我國水源明顯不足,水環(huán)境污染問題極為。為了更好地實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展觀,完成人與自然的和諧發(fā)展趨勢,破壞水質(zhì)恢復的分析和實踐活動成為當今的熱門話題。目前,鑒于湖長制環(huán)境污染日益嚴重,水質(zhì)曝氣作為一種投資少、效果好的項目,被廣泛采用。
現(xiàn)階段,我國一般?選用的曝氣機設備,不能引起微納米級細微氣泡,溶氧率低,能耗高。微納米氣泡發(fā)生裝置可生產(chǎn)直徑在50|mm和數(shù)十納米(nm)之間的細微氣泡,可快速溶解在水中,進一步提高溶解氧的率。該技術作為一種新型水質(zhì)曝氣技術,在水環(huán)境中具有極其廣闊的市場潛力。
微納米氣泡發(fā)生裝置主要由發(fā)生裝置、微納米曝氣頭和連接管組成。由曝氣頭根據(jù)循環(huán)泵充壓。在離心作用下,使其內(nèi)部產(chǎn)生負壓區(qū),氣體根據(jù)進氣口進入負壓區(qū),在罐體內(nèi)部分為附近的液體帶和核心汽體帶,由高速運行的氣石排氣部下氣體勻稱切成直徑5~30|^m的微納米氣泡。由于氣泡微妙,不會受到水中氣體溶解的危害,不會受到溫度、工作壓力等外部標準的限制,可長期停留在污水處理中,具有的氣浮機實際效果。
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(jié)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。
改變微納米曝氣器的通氣量,隨空氣流量的增加,氧傳質(zhì)系數(shù)(Km)逐漸增大。標準氧傳質(zhì)效率(SOTE)隨曝氣量的增大而降低。結(jié)果表明,水溫度對KLa和SOTE均有顯著影響,隨溫度升高,PH升高先降后升,在pH=7.2時達到小。隨著NHQ的增加,曝氣組比例降低,且隨濁度增加而增加。SOTE值隨溫度的升高而增大,與微孔曝氣組的趨勢一致,但其值小于微納米曝氣組。與SOTE相比,微納米曝氣比SOTE對通氣量的變化更為敏感。
天津市水文局、天津市水文局、天津市水文局、天津市水文局、天津市水文局、天津市水文局等單位利用微納曝氣裝置和射流曝氣裝置,對天津水利部城市水環(huán)境改善示范基地進行了通氣改造,該工程占地面積為320000平方米。增加水體氧含量,克服了冬季運行技術難題,主要指標達到地表水IV類標準。
郝明偉[8°]主要對水中微納米氣泡的運動規(guī)律和沉降機理進行了研究,并對日本微型納米曝氣裝置氣泡發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理進行了研究。并對某河流曝氣水質(zhì)進行了改進試驗,認為微納米級曝氣是一種較好的改善水體水質(zhì)環(huán)境的技術。
微納米氣泡的關鍵特點如下:
(I)
微納米氣泡體積比一般氣泡小很多,水的浮力也小,所以上升緩慢,納米氣泡在上升過程中會繼續(xù)收攏,終在水中融化消退。汪敏剛等I38對微納米氣泡為人眼所見的乳白色出現(xiàn)時間(關鍵以微米氣泡為主)進行了反復準確測量求平均值的科學研究,測量數(shù)據(jù)顯示微納米氣泡在水中的懸浮時間為5分鐘左右。
(I)
微納米氣泡頁面會吸引帶負電的正離子(如OH-),產(chǎn)生表面正電荷的正離子層;空氣負離子會吸引帶正電的正離子(如H+),在表面正電荷的正離子層周圍產(chǎn)生正電荷,這也是微納米氣泡頁面的雙電層結(jié)構(gòu)39,如圖0-2所示。雙電層促進氣泡之間的排斥,使氣泡無法相互結(jié)合,氣泡在溶液中的均勻分布40o雙電層正電荷引起的電位差。Z電位差越高,吸附功能越高。