuwork.cn
作者：杭州桂冠小宣
