在现代污水处理体系中，污水气浮技术凭借其对轻质污染物的*分离能力，成为解决含油、含胶体及细颗粒污水治理的关键技术之一。要深入理解这一技术的应用价值，需从其核心结构、科学分类、作用原理及实际作用四个维度展开分析，全面掌握其技术特性与应用逻辑。

一、污水气浮技术的核心结构

污水气浮系统的结构设计围绕 “气泡生成 - 污染物吸附 - 浮渣分离” 的核心流程展开，不同类型的气浮技术在结构上存在差异，但核心组件可归纳为以下几类，各组件协同作用确保分离过程*稳定。

（一）气泡发生系统

气泡发生系统是气浮技术的核心动力源，其功能是产生数量充足、粒径适宜（通常为 10-100μm）且分布均匀的微小气泡，直接决定气浮效率。根据气浮类型不同，该系统的结构形式差异显著：

加压溶气型：由加压泵、溶气罐、溶气释放器组成。加压泵将污水与空气的混合物加压至 0.2-0.6MPa，送入溶气罐内充分接触，使空气溶解于水中形成溶气水；溶气释放器则通过降压作用，将溶气水中的空气以微小气泡形式稳定释放，是该类型气浮的关键部件，常见的释放器有 TS 型、TV 型等，需具备抗堵塞、气泡释放均匀的特性。

叶轮搅拌型：主要由高速旋转叶轮、导流筒构成。叶轮通常为多叶片结构，转速可达 600-1500r/min，通过旋转在叶轮中心形成负压区，吸入空气后将其打碎为气泡；导流筒则引导污水与气泡的混合流态，避免水流紊乱，提升气泡与污染物的接触效率。

射流吸气型：核心组件为射流器，由喷嘴、吸气室、扩散管组成。高压污水经喷嘴高速喷出（流速可达 15-30m/s），在吸气室形成负压，吸入空气后，气液混合物在扩散管内充分混合、剪切，将空气破碎为微小气泡，无需额外加压设备，结构相对紧凑。

（二）反应混合系统

该系统的作用是促进气泡与污水中污染物的有效吸附，为后续上浮分离奠定基础，主要包括反应池与药剂投加装置：

反应池：通常设计为折流式或旋流式，提供足够的停留时间（一般为 10-20min），使污水中的污染物与投加的混凝剂、助凝剂充分反应，形成粒径更大、疏水性更强的絮体，便于与气泡结合。部分小型气浮设备会将反应池与气浮池一体化设计，减少占地面积。

药剂投加装置：由药剂储罐、计量泵、混合器组成。根据污水性质精准投加混凝剂（如聚合氯化铝、硫酸亚铁）或助凝剂（如聚丙烯酰胺），计量泵需具备流量调节功能，确保药剂投加量稳定，避免因药剂过量导致二次污染或不足影响絮体形成。

（三）气浮分离系统

气浮分离系统是实现污染物与水分离的核心区域，主要结构为气浮池，部分还配备刮渣设备与排泥装置：

气浮池：按水流方向可分为平流式、竖流式两种。平流式气浮池池体较长（通常为 5-10m），污水从一端进入，与气泡混合后沿池长缓慢流动，浮渣在水面聚集并向刮渣端移动，出水从池体末端的集水管排出，适用于大规模污水处理；竖流式气浮池池体呈圆形或方形，污水从池底进入，向上流动过程中完成气浮分离，浮渣聚集于池顶，出水从池体中部的环形集水管排出，占地面积小，适用于中小规模处理场景。

刮渣设备：常见的有链式刮渣机、旋转式刮渣机。链式刮渣机通过链条带动刮板沿池面移动，将浮渣刮至排渣槽；旋转式刮渣机则由电机驱动刮渣臂旋转，将浮渣推向池边排渣口，刮渣速度需根据浮渣厚度调节，避免刮渣不彻底或扰动水体。

排泥装置：设置于气浮池底部，用于排出未上浮的沉淀物（如过量絮体、密度较大的颗粒），通常为手动或自动控制的排泥阀，定期排泥可防止池底积泥影响水流态，保障气浮池的有效容积。

（四）辅助系统

辅助系统包括水质监测、流量调节与自控系统，确保气浮系统稳定运行：

水质监测装置：如悬浮物浓度计、油分分析仪，实时监测进水污染物浓度与出水水质，为工艺参数调整提供依据；

流量调节装置：如进水闸阀、流量计，控制进水流量稳定，避免流量波动导致气浮池负荷骤变；

自控系统：通过 PLC 控制器连接各设备，实现加压泵启停、刮渣机运行、药剂投加量的自动控制，降低人工操作强度，提升系统运行稳定性。

二、污水气浮技术的科学分类

根据气泡生成方式的差异，污水气浮技术可分为三大主流类型，不同类型在结构复杂度、运行成本、适用场景上各有侧重，需根据污水性质与处理需求选择适配类型。

（一）加压溶气气浮法（DAF）

加压溶气气浮法是目前工业与市政污水处理中应用最广泛的类型，占气浮技术应用总量的 70% 以上。其核心特征是通过加压方式使空气溶解于水中，再经减压释放产生微小气泡，根据溶气水来源不同，又可分为全溶气、部分溶气与回流溶气三种形式：

全溶气式：将全部待处理污水加压溶气后送入气浮池，适用于污染物浓度较低（悬浮物浓度 < 1000mg/L）的污水，气泡与污水接触充分，但能耗相对较高；

部分溶气式：仅将 1/3-1/2 的污水加压溶气，其余污水直接进入气浮池，降低能耗的同时保证处理效果，适用于中等浓度污水；

回流溶气式：将气浮池的部分出水（通常为处理水量的 20%-50%）加压溶气后回流至气浮池，与原污水混合，可减少药剂投加量，适用于高浓度含油废水或易产生泡沫的污水。

该类型的优势在于气泡粒径小（20-50μm）、分布均匀，与污染物的吸附效率高，分离效果稳定，可处理含油废水、印染废水、造纸废水等多种工业废水及市政污水预处理，但需配备加压系统，设备投资与运行能耗相对较高。

（二）叶轮气浮法

叶轮气浮法属于机械搅拌式气浮技术，通过机械旋转产生气泡，结构简单、操作便捷，无需加压设备。其核心特点是依靠叶轮的剪切作用将空气打碎，气泡粒径相对较大（50-100μm），且分布均匀性较差，气浮效率低于加压溶气气浮法。

该类型适用于污染物浓度较低（悬浮物浓度 0mg/L）、处理要求不高的场景，如轻度污染地表水净化、水产养殖废水处理等。由于设备结构简单，投资成本低，维护难度小，适合小型污水处理项目，但处理量有限，难以满足大规模工业废水处理需求。

（三）射流气浮法

射流气浮法利用流体力学中的射流原理产生气泡，通过高压水流的负压吸气作用实现气液混合，介于加压溶气与叶轮气浮之间。其优势在于设备体积小、安装灵活，无需大型加压罐或高速叶轮，可根据处理需求设计为单级或多级射流系统，气泡粒径可达 30-80μm，适用于中小规模污水处理项目，如餐饮废水处理、小型化工厂废水预处理等。

但该类型对射流器的加工精度要求较高，喷嘴易因污水中的杂质堵塞，需配套预处理装置；且高压水流的产生仍需消耗一定能耗，处理效率受进水压力影响较大，在高浓度污水处理中应用受限。

此外，随着技术发展，还出现了电解气浮法、涡凹气浮法等特殊类型：电解气浮法通过电极反应产生微小气泡（如氢气、氧气），同时兼具氧化还原作用，适用于含重金属离子污水处理；涡凹气浮法通过涡凹曝气机产生气泡，结构简单、能耗低，但气泡粒径较大，主要用于含油废水的预处理，目前应用范围相对较窄。

三、污水气浮技术的作用原理

污水气浮技术的核心原理基于 “浮力分离” 理论，通过构建 “气泡 - 污染物” 复合体，利用密度差异实现固液或液液分离，整个过程可分为三个关键阶段，每个阶段均遵循特定的物理化学规律，共同决定气浮效果。

（一）气泡生成阶段：溶解与释放的物理过程

气泡的生成质量是气浮技术的基础，其核心是通过物理手段将空气破碎为微小气泡，不同气浮类型的气泡生成机制不同，但均需满足 “气泡粒径小、数量多、稳定性高” 的要求：

加压溶气型：遵循亨利定律（气体在液体中的溶解度与压力成正比），在加压条件下，空气分子克服水分子间的引力，溶解于水中形成不稳定的过饱和溶气水；当溶气水通过释放器进入常压气浮池时，压力骤降，过饱和的空气分子迅速聚集，形成微小气泡，气泡粒径可通过调节加压压力与释放器结构控制。

叶轮搅拌型：依靠机械剪切力与离心力的共同作用，高速旋转的叶轮将空气吸入后，通过叶片与水体的剧烈摩擦，将空气打碎为气泡；同时，叶轮产生的离心力使气泡与水体充分混合，避免气泡团聚，但其剪切力有限，难以产生粒径过小的气泡。

射流吸气型：基于文丘里效应，高压水流经喷嘴喷出时，流速骤增，静压降低，在吸气室形成负压，将外界空气吸入；气液混合物在扩散管内流动时，流速逐渐降低，静压回升，水流对空气的剪切作用增强，将空气破碎为微小气泡，气泡粒径与喷嘴口径、水流压力正相关。

（二）气泡 - 污染物吸附阶段：表面化学与物理作用

气泡与污染物的有效吸附是气浮分离的关键，该过程涉及表面张力、范德华力及化学絮凝作用，能否形成稳定的 “气泡 - 污染物” 复合体，取决于污染物的表面性质与水质条件：

疏水性污染物的吸附：如油滴、未处理的细颗粒，其表面水分子难以附着（表面张力大），气泡与污染物表面接触时，水分子易被排挤，气泡与污染物通过范德华力紧密结合，形成稳定的复合体；这种吸附过程无需额外药剂，属于物理吸附，反应速度快。

亲水性污染物的吸附：如胶体颗粒、溶解性有机物，其表面富含羟基、羧基等亲水基团，易形成水化膜，阻碍气泡与污染物的直接接触。此时需投加混凝剂（如聚合氯化铝），混凝剂水解产生的多核羟基配合物可与污染物表面的亲水基团结合，破坏水化膜；同时，混凝剂通过吸附架桥作用使细小污染物聚集形成絮体，絮体表面疏水性增强，便于与气泡吸附，形成 “气泡 - 絮体” 复合体，该过程属于化学絮凝与物理吸附的协同作用，需控制混凝剂投加量与反应时间，避免絮体过大或过小影响吸附效果。

（三）上浮分离阶段：浮力与重力的平衡

“气泡 - 污染物” 复合体形成后，其密度远低于水（水的密度为 1000kg/m³，复合体密度通常为 800-950kg/m³），根据阿基米德原理，复合体在水中受到的浮力大于重力，从而向上运动，最终聚集于气浮池表面形成浮渣层：

上浮速度：受复合体粒径、密度及水体黏度影响，粒径越大、密度越小，上浮速度越快（通常为 0.5-3mm/s），一般在 10-30min 内即可完成上浮过程，远快于沉淀分离（沉淀时间通常为 1-2h）；

浮渣稳定：上浮至水面的复合体通过表面张力相互连接，形成连续的浮渣层，浮渣层的厚度随运行时间逐渐增加，需通过刮渣设备及时去除，避免浮渣因重力再次下沉或被出水带走，影响处理效果；

水质净化：随着浮渣的去除，污水中的污染物（如油分、悬浮物）浓度大幅降低，净化后的水从气浮池底部或中部排出，完成固液 / 液液分离过程。

四、污水气浮技术的核心作用

污水气浮技术的实际作用围绕 “污染物去除、工艺协同、水质保障” 展开，在不同污水处理场景中，通过针对性的技术设计，解决传统处理技术难以应对的问题，为后续处理工艺或达标排放提供保障。