电凝聚气浮法
电凝聚气浮法是指利用高度分散的微小气泡作为载体粘附于废水中污染物上，使其浮力大于重力和上浮阻力，从而使污染物上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，实现固液或液液分离的过程。
电凝聚气浮法基本信息
| 中文名 | 电凝聚气浮法 | 外文名 | electrocoagulating flotation |
|---|---|---|---|
| 学 科 | 生态工程 | 领 域 | 环境科学 |
利用高度分散的微小气泡作为载体粘附于废水中污染物上，使其浮力大于重力和上浮阻力，从而使污染物上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，实现固液或液液分离的过程称为气浮法。气浮过程的必要条件是：在被处理的废水中，应分布大量细微气泡，并使被处理的污染质呈悬浮状态，且悬浮颗粒表面应呈疏水性，易于粘附于气泡上而上浮 。
电凝聚气浮法造价信息
该法的特点是:(1)溶气水质量高。其气泡直径一般在10微米左右，这就大大增加了微气泡一与悬浮物SS的接触面积和接触点，有利于上浮作用；(2) 池深较浅，一般有效水深为600mm左右，大大缩短了气浮时间(一般3一5min)，因此气浮效率比射流深池气浮提高5倍以上；(3)布水均匀，且释放出的水直接上升，基本无横向流动，避免了横流对上浮作用的影响；(4)出浆独特，采用连续运转的回转勺式汇浆器，对上层积聚的悬浮物去除及时，且干扰很小，避免了浮出物的重新下沉；(5)释放器有特色，释放均匀，有利于提高气浮效果。(6)靠近池底部有连续运转的为众定物清除刮板，便于沉淀物及时清除，保证了池底干净及有效气浮水深 。2100433B
采用可溶性阳极(Fe、AI等)材料，生成Fe、Fe、Al等大量阳离子，通过絮凝生成Fe(OH)2、Fe(OH)3、AI(OH)3等沉淀物，以去除水中的污染物。同时，阴极上产生大量的H2微气泡，阳极上产生大量的O2微气泡，以这些气泡作为气浮载体，与絮凝污物一起上浮。大量絮体在丰富的微气泡携带下迅速上浮，达到净化水质的目的。
电凝聚气浮法常见问题
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加压溶气气浮法是将废水加压溶气后进行气浮法水处理的工艺过程。分为全部污水加压溶气气浮法和部分污水加压溶气气浮法两种。其特点是将被处理污水（全部和部分）在用水泵加压到3-4kg/cm2,送入专门装置的溶...
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加压溶气气浮法是将废水加压溶气后进行气浮法水处理的工艺过程。分为全部污水加压溶气气浮法和部分污水加压溶气气浮法两种。其特点是将被处理污水（全部和部分）在用水泵加压到3-4kg/cm2,送入专门装置的溶...
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污水浮油的处理气浮工艺分为分为四种。1 电解气浮法电解气浮法，将物理学中的正负电极原理引入污水处理，即相关工作人员将正负极装入含油污水后，接通电源，借助电子“同性相斥、异性相吸”的原理，发生电解反应。...
气浮过程的必要条件是：在被处理的废水中，应分布大量细微气泡，并使被处理的污染质呈悬浮状态，且悬浮颗粒表面应呈疏水性，易于粘附于气泡上而上浮。
悬浮颗粒与气泡粘附的原理：水中悬浮颗粒能否与气泡粘附主要取决于颗粒表面的性质。颗粒表面易被水湿润，该颗粒属亲水性；如不易被水湿润，属疏水性。亲水性与疏水性可用气、液、固三相接触时形成的接触角大小来判别，在气、液、固三相接触时，固、液界面张力线和气、液界面张力线之间的夹角以θ表示。为了便于讨论，水、气、固体颗粒三相分别用1、2/3表示。如θ<90°为亲水性颗粒，不易于气泡粘附；θ>90°为疏水性颗粒，易于气泡粘附。在气、液、固相接触时，三个界面张力总是平衡的。水中颗粒的湿润接触角（θ）是随水的表面张力（σ1，2）的不同而改变的。增大水的表面张力（σ1，2），可以使接触角增加，有利于气、粒结合。反之，成牢固结合的气、粒浮体。
电凝聚气浮法文献
电凝聚—电气浮法处理活性黄印染废水
采用电凝聚—电气浮法处理活性黄模拟印染废水。实验结果表明,在正负极换向周期为6s、电解时间为50min、搅拌转速为1 000r/min、极板间距为1.0cm、电解电压为11V、硫酸钠溶液浓度为0.010mol/L的条件下,模拟废水脱色率和COD去除率可达96%和83%以上。
絮凝—电气浮法处理屠宰废水的研究
本文叙述了采用聚硫酸铁絮凝预处理和电气浮法处理屠宰废水的研究。探讨了絮凝剂加入量,PH值,搅拌时间,搅拌强度;沉降时间对絮凝效果的影响;探讨了气浮电压,气浮时间,电流密度,絮凝剂加入量对电气浮效果的影响;试验结果表明,COD去除率可达90%以上。经本法处理后之屠宰废水达到了四川省污染物排放标准中一类水域甲级的水平。
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气浮法分类及原理
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气浮法设计参数
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气浮法设计计算
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不同温度下的KT值和736KT值
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例：2×75m3 / h气浮池
气浮池设置在絮凝池侧旁，沉淀池上方。气浮类型较多，有全部压力溶气气浮、分散空气气浮、电解凝聚气浮、内循环射流气浮等，这里选择适用于城镇给水处理的部分回流压力溶气气浮。
气浮适用于含藻类及有机杂质、水温较低、常年浊度低于100NTU的原水；它依靠微气泡粘附絮粒，实现絮粒强制性上浮，达到固、液分离，由于气泡的重度远小于水，浮力很大，促使絮粒迅速上浮，提高固、液分离速度。气浮依靠无数微气泡去粘附絮粒，对絮粒的重度、大小要求不高，能减少絮凝时间，节约混凝剂量；带气絮粒与水的分离速度快，单位面积产水量高，池容及占地减少，造价降低；气泡捕足絮粒的机率很高，跑矾花现象很少，有利于后级滤池延长冲洗周期，节约水耗；排渣方便，浮渣含水率低，耗水量小；池深浅，构造简单，可随时开、停，而不影响出水水质，管理方便。
●结构尺寸：
取回流比R=20%，气浮池处理水量：Q3=（1＋R）Q2=1.2×75=90m3/h
接触区底部上升段纵截面为矩形，上升流速10~20mm/s，取UJ1=18mm/s=64.8m/h
接触区底部通水平面面积：FJ1=90/64.8=1.389≈1.4m2
接触区宽与絮凝池相同，B=2m，接触区底部平面池长方向尺寸：LJ1=1.4/2=0.7m
接触区上端扩散段纵截面为倒直角梯形，出口流速5~10mm/s，取UJ2=7.5mm/s=27m/h
接触区上端扩散出口通水平面面积：FJ2=90/27=3.333m2
接触区宽与絮凝池相同，B=2m，接触区上端扩散出口平面池长方向尺寸：
LJ2=3.333/2=1.6665≈1.7m
扩散段水平倾角α=35°，扩散段高：hK=（1.7－0.7）tan35°=0.7m
扩散段容积：VK=〔（1.7＋0.7）/2〕×0.7×2=1.68m3
接触区停留时间需大于60s，取tJ=90s=1.5min，接触区容积：VJ=90×1.5/60=2.25m3
接触区底部上升段高：hD=（VJ－VK）/FJ1=（2.25－1.68）/1.4=0.4m
分离区清水下降流速1.5~2.5mm，取U3=2.5mm/s=9m/h
分离区平面面积：FF=Q3/U3=90/9=10m2
分离区平面池长方向尺寸：LF=10/2=5m（＜沉淀池长5.5m）
气浮池长度方向尺寸：L=5.5m
取分离区液深hY=1.5m，分离区容积：VF=5.5×2×1.5=16.5m3
分离区清水下降时间：tF=hY/U3=1.5/9=0.167h=10min
取分离区安全超高hA=0.5m，气浮池高HF=1.5＋0.5=2m
复核分离停留时间：tF′=VF /Q3=16.5/90=0.183h=11min，满足停留10~15min的要求，并能满足清水到达池底所需时间。
●溶气泵：
溶气水量即回流水量，QR=RQ3=0.2×75=15m3/h，溶气压力P≈0.45MPa
溶气泵选用不锈钢离心泵，数量3台，2用1备；型号：DFHW50－200/2/5.5，流量：8.8~12.5~16.3m3/h，扬程：51~50~48.5m，电机功率：5.5Kw，外形尺寸：长×宽×高=602×400×425mm
●空压机：
水中空气溶解量与温度和压力有关，水温20°C，压力0.1MPa（1bar）时空气在水中的饱和溶解度CK=0.0187L气/L水，溶气效率与溶气罐结构、气液传质填料、溶气压力和时间有关。溶气罐进水压力（表压）P=0.4MPa=4bar≈4Kg/cm2；水温变化校正系数一般为1.1~1.3，取校正系数m=1.2；安全和空压机效率系数一般为1.2~1.5，取效率系数k=1.5。
气浮所需压缩空气量：QK2=mCKPQR=1.2×0.0187×4.5×15=1.515m3/h
空压机额定排气量：QP=kQK/60=1.5×1.515/60=0.038m3/min
选用无油空气压缩机，数量3台，2用1备；型号：ZW0.05/7，排气量：0.05m3/min，排气压力：0.7MPa，电机功率：0.75Kw，外形尺寸：长×宽×高=825×368×651mm。
●溶气罐：
溶气罐采用具有高效溶气效率的喷淋填料式，数量2台，碳钢制作；溶气接触停留时间2~4min，取TR=2.5min，溶气罐容积：VR=QRTR/60=15×2.5/60=0.625m3
填料式溶气罐断面负荷一般为1000~2000m3/（m2d），即40~80m3/（m2h），取q=75m3/（m2h）
溶气罐直径：DR=〔4×（15/75）/3.1416〕0.5=0.5m
溶气罐有效高：h=0.625/（0.52×3.1416/4）=3.2m
气液传质填料选用溶气效率较高的塑料阶梯环，规格：φ25（米字内筋），尺寸：外径×高×壁厚=25×17.5×1mm，装填高1.3m，容积0.25m3。
溶气罐内设置浮球液位传感器，型号：UQK－02，数量2只，用于自动控制罐内最佳液位。溶气水制备采用强制内循环措施，溶气罐内达到高水位时，开始内循环，进气电磁阀和设在溶气罐循环管上的电磁阀同时开启，在正压作用下，设在溶气泵吸水管上的止回阀立刻关闭，清水暂停吸入，溶气罐内的溶气水除继续受溶气泵循环加压外，亦在水泵叶轮的高速搅拌作用下，使空气能更充分地溶解到水中，没有空气溶解不足的缺点。溶气罐内低水位时，进气电磁阀和溶气罐循环管上的电磁阀均关闭，溶气泵仍继续运行，这时吸水管路产生负压，止回阀开启，清水被吸入，此时依靠溶气罐内填料，使水与罐内足量空气长时间接触，使空气在水中的溶解仍很充分。正常水位时，进气、吸水同时进行。整个过程自动运行。
●溶气释放器：
溶气释放器选用TV－Ⅲ型，其特点是圆盘径向全方位释放，与含絮粒水的接触条件更佳，释放器受堵时，接通压缩空气，下盘体向下移动，增大盘间水流通道，使堵塞物排出。其作用直径80cm，溶气水0.4MPa时单个释放器出流量q1=5.9m3/h
释放器个数：n′=QR/q1=15/5.9=2.54个
溶气水0.3MPa时单个释放器出流量q2=5.2m3/h
释放器个数：n″=15/5.2=2.88个，取n=3个，N=6个
●刮渣机：
采用逆向刮渣，行车行走速度3~5m/min，数量2台；减速机型号：BWD11－71－0.55链条、链轮传动，电机功率：0.55Kw。
●其它：
扶梯、平台、阀门、瞬时流量计、水表等
●各项性能参数略（相关数据见计算结果）。
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气浮法分类及原理
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气浮法设计参数
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气浮法设计计算
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不同温度下的KT值和736KT值
热凝聚模型
假定具有宇宙丰度的均匀太阳星云最初温度很高，其中的物质完全处于气体状态。伴随星云冷却，元素按其化合物或自身的难熔程度依次凝聚。
在拉里莫(J.W.Larimer)和安德斯(E. Anders)的热凝聚模型中，讨论了两种极端情况:
①快冷却，各种物质随温度降低而依次凝聚，固相与气相之间没有扩散平衡，是纯元素和化合物的凝聚;
②慢冷却，凝聚物之间以及气体-凝聚物之间完全扩散平衡，可形成合金和固熔体。实际凝聚情况介于快冷却和慢冷却之间。
按温度降低顺序，太阳星云的化学演化可划分为几个阶段:
①难熔物的凝聚和分馏;
②金属-硅酸盐分馏;
③挥发物分馏，各种陨石中挥发成分的差异反映它们形成前温度、压力的不同。
巴谢(S.S.Barshay)和刘易斯(J.S.Lewis)用化学热力学原理研究了星云凝聚过程中的化学反应和行星的化学成分，讨论了气体凝聚过程的两种极端情况:
①平衡凝聚模型，温度下降缓慢，气体与疑聚物之间以及凝聚物之间在热力学平衡条件下发生反应，凝聚物成分只同当时星云的温度、压力及化学成分(或者说是热力学的"态函数")有关，而同过去的热历史无关;
②非平衡凝聚模型，冷却凝聚进行得很快，气体与凝聚物之间，甚至凝聚物之间不发生反应，凝聚物依次很快地被吸积到星体上，导致星体上形成由不同凝聚物构成的洋葱状层次结构。
两种模型的凝聚过程和生成物不同。一般认为，难熔物可能是平衡凝聚产物，大多数挥发物是非平衡凝聚产物。平衡凝聚模型能较好地说明类地行星的密度和化学成分。 表示太阳星云的一些平衡凝聚物的稳定范围。图中各曲线间的区域表示相应凝聚物的稳定范围,曲线旁的符号代表相应的凝聚物:W曲线之上为气相区;W为高温难熔物;CaTiO3为钙钛矿和其他难熔氧化物(包括Al、Ca、Ti、V、稀土、U和Th的化合物);Fe为铁及 Fe-Ni合金，右上三角区是熔融铁的稳定范围;冰为水冰、NH3冰和 CH4冰。绝热线为卡梅伦星云模型的温度和压力分布，绝热线上也标出了各行星形成区的温度和压力范围。水星形成于较高温度区，主要由难熔金属矿物、Fe-Ni合金和少量顽火辉石组成，因而密度大;金星不但吸积类似于组成水星的物质，还吸积顽辉石和许多钾钠硅酸盐矿物，但不含硫和水;地球吸积大量透闪石、一些含水硅酸盐，以及金属铁、氧化铁和硫化铁;火星吸积大量含水硅酸盐、氧化铁和硫化铁;小行星可由各种岩石矿物组成，但不含有冰;小行星区以外的外行星主要吸积气体(冥王星可能除外)、冰物质和一些岩石物质，它们的大气可用非平衡凝聚模型解释，但对于行星本身还不能肯定哪种凝聚模型更适用。
伍德(J.A.Wood)用化学热力学原理研究了太阳星云冷却过程中的矿物平衡凝聚序列。图中标出了各天体的吸积温度:水星约1400K，金星约900K，地球约600K，火星约450K，小行星及碳质球粒陨石约300K，木星的卫星约200K。
冷聚集模型
克莱顿(D. D.Clayton)认为太阳星云为冷的恒星气体和尘埃，直接聚集形成太阳系天体。星际介质中的尘埃有 3种来源:超新星爆发抛出的热凝聚物;巨恒星抛出的热凝聚物;冷星云中的非热结合物。星际物质("前凝聚物")中存在化学和同位素分馏。它的主要特征是:超新星热凝聚物富含难熔的Ca、Al和Ti氧化物,巨恒星热凝聚物富含s过程核素(见元素起源)，星际气体中含Ca、Al和Ti较少,O主要在冷区凝聚为H2O,冷星云中的非热凝聚物富含挥发物。这种分馏是决定太阳星云初始组成的关键因素。在温暖的太阳星云盘中，只有非热化合物中的挥发物才发生蒸发和再凝聚作用。由于聚集形成星体的气体和尘埃的比例不同，加以母体内的固体化学作用，产生陨石的化学和同位素异常。
等离子体凝聚模型
H.阿尔文和阿亨尼斯(G. O.S.Arrhenius)认为，实验室与空间的等离子体研究结果表明，传统的均一、平衡观念不正确，应代之以磁化等离子体的不均一、非平衡凝聚模型。他们提出，在先形成的，有磁场的中心天体(太阳或行星)周围有"源云"，源云中的粒子受中心天体引力作用而加速降落，因粒子之间碰撞电离而成为等离子体。由于中心天体的磁场作用，等离子体形成A、B、C、 D4个云，各云的主要成分由元素的电离电位决定，于是导致元素分馏。实际情况涉及原子-离子-分子-尘粒之间的相互作用。各云中除主要元素外，还含有其他混合物或杂质。中心天体周围的等离子体极不均匀并处于非热平衡状态，形成密度比邻区大的低温纤维结构──"超日珥"。超日珥中发生颗粒凝聚，形成轨道相近的颗粒流──"喷流"。喷流可以俘获与它碰撞的其他颗粒，并聚集形成行星或卫星。由各云凝聚物质成分的不同可解释各行星和卫星的化学差异。
近年来发现，星云正常的化学演化难以解释同位素组成的异常，可能有外来物质加入正在凝聚的太阳星云，使星云的化学成分具有原始的不均一性。因此，非平衡的太阳星云演化模型目前虽不够完善，却更有发展前景。
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