溶气气浮工作原理：两个细节决定出干油还是带水的浮渣

工作原理从哪里开始，又通常在哪里丢掉

溶气气浮的工作原理，一句话就能说清。空气溶入一股加压水流，在池体中释放成一群微气泡。气泡附着到油滴上，把油滴托到水面。

• 出水里的油还剩多少
• 刮上来的油里还带着多少水
• 设备能不能日复一日稳定地做到这两条

这三条效果，由三个构造问题决定：气泡在与油相遇时细到什么程度、在池体里分布得匀不匀，以及油浮起来之后会怎样。

两台设备占地相同、池容相同，在同一股污水上的表现却可以完全不同。这三个问题的答案来自设备内部的构造，不来自它的尺寸。下文只围绕一种构造展开：实用新型专利 CN206486308U 覆盖的这台溶气气浮除油机。它像是在回应市面上现有设备的两个具体痛点。

第一个痛点在油怎么出去。用机械刮油机，或者在气浮箱体侧壁上开一个上浮油层出口，浮油层到出口时都带着相当多的水。回收的油被稀释，本该留在厂里的水也跟着油走了。第二个痛点在气泡怎么产生。常规溶气罐把溶气水直接排进气浮池。罐内的水和气混合不匀，气体溶解度不好控制，气泡进到池里分布不匀、大小也控制不住。这两个痛点都不是把池子做大就能解决的。所以下文只盯住一种设计的构造，让每个问题都能落到图纸上指得出来的部件上。

跟着一滴水走完这台设备

按水流的行进顺序看，溶气气浮是怎么工作的？顺序固定，每一段只干一件事。

• 一股澄清后的水被加压、溶入空气。空气因此进了溶液，而不是变成气泡。
• 这股加压水释放进池体，压力骤降，溶入的空气便以微气泡的形式析出。
• 气泡在接触区与油滴相遇，附着到油滴表面。
• 油滴与气泡结合成的絮体都会上浮，因为它的合并密度远低于水。
• 油层作为浓缩物从水面引出，澄清后的水从池体较低处排出。

这套顺序，市场上每一台溶气气浮设备都一样。不同的是执行每一段的硬件，这一段值得对着图纸核对。

一眼看这台设备：上锥顶、下锥底、没有刮渣机

本文走查的这台设备是一只立式池体，上锥顶、下锥底，内部任何位置都没有刮渣机构。图 1 是与它对应的溶气气浮原理图，按专利附图重绘，引注编号与原图完全一致。

• 1 池体 · 2 锥形顶 · 3 锥形底 · 4 进水口 · 5 出水口 · 6 排空口（最低点） · 7 出油口（顶点）。
• 8 溶气水进口 · 9 释放罐（方形钢箱，内置释放器）· 10 溶气罐（带压力表的压力容器）· 11 行走空压机 · 12 混合室。
• 122 筛板（环形通气槽，宽 20 mm）。编号沿用专利附图，这张图可以和原件对着读。

按水流顺序读这张图，有三处很突出。原水进口开在池壁高处，水流一开始沿着中心筒体的外侧往下走。溶气水从筒体底部进入，不进池体主体。两个出口分居设计的两端：油在顶点，处理后的水在底部附近。溶气气浮油水分离器通常按池容、占地和标称去除率来比，而这三项没有一项能告诉你从顶部出去的是什么。

细节一：用锥形顶代替刮渣机

池体的顶盖是一个锥面，出油口就在它的最高点。油比水轻，絮体一旦上浮，油就沿着锥面往上走，被挤向顶点。爬得越高，要穿过的断面越小，油层越厚。从顶点出去的是浓缩的油，含水很少。

• 1 机械刮渣机——一个运动部件，把浮在表面的油水混合物一起拖走。2 尚未排出的浮油层。
• 3 顶点排油——油唯一需要的出口。4 油沿锥面上爬、自行浓缩。
• ✗ 左：带水的浮渣，还有一个要维护的运动部件。✓ 右：干油，零运动部件。

处置账单就是在这里定下来的。机械刮渣机从水面刮走的是一整条油水混合物，这些水跟着油一起交到处置方手里。锥形顶配顶点出油口，没有刮渣机，产出的浓缩物更干。设备整个寿命期内，还少一台电机、一条链条和一台减速机要维护。

刮渣机和锥形顶面对的是同一层浮油，含水量的差距来自三个地方：

• 刮的动作会把水重新卷进去。刮板贴着水面推过去，搅动浮渣层，把下层的水重新卷进油里。刮走的永远是一条刚被搅过的油水混合物。
• 静置堆积会让水自己流走。絮体之间的水比油重，不去打扰，它就在重力作用下顺着缝隙渗回池里。浮渣层堆得越厚、停留越久，顶部就越干。
• 收窄的断面会把水再榨一道。油层被浮力托进锥顶，越走越窄，互相压实。最后从顶点溢流出去的，是积得最高、排水最久的那部分油。刮渣机按行程动作，来不及排水的薄油层也会被一并刮走；顶点溢流是自发调节的，不积到那个位置就不出油。

只凭这一个细节就定设计之前，这个取舍得先说清楚。顶点出油靠的是油层能积累起来、还能流动。所以油被乳化的污水，或者来水峰值比絮体上浮还快的工况，不会按这只锥顶的设计方式表现。几何构造决定的是池体的顶部，不是池子里的化学。

细节二：让气泡完成生成的切向旋流室

第二个细节决定气泡的质量，气泡质量又决定溶气气浮除油后半段的成败。细而均匀的气泡会附着到油滴上。粗大而不均匀的气泡，要么错过油滴，要么把已经形成的絮体打散。溶气水要是直接排进一池污水，会被剪切打散，气泡还没完全生成就并成大而无用的气泡。

这套设计的答案，是池体中央的一只同轴筒体，起隔离舱的作用。溶气水从筒体底部切向进入，沿内壁贴壁流动，而不是直冲进去。水旋转成涡流，剪切把溶入的空气释放成一群细而均匀的气泡，这时才放气泡出去与污水相遇。

• 1 溶气水切向进入——贴着筒体内壁进入，而不是直冲。
• 2 涡流：气泡在筒体内边旋转边完成生成。
• 3 出口上方的筛板。左图为俯视，右图为侧视。

一句话：直冲的射流会把气泡打散，切向进口则让气泡先在室内旋转、长大成熟。专利用自己的话说的是同一套逻辑：切向布置让溶入的空气充分释放，同时不让原水与溶气水过早接触。

细节三：一块筛板与一只扩口出口

三个细节里，这一个最容易被漏掉。它属于混合室的出口，不属于池体本身。

• 一块筛板盖住混合室的出口。在专利所述实施例中，它的环形通气槽宽 20 mm。旋转的气泡流必须穿过这些环形槽，于是被梳理成一道分布均匀的气泡幕，而不是几股集中的射流。
• 筛板上方，出口扩大成一个喇叭状的反锥台。气泡幕在这里散开，与迎面而来的含油污水正面相遇——附着就发生在这里——之后絮体才升入锥形顶盖。

• 1 无筛板时的集中射流——气泡挤在一股通道里直冲上去，分布不匀。
• 2 筛板——横在倒圆台开口处，旋转的气泡流必须穿过槽口。
• 3 均匀的气泡幕——从槽口出来后分布被梳理均匀。
• 4 环形通气槽（俯视）——一圈圈的环形槽，专利实施例中宽 20 mm，圈数按气浮需要设置。

这三个细节，单独拿出来都不稀奇。出口的形状、它上方那块板、两者的相对布置，图纸上都看得见。而它们合在一起，就是一道均匀的气泡幕与池中一股集中射流之间的差别。

比较时该带上哪些数字，哪些该放下

决定最终效果的溶气气浮设计功夫，大多落在溶气罐、回流比和接触区上。这些在一张池体照片或布置图上看不见。

通常先被引用的两个数字是池容和去除率，这两个都搬不了家。去除率属于某一股污水、某个温度和某个油负荷，同一台设备换一股水，报出来的就是另一个数。池容则更接近一个占地数字，除非把接触区和它背后的溶气罐一并写明。

本文从除油机专利中取用的唯一尺寸，是 20 mm 的环形通气槽，出自它的实施例部分。气泡尺寸、回流比和气固比不是从池体构造推导出来的，它们取决于污水，不取决于设计。下一节引用的溶气系统数据是例外。它出自配套溶气装置专利的说明书，说的是这套系统被做成什么样，不是某股水会得到什么结果。这类数字都应当当作起步算法来读，而不是当作规格。确定值请按你的污流水质向制造商索取。

与其他气浮实现方式的对比

把三种做法并排摆开来看：常规溶气罐直放式气浮、刮油机式矩形气浮池，以及上文走查的这套设计。差别集中在两件事上——气泡是在哪里、以什么方式生成的，以及浮起来的油从哪里离开池体、又带走了多少水。

三种做法并排看，这套设计的优势集中在一处：对气泡的控制。气泡在隔离的混合室内、在旋流中生成，释放之前被筛板梳理过。同一块筛板也不让原水过早接触溶气水，气泡群因此不会在成形完成之前被破坏。油的一侧由锥顶完成浓缩，水面以上没有运动部件。换来的是更干的浓缩物，以及比刮渣机少一项的维护支出。

常见错误

• 只按池容或占地来比较。外形相同的两台设备，要处置的含油污泥量可以差很多，这个差别在布置图上看不出来。
• 以为各种除油机构彼此等效。刮渣机、溢流槽和顶点出油口，对随油一起排出的水做的是不同的事，差别会出现在处置发票上。
• 按标称除油率下单。这个百分比属于某股污水和产生它的那次试验；问清它是在哪股水上测出来的，比数字本身更有用。
• 从不问气泡怎么产生、怎么分布。到达油滴之前就并大的气泡，干活效果和粗气泡一样，这一点在图纸上就能看出来。
• 到很晚才去数电机。任何在水面以上运动的东西都是一项维护支出，没有水面刮渣机构的设计就少一项。

比较供应商之前先自查

• 油从池体的什么位置离开，是什么把它送到那里？ 索取出油口的图纸。依赖刮渣机的溶气气浮油水分离器会画出刮渣机；能自行浓缩的构造不会。
• 气泡怎么生成、怎么分布、生成过程中怎么被保护？要求看接触区的溶气气浮原理图，不要只看池体的外形图。
• 有多少运动部件接触工艺水或油层？每一个都是设备寿命期内的一项维护支出，也都是一个驱动可能失效的地方。
• 标称去除率是在哪股水上测的，测的又是什么——油、油脂，还是悬浮物？
• 出口布置、溶气罐负荷和接触区构造，是按你的污水写明的，还是从通用表格上抄来的？

于是就是三个问题，每个答案背后都要有一张图。本文描述的设计由实用新型专利 CN206486308U 覆盖，申请日为 2017 年 2 月 27 日，已在 Google Patents 公开。它属于专利组合中最早的 8 项之一，这 8 项都由同一位发明人作为第一发明人。上面三张图按专利附图重绘；本文引用的数据取自两份专利说明书：除油机实施例中的 20 mm 环形通气槽，以及配套溶气系统的性能数据。这些问题落到你自己的水上是何答案——出口布置、溶气罐负荷、接触区构造——要按你的污流水质与制造商确认，不要照本文假定。