CQJ型超效淺層氣浮在造紙廢水處理中的杰出應用
80年代末，無錫滬東環境工程成套設備廠與國外合作，92年成功開發了第一臺淺層氣浮凈水器，投入工業運行，采用傳統溶氣罐與淺層氣浮凈化池相結合的力式，盡管處理效率大大提高，但由于溶氣效率不高等因素，凈化率與當時國外同類產品相此尚有一定距離，我廠通過大量工程實踐，同時與國際著名的氣浮專家、流體力學、空氣動力學專家緊密合作，對氣浮核心技術進行了大量攻關，分別開發出了第二至第五代產品，目前已開發出第六代產品—— 超效淺層離子氣浮凈水器．遠遠超過了國際同類產品的水平。
第六代CQJ系列超效淺層氣浮凈水器何以能超過國際同類型產品水平?這是由我們獨特的專有技術所決定的。
第一，我們打破了國際上對釋放器的傳統認識，傳統上認為，釋放器是一個減壓裝置，只要將溶氣水突然減壓，就能釋放出微氣泡，壓降越陡，釋放出的微氣泡越微小。我們的研究表明，這一認識是遠遠不夠的!目前，國內外的各種釋放器．或者利用改變流體速度的方向，或者利用剪切摩擦阻力來實現減壓，要保證壓降陡，勢必出口流速高，這是由流體力學的客觀規律決定的。即：通過釋放器后溶氣水攜帶有較高的動能，這個動能必須消耗掉，它是通過在廢水中卷起激烈的旋渦，再通過水層間的剪切磨擦轉化為熱能而消耗的，注意到空氣自減壓后的溶氣水中逸出并形成氣泡有一個過程．換句話說，溶氣是在溶氣水通過釋放器后經過某一時間間隔△t才開始釋放的，因而溶氣的釋放和氣泡的形成是在劇烈紊動的環境中進行，在這樣的環境中， 由于各點的動力特性差別懸殊，溶氣的釋放有先有后，先釋出的溶氣很容易成為后釋出溶氣的聚集核心，形成的氣泡大且極不均勻。氣泡直徑不均勻是極其有害的，大氣泡內部壓力較小，小氣泡內部壓力較大，二者靠近時，小氣泡會在壓力差作用下突入大氣泡，合并為更大的氣泡，劇烈紊動的環境加劇了這種合并．結果是產生惡性循環，氣泡直徑越來越太，氣泡數量越來越少 大氣泡由于
所受沖擊力的合力大，最終破裂為自由空氣。
可見．徹底消能對溶氣的釋放至關重要。傳統理論正好忽略了這點，目前國際上的各種釋放器均未能做到徹底消能．出口流速都相當高，溶氣釋放環境紊動劇烈。事實上 要同時做到壓降陡和消能徹底技術上難度很大，因為根據流體力學原理要做到壓降陡，只能提高流速，即以犧牲徹底消能為代價!
經過長時間的研究和反復實驗 我廠研制成功了一種“均衡消能裝置”．終于較好地解決了上述問題，它不但壓降陡．僅需約0．005秒 壓力就陡降98％以上， 消能則達99 5％以上，出口流速很低，其特殊的結構還能保證溶氣釋放環境中流體的流態為平流，不受廢水流態的干擾，消除了任何紊動的因素，各點處的動力特性幾乎一致，這就為微氣泡的同時快速釋放創造了條件．釋放出微氣泡極其微小而且均勻。
我廠的第六代CQJ型系列超效淺層氣浮凈水器均采用上述“均衡消能裝置”取代傳統的釋放器以后獲得極為理想的效果，經檢測，釋放出的微氣泡直徑平均僅為1μ m，而且極為均勻 據資料介紹，國際上目前釋放器釋放出的微氣泡直徑一般在2O～50 μm之間，這就是說，僅經此一項改進．在溶氣量相等的條件下，氣泡數量或密度至少增加了8000倍，而氣泡的總表面積至少增加了400倍!
第二、我廠科技人員在對現有各種溶氣裝置中空氣溶入水體的過程研究的基礎上，研制成功了一種結構獨特的新型溶氣管，徹底克服了國際上現有各種溶氣裝置的缺陷，僅需3秒鐘，溶氣水的溶氣濃度即達到理論最大值，大大提高了溶氣效率。
空氣很難溶于水，首先是因為水分子是一種極性很強的分子。水體中，極性水分子會以所謂“氫鍵”相互聯合。進一步的研究還發現 由于水分子中的兩個氫原子與氧原子的共價鍵成104°的夾角，因而這種聯合將成網狀，水體實際上是一種有序的結構。空氣分子不帶電荷，不能象電解質那樣在水中電離為帶電離子，通過靜電力的平衡穩定地存在于水中；也不能象一些擁有羧基、羥基等帶電基團的有機物那樣．通過“水化”與水分子結合而溶于水．它只能通過擠入水分子中的間隙而溶于水中。但在水體中，兩個水分了的中心距離相當小，一般小于0．28nm．還要減去兩個水分子的熱振動半徑，同時、空氣分子由于質量小，其熱運動的平均自由程較大．因而空氣分子要擠入水分子間隙中的難度很高，隨著溫度的升高，水分子熱振動半徑增大，間隙更小．而空氣分子熱運動的平均自由程則增大， 空氣溶于水的難度隨之增大；其次，由于水體為網狀的有序結構．已溶于水中的空氣分子在其中擴散相當困難。
我廠研制成功的新型溶氣管，使空氣溶于水中幾乎不需要擴散過程，不但大大加快了空氣分子的溶入，而且徹底消除了濃度梯度，溶氣效率得到大幅提高 提高了將近一倍。
第三．超效淺層氣浮自高效的處理能力、關鍵在于所謂“零速度原理”．但對其本質的理解一直停留在表面，認為只要使布水裝置以某一速度旋轉．水體在宏觀上處于相對靜止狀態．就實現了 零速度” 其實所謂“零速度原理”的真正本質是設法將出水流速對浮選體的上浮速度的影響減小至接近于零，即消除浮選體向下的分速度，只有消除了這個向下的分速度，浮選體的上浮速度才可能達到理論最大值，上浮時間才能減至最短。至于水體是否處于相對靜止狀態，浮選體的上浮路程是否是垂直或斜線．與上浮時間無關，因為上浮時間僅決定于向上的分速度，而向上的分速度總是不變的。
研究表明，要實現真正意義上的“零速度原理”并非易事，布水裝置的旋轉僅是必要手段之一．它還與一系列的流體力學參數有關，如：各分配管的流量分配、均流柵的阻力特性、清水抽提槽的安裝位置．
吸水槽口的流速及流態等。
經過長時間的研究和實驗．我們基本掌握了其規律，第六代cQJ系列超效淺層氣浮凈水器真正實現“零速度”． 因而在同類型、同規格產品中，其處理能力是最大的。
綜上所述．第六代CQJ型系列超效淺層凈水器，由于其獨創的專利技術 與國際上同類產品相比，在回流比相同的情況下，溶氣效率提高了近一倍，氣泡數量或氣泡密度提高了上萬倍，氣泡總面積提高了近千倍，由于氣泡密度和總表積提高，極大地提高了凈化力，ss的去除率高達99.8％ 上，大大超過了國際上同類型產品。
正由于氣泡密度特別是氣泡 面積呈幾何級數的提高．氣浮粘附并去除廢水中微細懸浮物及粒徑數納米，動力穩定性極高．難以聚凝的極微細膠體物質的效率大幅提高，PAC及PAM的投藥量可以大大減少，噸水處理成本明顯下降 由于難以聚凝的這一部分極微膠體物質攜帶著更高的COD或BOD，隨著它們高比例的去除，COD或BOD的去除率大幅度提高，隨水質不同，COD的去除率可達70％～90％，BOD的去除率可達6O％～80％。
原理、結構
氣浮法凈化水是當前國際最新的水處理技術。其原理是在污水中引入大量的微小氣泡，氣泡通過表面張力作用粘附于細小懸浮物上．形成整體比重小于1的狀況而上浮，實現固液分離，污水得以凈化。
傳統氣浮采用靜態進水、運態出水。粘附著氣泡的絮凝體、浮選體的上升．因受下層出水流速的影響．其上升路徑為傾斜度很大的斜線．上浮路程長．當出水流速上升到一定程度時 其浮選體會被出水帶走，污水難以凈化。
在傳統氣浮中．氣泡不可能均勻地充斥整個氣浮分離區，特別是在長方形凈化池的后段氣泡密度接近于零 成為氣浮死 死區內的絮凝體將被出水帶出。
此外 傳統氣浮的刮泥裝置對水體的擾動大，極易使已浮起的浮選體重新沉下， 且將粘附的氣泡破壞．使絮凝體不會再重新浮起除此之外，傳統氣浮無論是采用曝氣頭釋放器，還是高速旋轉葉輪．其產生的微氣泡直徑大且不均勻，數量少，這是傳統氣浮凈化率低的根本原因，盡管耗電少一些，但在一定的條件下達到同樣的處理效果，其投加絮凝劑的數量會大幅增加、總的運行費用會大大提高。
綜上所述，傳統氣浮凈化率低、耐沖擊負荷差、運行費用高 目前已基本淘汰CQJ型超效淺層氣浮凈水器的出現是氣浮領域的一個重大突破。它改傳統氣浮長方形深池為圓形淺池，改靜態進水、動態出水為動態進水、靜態出水，使浮選體在相對靜止的環境中垂直浮上水面，上浮路程減至最小，且不受出水流速的影響，很好地應用了零速度原理，污水在凈化池中的滯留時間僅需3～5分鐘．極大地提高了處理能力，設備體積隨之大幅度減少．并且可架空、疊裝 隨著布水裝置的旋轉，已事先與污水充分均勻混合的微小氣泡能十分均勻的充滿整個凈化池，不存在任何氣浮死區或氣泡不均勻區，從而大大提高了凈化率，螺旋狀的刮泥裝置對水體的擾動極小．且刮起的僅為經充分分離的浮渣、因而刮起的污泥含固率高。
除此之外，先進的溶氣技術和均衡消釋放技術是無錫滬東環境工程成套設備廠的專利．是CQJ型超效淺層氣浮的技術核心 我廠研制成功的結構獨特的新型溶氣管，徹底克服了國際上現有溶氣裝置的缺陷，僅需3秒鐘，溶氣水的濃度即達理論最大值．我廠研制成功的均衡消能釋放裝置儀需0.005秒，壓力陡降98％ 以上，消能達99.5％以上、出口流速很低，釋放出的微氣泡直徑小而均勻，密度高從畫面中可 看到，由于微氣泡直徑小、密度高，濃濃的溶氣水乳化成牛奶狀。我們都知道，微氣泡直徑越小，表面張力越大，其在污水中捕捉，吸附細小懸浮物的能力越強：微氣泡數量越多，其在污水中捕捉、吸附細小懸浮物的數量也越多，在相同條件下，CQJ型超效淺層氣浮與傳統氣浮產品相比．絮凝劑的投加量會明顯降低，運行成本隨之降低由于CQJ型超效淺層氣浮凈水器其產生的微氣泡直徑小、數量多．經其處理的出水清澈透明．外觀上可與礦泉水比美。
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