氣浮的起源、演變及發展方向

王金奇

摘 要：上世紀50年代壓力溶氣氣浮誕生，近三十年迅速發展起來，現向海水淡化方向發展。

關鍵詞：氣浮的雛形，溶氣氣浮，海水淡化。

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.242

1 氣浮的歷史演變

氣浮凈水技術是近三十年迅速發展起來一種的固液分離技術，其原理是在加壓下使空氣溶入水中，再在減壓下釋放空氣，產生大量微小氣泡，微小氣泡與顆粒物的相互作用，包括吸附、絮凝及水動力學等復雜過程。使氣泡粘附在懸浮顆粒上，形成整體比重小于1的混合體，由于浮力大于重力混合體浮至水面，形成浮渣，清水則向下流動，分別收集浮渣和清水，實現固液分離，污水得以凈化。在水處理領域中，氣浮凈水技術在國內外應用非常廣泛。

早在1930年瑞典某造紙廠曾經將空氣在壓力下分散于水中來處理污水，實質就是通過微孔塑料板將壓縮空氣分割成小氣泡分散于水中實現氣浮，這就是散氣氣浮的雛形。

起初氣浮發展非常緩慢，究其原因主要是制造微氣泡的技術不成熟，采用分散空氣氣浮時，產生的氣泡不夠微細，顆粒的粘附能力很差，大氣泡還會產生嚴重紊流而撞碎絮體。當時氣浮的應用還不是很廣，主要用于處理含油、脂肪、纖維等比重小的雜質的廢水。

為了解決制造微氣泡的問題，人們發明了電解氣浮，電解氣浮是用不溶性陽極和陰極，通以直流電，直接將廢水電解，陽板和陰極產生氫氣和氧氣，形成的微氣泡與廢水中的污染物顆?；蛐跄w粘附浮至水面。電解產生的氣泡遠小于散氣法形成的氣泡，但運行成本過高也很難得以推廣。葉輪氣浮就是利用電機帶動葉輪高速旋轉，空氣被粉碎成細小的氣泡，并與水充分混合成水氣混合體 ，氣泡帶動水中雜質顆粒上浮。這種氣浮設備適用于處理污染物質濃度高的廢水，但處理量不大。

直至上世紀50年代壓力溶氣氣浮的誕生，氣浮才走上發展的快車道，高壓溶氣系統通過水泵和空壓機向溶氣罐中打入清水和壓縮空氣，在0.3～0.5Mpa的密封的溶氣罐內通過噴口、混合管中水流的高速運動，使空氣在最短時間充分溶入水中，然后再在常壓下通過釋放器減壓釋放，形成大量地直徑在20～50um的微氣泡，微氣泡與水中的絮體形成穩定的比重小于1的混合體，由于浮力的作用混合體上浮至水面與水分離。

2 我國的氣浮技術發展現狀

我國在60年代末已有壓力溶氣裝置應用于食鹽溶液的凈化和石油廢水的處理。70年代氣浮技術發展較快，當部分回流技術的得以應用時，現代氣浮工藝基本形成。氣浮設備近年來應用日趨廣泛，在傳統氣浮工藝的基礎上，又發展了一些新的工藝，例如渦凹氣?。–AF）工藝、淺層氣浮工藝等。見圖1。

我公司從上世紀八十年代開始關注氣浮，至今已有30多年的歷史，先后研究開發了四代不同的壓力溶氣部分回流氣浮產品，我公司氣浮產品的發展過程正好反應了我國壓力溶氣氣浮技術的發展狀況。

上世紀八十年代中期生產的第一代氣浮，制造工藝簡單，只能手動控制，采用初級溶氣系統，TS型管式釋放器。

90年代研發并生產的第二代氣浮，整體加工工藝有了一定的進步，采用半自動控制系統，改善了溶氣效能，開發出第二代TJ型釋放器。見圖2。

本世紀初研發的第三代氣浮，制造工藝得到提高，采用數控加工，池體沖壓成型，采用PLC自動運行系統，溶氣效能得到進一步的加強，采用第三代TJ型釋放器，油漆采用高壓無氣噴涂。

2013研發并投產的第四代氣浮，系統高度集成智能運行，溶氣效率達95%，采用高效釋放器，釋氣率接近95%。見圖3。

3 氣浮在生產生活中的應用及發展方向

隨著現代工業的發展和人口的不斷增加，氣浮迎來了前所未有的發展機遇。

水是人類發展不可缺少的自然資源，是人類和一切生物賴以生存的物質基礎，當今世界，水資源不足已成為全球所面臨的復雜問題和社會經濟發展的主要制約因素。

另一方面工業迅猛發展，產生大量的工業廢水，由于氣浮產生的浮渣含氧，不易腐化，有利于后續處理；氣浮池表面負荷高，所需的藥量較少，處理效率高，等眾多優點，近年來開始在石油化工、紡織、印染、機械加工、拆船和食品等行業的廢水處理中得到應用。

（1）對于帶酸或堿性的廢水，必須要用調節劑（例如酸或堿）來調節污水的PH值，用以調節水中污染物的電荷狀態，減弱其親水性能，使其能與微氣泡沾附。

（2）對水中的金屬離子，可采用氫氧化物，或硫化物處理后，生成金屬離子的金屬氫氧化物，或硫化物。再進行浮除。

（3）印染廢水，內含大量的活性物質，容易起泡沫，建議在回流泵前加消泡劑（天然油脂，各種化工用的合成消泡劑，膨潤土，滑石粉，硅藻土）。含有堿性洗滌劑的要加酸中和，若是含硫化物的染料，則比較容易上浮，若為活性染料，其在水中溶解性較高，則不易浮除。解決方法是回流泵前接河水，或自來水。

（4）石化廢水，含有大量的石油類物質和固體雜質， 除了高壓溶氣氣浮外，渦凹氣浮效果也相當不錯。

（5）造紙廢水是廢水又一大類別，對此有人專進行了研究。水中含有大量的細小的纖維，若為新聞紙廢水，還含有脫墨劑（表面活性劑）。近年來由于節水技術的發展廢水濃度不斷增加，隨著廢水濃度的增加，廢水水質變的更加復雜，處理工藝也更加復雜，除氣浮外還要增加后面的處理過程。氣浮的應用見表1。

大量農業人口涌入城市，城市人口不斷膨脹，城市生活污水也隨之增多，在日本東京城市水回收中心通過三級水處理廠回收廢水，氯化消毒后用于沖洗高層建筑的廁所，城市生活廢水特點是含油多，而氣浮在去油方面有著獨到之處。因而城市生活廢水的處理是氣浮發展的另一個方向。餐飲廢水，水質的變化很大，含有大量的渣滓和油，根據實驗用硫酸鋁鉀、PAM、PAC三種藥劑，會取得好的處理效果。

地球上水的總貯量約有13.9億km3。其中約97%為海洋咸水，不能直接為人類利用，淡水的總量僅為0.36億km3，不足地球總水量的3%，而且其中有77.2%是以冰川和冰帽的形式存在于極地和高山，能夠為人類直接利用的淡水僅占淡水總量的0.3%，因此人類直接利用的淡水資源是十分有限的，如何向海洋要水成了當今人類急待解決的問題，在這方面已經有人進行了大膽的嘗試，并且有不少成功的案例，中冶海水淡化投資有限公司、無錫海拓環保裝備科技有限公司等就是海水淡化產業的先行者和實踐者。

海水淡化氣浮一般處理量很大，體積也很大，并以土建氣浮為主，剛質池體很少，室外布置較多，回流比小，通常為10～15%，進水用泵輸送，出水自流。

氣浮因人類的發展而產生，也因人類的不同需要而創新，隨著研究的不斷深入和技術工藝的完善，不久的將來氣浮的應用將更加廣泛，也將為我們提供更好的服務。endprint