氧在水質(zhì)中的傳遞是通過(guò)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(shí)際效果。在O2濃度梯度不變的標(biāo)準(zhǔn)下,氣水接觸總面積是決定曝氣實(shí)際效果的主要因素。
微納米氣泡技術(shù)合理解決了水質(zhì)中氣泡接觸總面積的問(wèn)題。根本原因是微納米氣泡的面積可以合理擴(kuò)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(kuò)大1萬(wàn)倍,從而進(jìn)一步提高溶解氧的率。同時(shí),由于氣泡細(xì)小,氣浮機(jī)性能,可長(zhǎng)期停留在污水處理中,從而達(dá)到良好曝氣實(shí)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(shè)備有很大不同,因此該設(shè)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(jìn)一步提高溶解度。
(2)超聲波:微納米氣泡因能量高而開(kāi)裂,具有很強(qiáng)的作用。
(3)通電性:微納米氣泡表面含有負(fù)電,很難將氣泡融為一體,在水質(zhì)中會(huì)產(chǎn)生非常茂密細(xì)致的氣泡,不容易像基本氣泡一樣結(jié)合膨脹開(kāi)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(xué)物質(zhì)。利用表面正電荷對(duì)水質(zhì)顆粒的吸附,可以固定和分離水質(zhì)中的有機(jī)化學(xué)懸浮固體。因此,該技術(shù)在提高溶氧的同時(shí),也具有一定的水處理實(shí)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(shí),所以微納米氣泡會(huì)在水中停留很長(zhǎng)時(shí)間。這一特點(diǎn)也是其融解效率相對(duì)較高的關(guān)鍵。這種停留的形成不僅與氣泡細(xì)水的浮力降低有關(guān),還與其電荷有關(guān)。如果選擇電極進(jìn)行觀察,隨著電級(jí)的變化,可以看到小氣泡的正負(fù)極健身運(yùn)動(dòng)和Z型的緩慢上升。
微米級(jí)曝氣在日本的應(yīng)用較早,不僅用于工業(yè)廢水、河流治理,還用于養(yǎng)殖.畜牧.食品工業(yè)等行業(yè),在河道及湖泊凈化等方面的研究與應(yīng)用,已有70多個(gè)研究和應(yīng)用案例。2008年,Shaip公司將微納米曝氣技術(shù)與微生物技術(shù)相結(jié)合,處理一家日流量在200m3左右的污水廠,取得了良好的效果,使TN去除率達(dá)到90%以上。
我國(guó)對(duì)微納米曝氣技術(shù)的研究起步較晚,但隨著其技術(shù)交流和應(yīng)用的不斷開(kāi)放,微納米級(jí)曝氣已逐漸應(yīng)用于國(guó)內(nèi)一些項(xiàng)目,并取得了良好的治理效果。
納米氣泡是指孔徑為0.1.50微m的氣泡,在10微m中稱(chēng)為micro-bubble,在20世界90時(shí)代,日本生物學(xué)家開(kāi)始為水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域開(kāi)發(fā)微納米氣泡35。1991年,Ketkar等36對(duì)沉淀氣泡技術(shù)進(jìn)行了科學(xué)研究,豐富多彩,提高了微納米氣泡的出現(xiàn)方式?,如電解鹽水、充壓融化、切割等37o。
科研人員發(fā)現(xiàn),由于微納米氣泡規(guī)格小的特點(diǎn),表現(xiàn)出與一般氣泡不同的多種特點(diǎn),使氣泡在水質(zhì)中的溶解氧更,對(duì)浮顆粒的剝離有更好的實(shí)際效果,對(duì)污染源的分解力。