發(fā)布時(shí)間：2019-03-08 瀏覽量：2370
在現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的氣浮裝置，往往設(shè)有溶氣罐、空壓機(jī)、穩(wěn) 壓罐、回流泵、溶氣釋放頭，占地面積大，工程造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)用高，操作維 護(hù)復(fù)雜，能耗高。并且該裝置所發(fā)生出來的氣泡尺寸大，在水中的滯留時(shí)間 短攜帶雜質(zhì)能力弱，從而造成實(shí)際工業(yè)應(yīng)用除油效果不佳。
為了提升氣浮曝氣環(huán)節(jié)中凈化污水的效果，現(xiàn)有的水處理技術(shù)中還應(yīng)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(shù)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(tài)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(huán)節(jié)中，其物理、化學(xué)性質(zhì)都將發(fā)生根本性變化。 具體如下：
1)懸浮物吸附能力強(qiáng)
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(fù)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(zhì)具有很強(qiáng)吸附作用。
2)停留時(shí)間長、穩(wěn)定性好
微納米氣泡在水中停留時(shí)間足夠長，能夠充分與水中雜質(zhì)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(shí)間長。另一方面，因?yàn)榧{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(chǎn)生的ζ電位越高。相應(yīng)地讓氣泡內(nèi)的氣體散逸得以抑制，提高了氣泡在 水中的穩(wěn)定性，也使存在水中時(shí)間長。
3)表面積大，傳質(zhì)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(zhì)效率。另 外，微氣泡界面的表面張力對內(nèi)部氣體產(chǎn)生了壓縮作用，使得微氣泡在上升 過程中不斷收縮并表現(xiàn)出自身增壓效應(yīng)。這種自身增壓效應(yīng)隨著氣泡直徑減 小的作用效果更明顯，最終內(nèi)部壓力達(dá)到一定極限值而導(dǎo)致氣泡界面破裂消 失，使氣液界面處傳質(zhì)效率得到持續(xù)增強(qiáng)。例如，在氧化溝多孔擴(kuò)散曝氣工 藝中，大氣泡(mm級)的氧傳質(zhì)率為：10～20mg/L，中氣泡的氧傳質(zhì)率為： 20～30mg/L，小氣泡(μm級及以下)的氧傳質(zhì)率為：40～60mg/L。
因此，將微納米氣泡應(yīng)用在曝氣氣浮工藝中，能夠大幅提高水中雜質(zhì)的 清除率。近年來，微納米氣泡氣浮技術(shù)廣泛適用于含油廢水處理、氧化溝充 氧、化學(xué)反應(yīng)裝置、魚貝類養(yǎng)殖等各種工業(yè)領(lǐng)域。然而，現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生氣 泡方式雖多(見下述)卻均存在各種問題，實(shí)用性不足。
1)電解法
電解法產(chǎn)生微氣泡是向水中通入5～10V的直流電，從而產(chǎn)生微小氣泡 (直徑多在18～90μm之間，陰極產(chǎn)生H2，陽極產(chǎn)生O2)。電解法是最近幾 年水處理領(lǐng)域出現(xiàn)的新方法，具有適應(yīng)廢水范圍廣，設(shè)備簡單、管理方便、 能部分提高水中溶解氧等優(yōu)點(diǎn)。但能耗高，電極板易結(jié)垢。
2)鼓風(fēng)曝氣
鼓風(fēng)曝氣又稱壓縮空氣曝氣，其原理為利用鼓風(fēng)機(jī)將空氣通過輸氣管道 輸送到設(shè)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(yīng)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(fēng)曝氣的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、便于排布施工，供應(yīng)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(diǎn)是：曝氣過程中需產(chǎn)生 足夠大的壓力以提高氣體與液體之間分子質(zhì)量的傳遞效率，所消耗的氣水比 例高，能耗較高。并且鼓風(fēng)曝氣發(fā)生出來的微氣泡存在尺寸大，數(shù)量少，滯 留時(shí)間短，氣液接觸面較小等缺點(diǎn)。
3)機(jī)械曝氣
機(jī)械曝氣也稱為表面曝氣，機(jī)械曝氣器大多以裝在曝氣池水面的葉輪快 速轉(zhuǎn)動，進(jìn)行表層曝氣。按轉(zhuǎn)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(jī)有平板葉輪、倒傘型葉輪和泵型葉輪等，臥式表面曝氣機(jī)有 轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)和轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)等。機(jī)械曝氣法的特點(diǎn)是：設(shè)施簡單、集中，維護(hù) 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(fā)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(xiàn)有技術(shù)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(shè)多個(gè)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(zhì)系數(shù)，溶解氧及氣泡分布均勻，但也存在很多不足：結(jié) 構(gòu)相對復(fù)雜，制造成本較高，機(jī)械成型材料難以選擇，需產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力， 對水處理池池型適應(yīng)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(fā)并 生產(chǎn)的一種臥式安裝的自吸式氣液混合泵系列產(chǎn)品。該泵的吸入口可以利用 負(fù)壓作用吸入氣體，所以無需采用空氣壓縮機(jī)和大氣噴射器;高速旋轉(zhuǎn)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(nèi)的加壓混合， 氣體與液體充分溶解，溶解效率可達(dá)80～100%，其中氣液比約為1:9(吸氣 量為8～10%)，可串聯(lián)使用以增加吸氣量。曝氣泵的特點(diǎn)是：氣液溶解率較 高;結(jié)構(gòu)簡單、拆裝簡便、易于維護(hù);使用場地可隨時(shí)移動等。不足之處： 發(fā)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(guī)模的 化工類、生物化工類工業(yè)污水處理或魚廠等。
6)渦凹?xì)飧》?CAF)
渦凹?xì)飧C(jī)(CAF，Cavitation Air Floatation)其微氣泡發(fā)生的主要機(jī)理 是：曝氣機(jī)利用空氣輸送管底部散氣葉輪的高速轉(zhuǎn)動在水中形成一個(gè)真空 區(qū)，液面上的空氣通過曝氣機(jī)輸入水中，填補(bǔ)真空，微氣泡隨之產(chǎn)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?xì)飧》ㄌ攸c(diǎn)是：整個(gè) 系統(tǒng)僅由兩個(gè)機(jī)械部分組成，操作簡單;設(shè)備占地面積小，減少土建投資， 運(yùn)行費(fèi)用較低(節(jié)能);不足之處：發(fā)生的氣泡直徑較大，除懸浮物效果較 差，一般應(yīng)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(diǎn)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(nèi)使空氣充分溶于水中，然后在氣浮池中經(jīng)釋放器或釋放頭突然減到常 壓，這時(shí)溶解于水中的過飽和空氣以微細(xì)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(yōu)點(diǎn)是：能釋放出大 量尺寸微細(xì)、粒度均勻、密集穩(wěn)定的微氣泡，設(shè)備容積小，運(yùn)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(shè)：溶氣罐、穩(wěn)壓 罐、溶氣釋放頭或釋放器，操作維護(hù)較為復(fù)雜。
因此提供一種效果好、實(shí)用性強(qiáng)的微納米氣泡發(fā)生裝置和含油廢水凈化 技術(shù)具有積極意義。
詳細(xì)參數(shù)請見：www.wiipuwork.cn
作者：杭州桂冠小宣
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