氣浮的基本原理
1、帶氣絮粒的上浮和氣浮表面負(fù)荷的關(guān)系
粘附氣泡的絮粒在水中上浮時，在宏觀上將受到重力g浮力f等外力的影響。帶氣絮粒上浮時的速度由牛頓第二定律可導(dǎo)出，上浮速度取決于水和帶氣絮粒的密度差，帶氣絮粒的直徑（或特征直徑）以及水的溫度、流態(tài)。如果帶帶氣絮粒中氣泡所占比例越大則帶氣絮粒的密度就越?。欢涮卣髦睆絼t相應(yīng)增大，兩者的這種變化可使上浮速度大大提高。
然而實(shí)際水流中；帶氣絮粒大小不一，而引起的阻力也不斷變化，同時在氣浮中外力還發(fā)生變化，從而氣泡形成體和上浮速度也在不斷變化。具體上浮速度可按照實(shí)驗(yàn)測定。根據(jù)測定的上浮速度值可以確定氣浮的表面負(fù)荷。而上浮速度的確定須根據(jù)出水的要求確定。
2、水中絮粒向氣泡粘附
如前所述，氣浮處理法對水中污染物的主要分離對象，大體有兩種類型即混凝反應(yīng)的絮凝體和顆粒單體。氣浮過程中氣泡對混凝絮體和顆粒單體的結(jié)合可以有三種方式，即氣泡頂托，氣泡裹攜和氣粒吸附。顯然，它們之間的裹攜和粘附力的強(qiáng)弱，即氣、粒（包括絮廢體）結(jié)合的牢固程度與否，不僅與顆粒、絮凝體的形狀有關(guān)，更重要的受水、氣、粒三相界面性質(zhì)的影響。水中活性劑的含量，水中的硬度，懸浮物的濃度，都和氣泡的粘浮強(qiáng)度有著密切的。氣浮運(yùn)行的好壞和此有根本的關(guān)聯(lián)。在實(shí)際應(yīng)用中質(zhì)須調(diào)整水質(zhì)。
3.水中氣泡的形成及其特性
形成氣泡的大小和強(qiáng)度取決于空氣釋放時各種用途條件和水的表面張力大小。（表面張力是大小相等方向相反，分別作用在表面層相互接觸部分的一對力，它的作用方向總是與液面相切。）
（1）氣泡半徑越小，泡內(nèi)所受附加壓強(qiáng)越大，泡內(nèi)空氣分子對氣泡膜的碰撞機(jī)率也越多、越劇烈。因此要獲得穩(wěn)定的微細(xì)泡，氣泡膜強(qiáng)度要保證。
（2）氣泡小，浮速快，對水體的擾動小，不會撞碎絮粒。并且可增大氣泡和絮粒碰撞機(jī)率。但并非氣泡越細(xì)越好，氣泡過細(xì)影響上浮速度，因而氣浮池的大小和工程造價。此外投加一定量的表面活性劑，可有效降低水的表面張力系數(shù)，加強(qiáng)氣泡膜牢度，r也變小。
（3）向水中投加高溶解性無機(jī)鹽，可使氣泡膜牢度削弱，而使氣泡容易破裂或并大。
4、表面活性劑和混凝劑在氣浮分離中的作用和影響
（1）表面活性物質(zhì)影響
如水中缺少表面活性物質(zhì)時，小氣泡總有突破泡壁與大泡并合的趨勢，從而破壞氣浮體穩(wěn)定。此時就需要向水中投加起泡劑，以保證氣浮操作中氣泡的穩(wěn)定。所謂起泡劑，大多數(shù)是由性一非性分子組成的表面活性劑，表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)符號一般用0表示，圓頭端表示性基，易溶于水，伸向水中（因?yàn)樗菑?qiáng)性分子）；尾端表示非性基，為疏水基，伸人氣泡。由于同號電荷的相斥作用，從而防止氣泡的兼并和破滅，增強(qiáng)了泡沫穩(wěn)定性，因而多數(shù)表面活性劑也是起泡劑。
對有機(jī)污染物含量不多的廢水進(jìn)行氣浮法處理時，氣泡的分散度和泡沫的穩(wěn)定性可能時是必須的（例如飲用水的氣浮過濾）。但是當(dāng)其濃度超過一定限度后由于表面活性物質(zhì)增多，使水的表面張力減小，水中污染粒子嚴(yán)重乳化，表面電位增高，此時水中含有與污染粒子相同荷電性的表面活性物的作用則轉(zhuǎn)向反面，這時盡管起泡現(xiàn)象強(qiáng)烈，泡沫形成穩(wěn)定；但氣一粒粘附不好，氣浮效果變低。因此，如何掌握好水中表面活性物質(zhì)的較佳含量，便成為氣浮處理需要探討的重要課題之一。
（2）混凝劑投加產(chǎn)生的帶電絮粒
對含有細(xì)分散親水性顆粒雜質(zhì)（例如紙漿、煤泥等）的工業(yè)廢水，采用氣浮法處理時，除應(yīng)用前述的投加電解質(zhì)混凝劑進(jìn)行表面電中和方法外，還可向水中投加（或水中存在）浮選劑，也可使顆粒的親水性表面改變?yōu)槭杷?，并能夠與氣泡粘附。當(dāng)浮選劑（亦屬二親分子組成的表面活性物）的性端被吸附在親水性顆粒表面后，其非性端則朝向水中，這樣具有親水性表面的物質(zhì)即轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷?，從而能夠與氣泡粘附，并隨其上浮到水面。
浮選劑的種類很多，使用時能否起作用，先在于它的性端能否附著在親水性污染物質(zhì)表面，而其與氣泡結(jié)合力的強(qiáng)弱，則又取決于其非性端鏈的長短。
如分離洗煤廢水中煤粉時所采用的浮選劑為脫酚輕油、中油、柴油、煤油或松油等
（三）、氣浮工藝的形式
氣浮凈水工藝已開發(fā)出多種形式。按其產(chǎn)生氣泡方式可分為：布?xì)夥飧。òㄞD(zhuǎn)子碎氣法、微孔布?xì)夥?，葉輪散氣浮選法等）電解氣浮法；生化氣浮法（包括生物產(chǎn)氣氣浮法，化學(xué)產(chǎn)氣氣?。?；溶解空氣氣?。òㄕ婵諝飧》?，壓力氣浮法的全溶氣式、部分溶氣式及部分回流溶氣式）。
（一）布?xì)鈿飧?br>布?xì)鈿飧∈抢脵C(jī)械剪切力，將混合于水中的空氣碎成細(xì)小的氣泡，以進(jìn)行氣浮的方法。按粉碎氣泡方法的不同，布?xì)鈿飧∮址譃椋核梦芪鼩飧 ⑸淞鳉飧?、擴(kuò)散板曝氣浮選以及葉輪氣浮等四種。
1、水泵吸水管吸人空氣氣浮
這是較簡單的一種氣浮方法。由于水泵工作特性的限制，吸人的空氣量不宜過多，一般不大于吸水量的10%（按體積計(jì)），否則將破壞水泵吸水管的負(fù)壓工作。另外，氣泡在水泵內(nèi)被破碎的不夠*，粒度大，氣浮效果不好，這種方法用于處理通過除油池后的含油廢水，除油效率一般為50%~65%。
2、射流氣浮
采用以水帶氣射流器向廢水中混入空氣進(jìn)行氣浮的方法。射流器由噴嘴射出的高速水流使吸人室形成負(fù)壓，并從吸氣管吸人空氣，在水氣混合體進(jìn)入喉管段后進(jìn)行激烈的能量交換，空氣被粉碎成微小氣泡，然后直人擴(kuò)散段，動能轉(zhuǎn)化為勢能，進(jìn)一步壓縮氣泡、增大了空氣在水中的溶解度，較終進(jìn)入氣浮池中進(jìn)行氣水分離。射流器各部位的尺寸及有關(guān)參數(shù)，一般都是通過試驗(yàn)來確定其較佳尺寸的。
3、擴(kuò)散板曝氣氣浮
這種布?xì)飧”容^傳統(tǒng)，壓縮空氣通過具有微細(xì)孔隙的擴(kuò)散板或擴(kuò)散管，使空氣以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入水中，但由于擴(kuò)散裝置的微孔過小易于堵塞。若微孔板孔徑過大，必須投加表面活性劑，方可形成可利用的微小氣泡，從而導(dǎo)致該種方法使用受到限制。但近年研制、開發(fā)的彈性膜微孔曝氣器，克服了擴(kuò)散裝置微孔易堵或孔徑大等缺點(diǎn)，用微孔彈性材料制成的微孔盤起到擴(kuò)張、關(guān)閉作用。
4、葉輪氣浮
葉輪在電機(jī)的驅(qū)動下高速旋轉(zhuǎn)，在蓋板下形成負(fù)壓吸入空氣，廢水由蓋板上的小孔進(jìn)入，在葉輪的攪動下，空氣被粉碎成細(xì)小的氣泡，并與水充分混合成水氣混合體經(jīng)整流板穩(wěn)流后，在池體內(nèi)平穩(wěn)地垂直上升，進(jìn)行氣浮。形成的泡沫不斷地被緩慢轉(zhuǎn)動的刮板刮出槽外。
葉輪直徑一般多為200~400mm，較大不超過600~700mm。葉輪的轉(zhuǎn)速多采用900～1500r／min，圓周線速度則為10～15m/s。氣浮池充水深度與吸氣量有關(guān)一般為1.5～2.0m但不超過3m。葉輪與導(dǎo)向葉片間的間距也能夠影響吸氣量的大小，實(shí)踐證明，此間距超過8mm將使進(jìn)氣量大大降低。
這種氣浮設(shè)備適用于處理水量小，而污染物質(zhì)濃度高的廢水。除油效果一般可達(dá)80％左右，布?xì)鈿飧〉膬?yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，易于實(shí)現(xiàn)。但其主要的缺點(diǎn)是空氣被粉碎的不夠充分，形成的氣泡粒度較大，一般都不小于0.1mm。這樣，在供氣量一定的條件下，氣泡的表面積小，而且由于氣泡直徑大，運(yùn)動速度快，氣泡與被去除污染物質(zhì)的接觸時間短，這些因素都使布?xì)飧∵_(dá)不到的去除效果。