浅层气浮技术

许吉现 李思敏 (河北建筑科技学院城市建设系)
韩小清(北京晓清环保公司)

　　气浮净水技术在国内外应用广泛。国内应用的气浮装置有分散空气气浮法、电解气浮法、压力溶气气浮法等(以下简称传统气浮法)，目前压力溶气气浮法应用最广。但是近年来刚刚进入中国市场的浅层气浮装置后来居上，该装置由美国克拉福达(Krofta)公司经过几十年研究开发，本文对该装置的结构作一介绍。

1 工作原理

　　浅层气浮装置的结构如图1所示。

　　原水通过泵1进入气浮装置2的中心管3，通过可旋转的水力接头4和可旋转的分配管5均匀地配入气浮池底部，溶气水经过中心管7进入可旋转的分配管8，与原水同步进入气浮池底部。9亦为一个可旋转的水力接头。饱含微气泡的溶气水与原水在气浮装置的底部充分碰撞、粘附，使原水中的微粒形成比重<1的浮渣上升到水面而被除去。原水的分配管5和溶气水的分配管8被固定在同一旋转装置10上，其旋转方向与原水进入气浮池底部的水流方向相反，但速度相等。本装置的关键部分是成功地利用“零速度”原理，使进水对原水不产生扰动，固液分离在一种静态下进行。
　　表面形成的浮渣层由螺旋撇渣装置11收集，然后经过排渣管12将其排到池外。澄清后的水由旋转集水管13收集后排到池外，集水管13与中央旋转部分14连在一起，这样原水在气浮池中的停留时间就是中央旋转部分的回转周期。
　　连在旋转行走装置上的刮板将池底和池壁上的沉泥刮到泥斗6中，定期排放。
　　另外一项重要的改进就是固定在旋转行走架10上相互之间有一定间距的一组同心锥形板装置15，与配水部分一起沿气浮池同步旋转。每相邻两块锥形板组成一个倾斜的环行气浮区域16，该区域内水时刻处于层流状态，加速了颗粒杂质随微气泡的上升速度。
　　浅层气浮装置还包括一对并联运行的溶气管20(简称ADT’S)，进水泵17的压力较低，只需202.6 kPa。进水首先通过与两个ADT’S连接的三通阀18，ADT’S的另一端布置溶气出水口。压缩空气也经过一个三通阀19与压力水在同一端进入ADT’S，压缩空气的压力一般为707.8 kPa。所有的三通阀靠一只调节器联动，正常运行时，一只ADT的进、出水口均被打开释放溶气水，而进气口被关闭；同时另一只ADT的进水口和出水口被关闭，压缩空气通过20～40 μm的微孔不锈钢板进入ADT，靠压缩空气的压力将空气溶于水中，而不是靠水的压力。水沿着切线方向高速进入ADT中，流速可达10 m/s，压力水在ADT中呈螺旋状前进，达995 r/min，进水口可以调节，以便控制流量和流速。

2 浅层气浮与传统气浮装置的比较

　　① 传统气浮装置中，池深一般为2.0～2.5 m，这是因为设备是静止的，水体是运动的。水体从反应室进入接触区时会产生流向的改变和流速的重新分布，即把水流转变成均匀向上的流动，这就需要有一定的时间和高度来完成这一变化，其高度一般不低于1.5 m。而浅层气浮由于“零速度”原理的应用，实现了设备是运动的，水体是静止的，消除了由于水体的扰动对悬浮颗粒与水分离的影响，降低了对高度的要求；另外在传统气浮装置中，难免有泥砂或絮粒沉于池底，为防止带出池底的泥砂，出水管一般悬高300 mm，而在浅层气浮装置中，由于池底设置了刮泥装置，因此不需设置悬高段。通过以上分析，浅层气浮装置的有效水深一般为400～500 mm。
　　② 传统气浮装置中，水体的停留时间一般控制在10～20 min；而浅层气浮装置中，停留时间只需2～3 min。?
　　③传统气浮装置中，溶气系统配备的是溶气罐，若按溶气罐的实际容积来计算，其水力停留时间为2～4 min；而浅层气浮装置中，溶气系统采用的是溶气管，取消了填料，使溶气管的容积利用率达100%，其水力停留时间只有10～15 s。
　　④ 在传统气浮装置中，刮渣器定期对浮渣层进行清除，无法根据浮渣的浮起时间进行有选择性的清理，因此不但对水体有较大的扰动，而且浮渣的含水率也较大；在浅层气浮装置中，螺旋撇渣器安装在配水系统的前部，清除的浮渣总是气浮池内浮起时间最长(2～3 min)的浮渣，即固液分离最彻底、含水率最小的浮渣。
　　通过以上分析和比较，浅层气浮装置和传统气浮装置有本质的区别，其优越的技术性能已逐渐受到国内用户和环保界人士的重视。如果能加快该技术的引进并使之国产化，必将带来巨大的经济效益和社会效益。

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