微納米氣泡引起的羥基自由基還原性高,給飲用水消毒和液體表面清潔帶來很大潛力。許多使用案例也證實了該技術的有效殺菌和成本低廉。Sumikura等24研究了活性氧微納米氣泡對大腸埃菌的消毒殺菌作用,獲得了活性氧的消毒殺菌效果。微微納米氣泡產(chǎn)生的振波是導致?大腸埃希菌降解的主要因素。Chen等25產(chǎn)品開發(fā)了一套活性氧微納米氣泡發(fā)生裝置,用于淋浴消毒,避免病原菌生長,應用效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)超聲波振動法。Broekman等26研究發(fā)現(xiàn),微納米氣泡在高頻節(jié)能超音波應用中可以有效消除附著在固體化學物質(zhì)表面的細菌和藻類。Tian等27科學研究了微納米氣泡對陶氏反滲透膜積垢的清洗效果,發(fā)現(xiàn)回轉曝氣清洗效果優(yōu)于空隙式。
氧在水質(zhì)中的傳遞是通過氣體和廢水中的O2濃度梯度將O2從致密氣體遷移到低密度廢水中,因此O2濃度梯度和接觸范圍確定了曝氣的實際效果。在O2濃度梯度不變的標準下,氣水接觸總面積是決定曝氣實際效果的主要因素。
微納米氣泡技術合理解決了水質(zhì)中氣泡接觸總面積的問題。根本原因是微納米氣泡的面積可以合理擴大。例如,0.1cm的大氣泡可以分散成100nm的微氣泡,其面積可以擴大1萬倍,從而進一步提高溶解氧的率。同時,由于氣泡細小,氣浮機性能,可長期停留在污水處理中,從而達到良好曝氣實際效果的目的。
由于微納米氣泡發(fā)生裝置的原理和氣泡尺寸與基本曝氣設備有很大不同,因此該設備形成的微納米氣泡具有以下特性。
水解狀況:水中汽體的溶解性受壓力危害大于(1),但電解質(zhì)溶液的離子化水可以在融入的微納米氣泡表面產(chǎn)生兩層電離子,并隨著面積的不斷減小而大幅收攏,可以抑制氣泡中汽體的釋放,進一步提高溶解度。
(2)超聲波:微納米氣泡因能量高而開裂,具有很強的作用。
(3)通電性:微納米氣泡表面含有負電,很難將氣泡融為一體,在水質(zhì)中會產(chǎn)生非常茂密細致的氣泡,不容易像基本氣泡一樣結合膨脹開裂。微納米氣泡的表面電位差一般為-30~-50mV,能吸收水質(zhì)中含有正電荷的化學物質(zhì)。利用表面正電荷對水質(zhì)顆粒的吸附,可以固定和分離水質(zhì)中的有機化學懸浮固體。因此,該技術在提高溶氧的同時,也具有一定的水處理實際效果。
(4)停留性:微納米氣泡在水質(zhì)上升得很慢,像香煙一樣彌漫在水中。比如10prn氣泡以100m/s的速度升高,在水質(zhì)上升高1m需要3小時,所以微納米氣泡會在水中停留很長時間。這一特點也是其融解效率相對較高的關鍵。這種停留的形成不僅與氣泡細水的浮力降低有關,還與其電荷有關。如果選擇電極進行觀察,隨著電級的變化,可以看到小氣泡的正負極健身運動和Z型的緩慢上升。
微納米曝氣組成微生物菌種技術實施三年后,改善了水利樞紐的各項水質(zhì)指標,對碳、氮、磷的環(huán)境污染有很強的減少作用。水質(zhì)總磷遠低于高錳酸鹽指數(shù),促進了水氮/磷比的提高,有利于藍藻的減少。微納米曝氣融合微生物菌種強化技術有效應用于恢復水利樞紐水體富營養(yǎng)化水質(zhì),本實驗科學研究結果為水體富營養(yǎng)化水利樞紐水體改善提供參考。
采用微納米氣泡曝氣技術項目進行藻類控制,項目分三期基本建設,總曝氣面積14.5hm2。微納米技術工程噸污水處理費用約為0.02元/m3,合理性優(yōu)良。圍隔實驗期內(nèi),圍隔內(nèi)的溫度范圍為21.5。26.1。隔離試驗結束時,三個微納米曝氣組的溶解氧濃度值在12.4mg/L左右,而空缺對照試驗的溶解氧濃度值為8.7mg/L,與曝氣組誤差較大,達到3.7mg/L,顯示了微納米曝氣的實際充氧效果。曝氣組高錳酸鹽指數(shù)的大污泥負荷來自曝氣生物菌種組,達到50%,比立曝氣組高19.8%。總磷和可溶活力磷的大污泥負荷來自曝氣+鎖磷劑組,各達70.3%和50%。曝氣生物菌種組對葉綠素A的大污泥負荷為70.2%,比立曝氣組增加33.5%,藻類總進化率的大污泥負荷為78.9%,比立曝氣組增加13.9%,藍藻減少率為86.8%。
微納米曝氣組成微生物菌種技術對水利樞紐堆積物的改善作用??茖W研究結果表明,曝氣區(qū)S3的相對性比附近非曝氣區(qū)S2和S4的TP降低了11.6%和2.7%,曝氣區(qū)S5的相對性比非曝氣區(qū)S4的TP降低了32%。S3.S5和S6在曝氣危害地區(qū)的相對性分別為23.0%.18.0%.10.3%。S3.S5和S6在曝氣危害地區(qū)的相對性分別為22.4%.5.5%.3.8%。積聚物微生物菌種共檢測22.113屬,曝氣前后對比,積聚物中有益菌變菌門成分增加26.42%,厚壁菌門成分增加5.25%,而標有水體富營養(yǎng)化的綠彎菌門成分減少9.51%,酸鏈球菌門成分減少5.82%,球菌門成分減少8.16%,其他類別成分彈性系數(shù)較低。
還原性強
微納米泡破裂后,由更高濃度的正離子氣-水分子聚集的機械能在一瞬間釋放出來,使H2O溶解形成具有強氧化性的羥基自由基(·0H)I3"]。Zhang等四在衰減系數(shù)全反射傅里葉變換紅外光譜技術(ATR-IR)的基礎上發(fā)現(xiàn),一旦破裂,高能的納米氣泡破裂,在水中生成大量的羥基自由基(2.07V),具有很強的氧化能力(2.07V),能夠氧化分解有機物,凈化處理水體。
(VI)的氧對流換熱。
隨著微納米泡直徑的減小,氣泡的比表面積繼續(xù)增大,界面張力促使內(nèi)部標準壓力不斷增大,使得大量的O2按照氣-水相界面融入水相培土壤。由于氣泡存在于水中的時間較長,氣體與藥液接觸的時間越長,而且氣泡堆積密度越大,促使氣體接觸液面的距離也隨之擴大,O2的使用率因此提升"I。