CQJ型超效浅层气浮在造纸废水处理中的杰出应用
80年代末，无锡沪东环境工程成套设备厂与国外合作，92年成功开发了第一台浅层气浮净水器，投入工业运行，采用传统溶气罐与浅层气浮净化池相结合的力式，尽管处理效率大大提高，但由于溶气效率不高等因素，净化率与当时国外同类产品相此尚有一定距离，我厂通过大量工程实践，同时与国际著名的气浮专家、流体力学、空气动力学专家紧密合作，对气浮核心技术进行了大量攻关，分别开发出了第二至第五代产品，目前已开发出第六代产品—— 超效浅层离子气浮净水器．远远超过了国际同类产品的水平。
第六代CQJ系列超效浅层气浮净水器何以能超过国际同类型产品水平?这是由我们独特的专有技术所决定的。
第一，我们打破了国际上对释放器的传统认识，传统上认为，释放器是一个减压装置，只要将溶气水突然减压，就能释放出微气泡，压降越陡，释放出的微气泡越微小。我们的研究表明，这一认识是远远不够的!目前，国内外的各种释放器．或者利用改变流体速度的方向，或者利用剪切摩擦阻力来实现减压，要保证压降陡，势必出口流速高，这是由流体力学的客观规律决定的。即：通过释放器后溶气水携带有较高的动能，这个动能必须消耗掉，它是通过在废水中卷起激烈的旋涡，再通过水层间的剪切磨擦转化为热能而消耗的，注意到空气自减压后的溶气水中逸出并形成气泡有一个过程．换句话说，溶气是在溶气水通过释放器后经过某一时间间隔△t才开始释放的，因而溶气的释放和气泡的形成是在剧烈紊动的环境中进行，在这样的环境中， 由于各点的动力特性差别悬殊，溶气的释放有先有后，先释出的溶气很容易成为后释出溶气的聚集核心，形成的气泡大且极不均匀。气泡直径不均匀是极其有害的，大气泡内部压力较小，小气泡内部压力较大，二者靠近时，小气泡会在压力差作用下突入大气泡，合并为更大的气泡，剧烈紊动的环境加剧了这种合并．结果是产生恶性循环，气泡直径越来越太，气泡数量越来越少 大气泡由于
所受冲击力的合力大，最终破裂为自由空气。
可见．彻底消能对溶气的释放至关重要。传统理论正好忽略了这点，目前国际上的各种释放器均未能做到彻底消能．出口流速都相当高，溶气释放环境紊动剧烈。事实上 要同时做到压降陡和消能彻底技术上难度很大，因为根据流体力学原理要做到压降陡，只能提高流速，即以牺牲彻底消能为代价!
经过长时间的研究和反复实验 我厂研制成功了一种“均衡消能装置”．终于较好地解决了上述问题，它不但压降陡．仅需约0．005秒 压力就陡降98％以上， 消能则达99 5％以上，出口流速很低，其特殊的结构还能保证溶气释放环境中流体的流态为平流，不受废水流态的干扰，消除了任何紊动的因素，各点处的动力特性几乎一致，这就为微气泡的同时快速释放创造了条件．释放出微气泡极其微小而且均匀。
我厂的第六代CQJ型系列超效浅层气浮净水器均采用上述“均衡消能装置”取代传统的释放器以后获得极为理想的效果，经检测，释放出的微气泡直径平均仅为1μ m，而且极为均匀 据资料介绍，国际上目前释放器释放出的微气泡直径一般在2O～50 μm之间，这就是说，仅经此一项改进．在溶气量相等的条件下，气泡数量或密度至少增加了8000倍，而气泡的总表面积至少增加了400倍!
第二、我厂科技人员在对现有各种溶气装置中空气溶入水体的过程研究的基础上，研制成功了一种结构独特的新型溶气管，彻底克服了国际上现有各种溶气装置的缺陷，仅需3秒钟，溶气水的溶气浓度即达到理论最大值，大大提高了溶气效率。
空气很难溶于水，首先是因为水分子是一种极性很强的分子。水体中，极性水分子会以所谓“氢键”相互联合。进一步的研究还发现 由于水分子中的两个氢原子与氧原子的共价键成104°的夹角，因而这种联合将成网状，水体实际上是一种有序的结构。空气分子不带电荷，不能象电解质那样在水中电离为带电离子，通过静电力的平衡稳定地存在于水中；也不能象一些拥有羧基、羟基等带电基团的有机物那样．通过“水化”与水分子结合而溶于水．它只能通过挤入水分子中的间隙而溶于水中。但在水体中，两个水分了的中心距离相当小，一般小于0．28nm．还要减去两个水分子的热振动半径，同时、空气分子由于质量小，其热运动的平均自由程较大．因而空气分子要挤入水分子间隙中的难度很高，随着温度的升高，水分子热振动半径增大，间隙更小．而空气分子热运动的平均自由程则增大， 空气溶于水的难度随之增大；其次，由于水体为网状的有序结构．已溶于水中的空气分子在其中扩散相当困难。
我厂研制成功的新型溶气管，使空气溶于水中几乎不需要扩散过程，不但大大加快了空气分子的溶入，而且彻底消除了浓度梯度，溶气效率得到大幅提高 提高了将近一倍。
第三．超效浅层气浮自高效的处理能力、关键在于所谓“零速度原理”．但对其本质的理解一直停留在表面，认为只要使布水装置以某一速度旋转．水体在宏观上处于相对静止状态．就实现了 零速度” 其实所谓“零速度原理”的真正本质是设法将出水流速对浮选体的上浮速度的影响减小至接近于零，即消除浮选体向下的分速度，只有消除了这个向下的分速度，浮选体的上浮速度才可能达到理论最大值，上浮时间才能减至最短。至于水体是否处于相对静止状态，浮选体的上浮路程是否是垂直或斜线．与上浮时间无关，因为上浮时间仅决定于向上的分速度，而向上的分速度总是不变的。
研究表明，要实现真正意义上的“零速度原理”并非易事，布水装置的旋转仅是必要手段之一．它还与一系列的流体力学参数有关，如：各分配管的流量分配、均流栅的阻力特性、清水抽提槽的安装位置．
吸水槽口的流速及流态等。
经过长时间的研究和实验．我们基本掌握了其规律，第六代cQJ系列超效浅层气浮净水器真正实现“零速度”． 因而在同类型、同规格产品中，其处理能力是最大的。
综上所述．第六代CQJ型系列超效浅层净水器，由于其独创的专利技术 与国际上同类产品相比，在回流比相同的情况下，溶气效率提高了近一倍，气泡数量或气泡密度提高了上万倍，气泡总面积提高了近千倍，由于气泡密度和总表积提高，极大地提高了净化力，ss的去除率高达99.8％ 上，大大超过了国际上同类型产品。
正由于气泡密度特别是气泡 面积呈几何级数的提高．气浮粘附并去除废水中微细悬浮物及粒径数纳米，动力稳定性极高．难以聚凝的极微细胶体物质的效率大幅提高，PAC及PAM的投药量可以大大减少，吨水处理成本明显下降 由于难以聚凝的这一部分极微胶体物质携带着更高的COD或BOD，随着它们高比例的去除，COD或BOD的去除率大幅度提高，随水质不同，COD的去除率可达70％～90％，BOD的去除率可达6O％～80％。
原理、结构
气浮法净化水是当前国际最新的水处理技术。其原理是在污水中引入大量的微小气泡，气泡通过表面张力作用粘附于细小悬浮物上．形成整体比重小于1的状况而上浮，实现固液分离，污水得以净化。
传统气浮采用静态进水、运态出水。粘附着气泡的絮凝体、浮选体的上升．因受下层出水流速的影响．其上升路径为倾斜度很大的斜线．上浮路程长．当出水流速上升到一定程度时 其浮选体会被出水带走，污水难以净化。
在传统气浮中．气泡不可能均匀地充斥整个气浮分离区，特别是在长方形净化池的后段气泡密度接近于零 成为气浮死 死区内的絮凝体将被出水带出。
此外 传统气浮的刮泥装置对水体的扰动大，极易使已浮起的浮选体重新沉下， 且将粘附的气泡破坏．使絮凝体不会再重新浮起除此之外，传统气浮无论是采用曝气头释放器，还是高速旋转叶轮．其产生的微气泡直径大且不均匀，数量少，这是传统气浮净化率低的根本原因，尽管耗电少一些，但在一定的条件下达到同样的处理效果，其投加絮凝剂的数量会大幅增加、总的运行费用会大大提高。
综上所述，传统气浮净化率低、耐冲击负荷差、运行费用高 目前已基本淘汰CQJ型超效浅层气浮净水器的出现是气浮领域的一个重大突破。它改传统气浮长方形深池为圆形浅池，改静态进水、动态出水为动态进水、静态出水，使浮选体在相对静止的环境中垂直浮上水面，上浮路程减至最小，且不受出水流速的影响，很好地应用了零速度原理，污水在净化池中的滞留时间仅需3～5分钟．极大地提高了处理能力，设备体积随之大幅度减少．并且可架空、叠装 随着布水装置的旋转，已事先与污水充分均匀混合的微小气泡能十分均匀的充满整个净化池，不存在任何气浮死区或气泡不均匀区，从而大大提高了净化率，螺旋状的刮泥装置对水体的扰动极小．且刮起的仅为经充分分离的浮渣、因而刮起的污泥含固率高。
除此之外，先进的溶气技术和均衡消释放技术是无锡沪东环境工程成套设备厂的专利．是CQJ型超效浅层气浮的技术核心 我厂研制成功的结构独特的新型溶气管，彻底克服了国际上现有溶气装置的缺陷，仅需3秒钟，溶气水的浓度即达理论最大值．我厂研制成功的均衡消能释放装置仪需0.005秒，压力陡降98％ 以上，消能达99.5％以上、出口流速很低，释放出的微气泡直径小而均匀，密度高从画面中可 看到，由于微气泡直径小、密度高，浓浓的溶气水乳化成牛奶状。我们都知道，微气泡直径越小，表面张力越大，其在污水中捕捉，吸附细小悬浮物的能力越强：微气泡数量越多，其在污水中捕捉、吸附细小悬浮物的数量也越多，在相同条件下，CQJ型超效浅层气浮与传统气浮产品相比．絮凝剂的投加量会明显降低，运行成本随之降低由于CQJ型超效浅层气浮净水器其产生的微气泡直径小、数量多．经其处理的出水清澈透明．外观上可与矿泉水比美。
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