随着社会经济的发展,黄河下游水质有了明显变化,引黄水库水的水质安全问题越来越受到人们的关注。近年来,引黄水库水呈现出低温低浊、高藻、高有机物水质特点,且水质呈现季节性变化。气浮作为一种传统的固液分离技术,对于低浊、高藻水源相较于混凝沉淀工艺具有独特的优势。针对引黄水库水低温低浊,高藻、高有机物的水质,以及传统的气浮工艺运行不稳定等问题,本文通过改进气浮装置并添加助浮剂进行强化气浮净水效果的研究。通过小试试验,针对低浊、高有机物、高藻三种特定的原水水质,选用鼠李糖脂、烷基糖苷、十二烷基二甲基苄基氯化铵三种助浮剂进行助浮剂的优选。利用多相流泵对传统的气浮工艺进行改良,并对多相流泵气浮工艺进行参数优化。在此基础上,利用鹊华水厂原水研究助浮剂强化多相流泵气浮系统的净水效能。结合小试和中试的试验结果对助浮剂强化净水效能的机理进行研究分析。通过对低浊、高有机物、高藻三种不同原水进行助浮剂优选试验,结果表明:添加助浮剂能够强化气浮净水效果。在一定范围内,随着助浮剂用量的增加,气浮净水效果先逐渐变好,然后趋于稳定。鼠李糖脂助浮剂适合处理低浊水,最佳用量为0.2 mg/L;十二烷基二甲基苄基氯化铵助浮剂适合处理高有机物水和高藻水,处理高有机物水助浮剂的最佳用量为0.4 mg/L,处理高藻水助浮剂的最佳用量为0.2 mg/L。通过正交试验探究各个因素对气浮效果的影响,结果表明各个因素对综合指标的影响顺序依次为回流量>助浮剂浓度>PAFC浓度。利用多相流泵代替传统的压力溶气罐、空压机、高压水泵,能够使气浮系统操作更简便、运行效果更稳定、运行和维护费用更低。多相流泵气浮系统在进水量为5 m3/h时,最优的运行工况为,溶气压力为0.5 MPa,真空值为-0.01 MPa,回流比为20%,PAFC投加量为5 mg/L。在最优工况下投加0.2 mg/L的十二烷基二甲基苄基氯化铵,处理鹊华水厂原水,试验结果为:气浮平均出水浊度为0.433 NTU,平均去除率为80.80%;出水颗粒总数为1053 cnt/ml,总体去除率为96.20%;对表征有机物去除效果的UV、TOC、COD平均去除率分别为29.88%、35.20%、30.15%。对添加助浮剂前后的出水效果对比发现,添加助浮剂后出水浊度降低了0.175 NTU,去除率提高了7.52%;对颗粒数的去除率提高了2.06%;对出水中UV、COD、TOC的去除率分别提高了2.11%、4.7%、2.4%。通过“气泡稳定时间法”间接的测得,当助浮剂浓度为0.2 mg/L时,气浮分离区气泡群的平均直径为39.03μm。比添加助浮剂前,减小了7.05μm。结合试验结果分析得添加助浮剂,通过降低气液界面的表面张力,不仅能够减小气泡生成的临界直径,而且能够增加气泡周围水膜的厚度、刚性和稳定性。通过以上这些相互作用抑制了气泡生长过程中的兼并作用,减小了气泡到达气浮分离去的直径。添加助浮剂后,助浮剂能够吸附在气泡与絮体表面形成絮体-助浮剂-气泡的泡絮体,增加了絮体的吸附位点,有助于形成更大的泡絮体,改善气浮效果。