淺層氣浮機(jī)是氣浮機(jī)的一種，它利用水在不同壓力下溶解度不同的特性，對全部或部分待處理(或處理后)的水進(jìn)行加壓并加氣，增加水的空氣溶解量，通入加過混凝劑的水中，在常壓情況下釋放，空氣析出形成小氣泡，粘附在雜質(zhì)絮粒上，造成絮粒整體密度小于水而上升，從而使固液分離。

　　溶氣氣浮適用于處理低濁度、高色度、高有機(jī)物含量、低含油量、低表面活性物質(zhì)含量或具有富藻的水。相對于其它的氣浮方式(詳見附錄1)，它具有水力負(fù)荷高，池體緊湊等優(yōu)點(diǎn)。但是它的工藝復(fù)雜，電能消耗較大，空壓機(jī)的噪音大等缺點(diǎn)也限制著它的應(yīng)用。

　　氣浮設(shè)備是在水中通入大量微細(xì)氣泡，使其粘附于雜質(zhì)顆粒上造成整體密度<1的狀態(tài)，靠浮力使其上升至水面而使固液分離的一種凈水法。作為過濾工藝的預(yù)處理，對于低濁度的原水，溶氣氣浮工藝要優(yōu)于沉淀工藝，而當(dāng)原水濁度>100NTU時(shí)，則不宜 采用氣浮法[1]。DAF工藝的主要設(shè)計(jì)參數(shù)包括停留時(shí)間、表面負(fù)荷率、回流比、溶氣壓力等。氣浮池的水力停留時(shí)間大致為5～15 min;表面負(fù)荷率為5～12m3/(m2·h)，處理飲用水時(shí)溶氣壓力范圍為200～600kPa，回流比為5%～10%。優(yōu)化溶氣壓力和回流比 能夠有效地降低水廠的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。此外由于停留時(shí)間短，氣浮池的基建費(fèi)用比沉淀池少，但卻能獲得更好的處理效果。　

　　1　試驗(yàn)流程與設(shè)備 試驗(yàn)原水為松花江水。

　　快速混合池尺寸為200mm×200mm×200mm，反應(yīng)池尺寸為300mm×300mm×800mm，沉淀 工藝的沉淀池尺寸為450mm×1200 mm×800mm，氣浮池的尺寸為450mm×200mm×800mm，均用有機(jī)玻璃材質(zhì)加工制成。試驗(yàn)采用的空壓機(jī)為Z-0.29/7型，溶氣罐為200×1500mm的鋼制罐體，內(nèi)裝高度為800mm的階梯環(huán)填料。　

　　濁度檢測采用2100A型濁度儀。UV254和TOC檢測分別采用752紫外光柵分光光度計(jì)和TOC測定儀。水溫對除濁效果的影響每年的11月中旬至第二年的4月中旬間松花江水質(zhì)具有低溫、低濁的特點(diǎn)(水溫為0℃、濁度為10NTU左右、pH值在6.8左右)，在6、7月間水溫在20℃左右，濁度為70NTU左右。試驗(yàn)期間投加的混凝劑為硫酸鋁，低溫期投加量經(jīng)小試確定為40mg/L，采用活化硅酸作為助凝劑，投量為5mg/L。在較高溫度和濁度下的混凝劑投量為25mg/L。為了對比氣浮與沉淀工藝對固液分離的效果，兩套工藝流程中對混合池、反應(yīng)池、投藥量及混合強(qiáng)度等前續(xù)工藝采用了相同的運(yùn)行參數(shù)。混合池中的快速混合時(shí)間為2min，G值為420s-1,反應(yīng)池反應(yīng)時(shí)間為20min，G值為10s-1,氣浮池水力停留時(shí)間為10min，回流比采用8% ，沉淀池中水力停留時(shí)間為1h，表面負(fù)荷率為氣浮池的1/6。

　　對兩種工藝的處理效果差異分析如下：　

　　根據(jù)斯托克斯公式[2]，假定一個(gè)絮凝顆粒的直徑為50μm，密度為1.01g/mL，則在20℃時(shí)此顆粒的沉降速度為0.05m/h，沉淀池的表面負(fù)荷率一般在0.75～1.6m3/(m2·h)，所以該顆粒不會被沉淀去除。如果顆粒要得到0.75m/h的沉速，則顆粒需要成長到178μm的直徑才能被去除。在0℃時(shí)水的動力粘度系數(shù)為20℃時(shí)的1.8倍，對于同樣狀況的絮凝顆粒，0℃時(shí)在沉淀池中的沉速為0.03m/h。要使顆粒得到0.75m/h的沉降速度，則該顆粒需長到245μm的直徑。　

　　在考察水溫對處理效果的影響時(shí)，必須考慮溫度對絮凝顆粒的穩(wěn)定性、顆粒與顆粒以及顆粒與氣泡之間結(jié)合性能的影響。在低溫時(shí)由于水的粘度較大，顆粒周圍的水化膜較厚，顆粒的親水性加強(qiáng)，從而使得顆粒能夠在水中穩(wěn)定地存在。尤其在低濁度時(shí)，由于水中膠體顆粒物數(shù)量較少，因而與混凝劑有效碰撞脫穩(wěn)的機(jī)會也少，在實(shí)際生產(chǎn)中往往不得不采用加大投藥量的方法來提高處理效果。采用DAF工藝時(shí)，由于通入空氣，氣泡和顆粒相互碰撞粘附幾率增大，使顆粒的密度變小而更容易浮至水面被去除。　

　　2.2 反應(yīng)時(shí)間對除濁效果的影響

　　無論在低溫或高溫，對于沉淀工藝而言，要想獲得較高的濁度去除率，反應(yīng)池中的反應(yīng)時(shí)間應(yīng)不少于20min。而對于氣浮工藝而言，只需要5min的反應(yīng)時(shí)間就能獲得很高的去除率，這是因?yàn)槌恋矸ㄊ且揽啃跄w粒不斷長大而下沉，在低濁度時(shí)顆粒有效碰撞幾 率降低因而使得顆粒成長的時(shí)間較為緩慢，據(jù)有關(guān)資料介紹為20～30min。氣浮法則借助于微氣泡的粘附作用，從而使得反應(yīng)時(shí)間比沉淀法短DAF一般設(shè)置在生物處理單元之前，物理處理單元之后，習(xí)慣上將其歸為物理處理單元。若設(shè)為兩級浮選，為了方便節(jié)約，平面布置時(shí)常將一、二級浮選池并列，一、二級浮選池是約有500mm左右的液位差保證污水從一級浮選池流動到二級浮選池，而取消提升泵達(dá)到節(jié)能效果。體現(xiàn)在豎向布置上，即在設(shè)計(jì)、施工時(shí)必須嚴(yán)格控制刮渣機(jī)拖架(板)、可調(diào)節(jié)堰和除渣槽頂?shù)臉?biāo)高，這一點(diǎn)非常重要，是關(guān)鍵因素之一，否則會嚴(yán)重影響氣浮效果(泡沫層無法用機(jī)械方法撇除)，這也正是必須采用可調(diào)節(jié)出水堰的原因所在主要由空氣飽和設(shè)備(也稱壓力溶氣系統(tǒng))、空氣釋放設(shè)備(也稱溶氣釋放系統(tǒng))和氣浮池(也稱氣浮分離系統(tǒng))等組成。目前,溶氣氣浮工藝的設(shè)計(jì)和最佳操作的確定，需要依靠中試和經(jīng)驗(yàn)。以下，根據(jù)各種應(yīng)用中總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)，分別介紹各個(gè)組成部分的設(shè)計(jì)原理。對濃度大、浮渣多，在固液分離時(shí)形成擁擠上浮現(xiàn)象的應(yīng)減小上浮速度，否則浮渣層太厚會造成落渣，或因分離區(qū)容積過小而影響分離效果選取集水系統(tǒng)時(shí)，盡可能做到集水均勻，不讓上浮較慢的細(xì)小帶氣絮粒流出池外。為此，應(yīng)避免短流、快部滯流、碰壁回流等不良現(xiàn)象出現(xiàn)。當(dāng)溶氣氣浮池的水力負(fù)荷>10 m3/m2•h時(shí)，很容易出現(xiàn)氣浮出水?dāng)y帶氣泡進(jìn)入后續(xù)濾池的情況，氣泡會存在于濾池的上層。雖然有人發(fā)現(xiàn)濾池中氣泡的存在會有利于水中顆粒的去除，但是它會導(dǎo)致濾池水頭損失的急劇升高，從而使濾池運(yùn)行周期顯著縮短，因此應(yīng)該避免濾池進(jìn)水中氣泡的存在，所以在大幅度提高溶氣氣浮池水力負(fù)荷的同時(shí)，必須設(shè)置脫氣系統(tǒng)(具體內(nèi)容見附錄2)以保證工藝的正常運(yùn)行。

　　安裝簡易，靈巧的刮渣設(shè)備，以便刮渣時(shí)不致擾動浮渣層而產(chǎn)生落渣，影響出水水質(zhì)。

　　 國內(nèi)外氣浮池的設(shè)計(jì)參數(shù)變化范圍很大，我國主要采用以下參數(shù)：

　　接觸區(qū)： 停留時(shí)間 > 2.0min

　　表面負(fù)荷率 36～72 m3/m2•h

　　分離區(qū)： 表面負(fù)荷率 7.2～10.8 m3/m2•h

　　2.3.5 根據(jù)《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》第8.2.9條 氣浮池可采用矩形或圓形。矩形氣浮池的設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：

　　一、氣浮池應(yīng)設(shè)置反應(yīng)段，反應(yīng)時(shí)間宜為10～15min;

　　二、每格池寬不應(yīng)大于4.5m，長寬比宜為3～4;

　　三、有效水深宜為2.0～2.5m，超高不應(yīng)小于0.4m;

　　四、污水在氣浮池分離段停留時(shí)間不宜大于1.0h;

　　五、污水在池內(nèi)的水平流速不宜大于10mm/s;

　　六、氣浮池端部應(yīng)設(shè)置集沫槽;