氣浮作為一種、快速的固液分別技術(shù)，始于選礦。它是使用高度分散的微氣泡作為載體粘附廢水中的懸浮物，使其密度小于水而上浮到水面以完成同液分別進程。它可用于水中固體與固體、固體與液體、液體與液體乃至溶質(zhì)中離子的分別[1]。普通來說，氣浮法處置工藝要滿足以下基本條件[2]：(1) 必需向水中提供足夠量的纖細氣泡；(2)必需使廢水中的污染物質(zhì)能構(gòu)成懸浮形狀；(3) 必需使氣泡與懸浮的物質(zhì)發(fā)作黏附作用。有了上述這三個基本條件，才干完成氣浮處置進程，抵達污染物質(zhì)從水中去除的目的。
在污水、廢水處置工程中，氣浮法已經(jīng)普遍用于以下幾個方面：
(1)石油、化工及機械制造業(yè)中的含油廢水的油水分別；
(2)廢水中有用物質(zhì)的回收，如造紙廢水中的紙漿纖維及填料的回收；
(3)含懸浮固體相對密度接近于1的工業(yè)廢水的預處置；
(4)取代二沉池中止泥水分別，特別適用于活性污泥絮體不易沉淀或易于發(fā)作膨脹的情況；
(5)剩余污泥的濃縮。
1. 渦凹氣浮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及義務原理
渦凹氣浮工藝 (Cavitation Air Flotation)系統(tǒng)是世界*的水處置設備，是美國Hydrocal環(huán)保公司的產(chǎn)品，也被稱作THK(Induced Air Flotation)引氣氣浮，是目前普遍采用和推行的一種投資少、效率高、處置本錢低、效率好的污水處置設備[3]。它是專門為去除工業(yè)和城市污水中的油脂、膠狀物及固體懸浮物（SS）而設計的系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由五部分組成，如圖所示[4]：
經(jīng)預處置后的污水流入有渦凹曝氣機的小型充氣段，污水在上升的進程中經(jīng)過充氣段與曝氣機發(fā)作的微氣泡充分混合，曝氣機將水面上的空氣經(jīng)過抽風管道轉(zhuǎn)移到水下。曝氣機的義務原理是使用空氣保送管道底部散氣葉輪的高速轉(zhuǎn)動在水中構(gòu)成一個真空區(qū)，液面上的空氣經(jīng)過曝氣機輸入水中，*真空，微氣泡隨之發(fā)作并螺旋型地升到水面，空氣中的氧氣也隨之溶入水中。
由于氣水混合物和液體之間密度的不平衡，發(fā)作了一個垂直向上的浮力，將SS帶到水面。上浮進程中，微氣泡會附著到SS上，抵達水面后SS便依托這些氣泡支撐和維持在水面。刮泥機沿著整個液面運轉(zhuǎn)，并將SS從氣浮槽的出口端推到出口端的污泥排放管道中。污泥排放管道里有水平的螺旋推進器，將所搜集的污泥送入集泥池中。凈化后的污水流入溢流槽再自流至生化處置部分。
開放的回流管道從曝氣段沿著氣浮槽的底部伸展。發(fā)作微氣泡的同時，渦凹曝氣機遇在有回流管的池底構(gòu)成一個負壓區(qū)，這種負壓作用會使廢水從池底回流至曝氣區(qū)，然后又前往氣浮段。這個進程確保了40%左右的污水回流及沒有進水的情況下氣浮段仍可中止義務[5]。
2. 渦凹氣浮系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的影響要素
2.1 污水水質(zhì)對渦凹氣浮機的影響
由于工業(yè)廢水和污水中普通會含有相當比例的Ca2+、SO42-，而且在氣浮進程中會投加一些浮選藥劑，渦凹氣浮系統(tǒng)運轉(zhuǎn)一段時間后，氣浮機輪、軸承處附著一層垢，會使氣浮系統(tǒng)的效率降低。
2.2污水流量對處置效果的影響
污水流量對處置效果的影響也是不容無視的。在氣浮機運轉(zhuǎn)時必需保證每間氣浮池的配程度均，流量的變化意味著污染物量的變化，需求及時調(diào)整藥劑投加量才干取得的效果。當污水流量過大時，氣浮池水平流速加快，停留時間延伸，對絮凝體上浮分別不利；流速過大會惹起分別區(qū)水流紊動過大而構(gòu)成泡絮結(jié)合體破碎。當水量過大時應及時調(diào)整出水堰高度以防止污水進入浮渣系統(tǒng)[6]。
2.3絮凝劑及pH值對氣浮效果的影響
氣浮效果的好壞除了受氣浮設備功用的影響外，還與絮凝劑的投加量和pH值有關。目前采用的絮凝劑大部分為PAC和PAM系列。絮凝劑投加量并不是越多越好。無機高分子的投加量對絮凝效果有分明影響。實驗證明，關于絮凝的發(fā)作，存在一個投加量，逾越此量時，絮凝效果會下降，逾越太多則會起相反的維護作用[7]。而且現(xiàn)采用的絮凝劑多為酸性絮凝劑，有其zui適宜的pH值。當污水的pH值逾越zui適宜pH值時，會惹起絮凝體的溶解或破碎，對氣浮分別發(fā)作相當不利的影響。因此，在運轉(zhuǎn)進程中，應對進水pH值加以監(jiān)測和控制。
3. 渦凹氣浮法在煉油污水處置中的運用
目前，渦凹氣浮工藝在主要用于含油廢水、造紙廢水及污泥濃縮等方面[8]。下面以渦凹氣浮工藝在含油廢水中的運用為例，來說明它在理論工程中的運用。
揚子石化含硫原油改建擴建工程竣工后，原污水場才干清楚缺乏，且原污水場界區(qū)內(nèi)已無擴容場地，改造設備應小型化[9]。改造方案在部分回流溶氣氣浮和渦凹氣浮中選擇，下表是2種方案的比較：
項目 | 部分回流溶氣氣浮 | 渦凹氣浮 |
處置量/(m3•h-1) | 600 | 600 |
氣泡直徑/μm | 30~100 | >100 |
建議投資/萬元 | 309 | 229 |
占空中積/m2 | 1400 | 120 |
電耗/(kW•h•t-1) | 0.330 | 0，015 |
水質(zhì)目標：
項目 | 進水 | 出水 |
油量 | 600 | 600 |
油質(zhì)量濃度 | ≤200 | ≤20 |
硫化物質(zhì)量濃度 | ≤50 | ≤20 |
COD值 | ≤1000 | ≤650 |
*: 單位為m3/h
投入運用的渦凹氣浮機組運轉(zhuǎn)良好，設備振動及樂音很小；發(fā)生的氣泡平均細密；出渣細密，散布平均；出水明澈，無分明油花。下表為改造前后消費運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)比照：
項目 | 二污場 | 渦凹氣浮工藝 |
進水流量* | 249 | 430 |
氣浮進水含油量 | 321 | 150 |
氣浮出水含油量 | 29.8 | 17.7 |
氣浮出水COD值 | 481 | 239 |
含油去除率** | 0.91 | 0.88 |
*：單位為m3/h；**：無單位
由上表可見，改造后污水處置才能增大，處置效果與改造前根本相反，且改造后出水含油量和COD值均到達設計目標。
改造前后污水處置耗費及本錢比照見下表：
項目 | 改造前 | 改造后 |
PAC耗費/(kg•t-1) | 0.0670(固體) | 0.1590（液體） |
PAM耗費/(kg•t-1) | | 0.0033（固體） |
電耗/(kW•h•t-1) | 0.257 | 0.036 |
非污染風耗費/( m3•t-1) | 0.14 | 0 |
由上表可見，改造后污水處置安裝電耗及污染風耗費均大幅降低。
經(jīng)過上述的一系列比擬，在煉油污水處置中，渦凹氣浮與溶氣氣浮的處置效果接近；相比溶氣氣浮，渦凹氣浮具有投資少、占空中積小、節(jié)能降耗、操作強度高等劣勢。
