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(lái)很大潛力。許多使用案例也證實(shí)了該技術(shù)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(duì)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(dǎo)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(zhǎng),應(yīng)用效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)超聲波振動(dòng)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(yīng)用中可以有效消除附著在固體化學(xué)物質(zhì)表面的細(xì)菌和藻類。Tian等27科學(xué)研究了微納米氣泡對(duì)陶氏反滲透膜積垢的清洗效果,發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)曝氣清洗效果優(yōu)于空隙式。
微納米曝氣改善水體的主要作用。
溶解氧是清潔水質(zhì)的主要原因之一。高溶解氧有利于溶解水環(huán)境中的各種污染源,使水質(zhì)迅速凈化;相反,溶解氧低,水質(zhì)中的污染物溶解緩慢。微納米曝氣技術(shù)對(duì)改善水體有以下幾個(gè)方面。
(1)去除有機(jī)化合物的破壞和黑臭:由于微納米氣泡停留性強(qiáng),可以帶來(lái)更充分的O2。在豐富多彩的好氧細(xì)菌標(biāo)準(zhǔn)下,有機(jī)化合物的環(huán)境污染指標(biāo)值COD和BOD顯著降低,黑臭消退。同時(shí),去除了水質(zhì)底部有機(jī)化合物溶解引起的甲烷氣體、氯化氫等有害有害物質(zhì)。
(2)降低水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)鹽成分:由于微納米氣泡具有較強(qiáng)的氣浮機(jī)性、停留性和擴(kuò)散性,其升果較弱。水質(zhì)加氧后,可合理抑制河底綠膿桿菌有機(jī)溶解的全過程,減少水下氮和磷營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放。
(3)去除藻類藍(lán)藻水華:微納米曝氣具有很強(qiáng)的復(fù)氧作用,可以改善水生生物的生活條件,進(jìn)而控制藻類的生長(zhǎng)發(fā)育。
(4)提高水綠化和清晰度:環(huán)境污染水質(zhì)中的各種無(wú)機(jī)物和有機(jī)化學(xué)懸浮固體、活浮植物和死亡遺骸、大中型水生花渣、溶解生物渣是危害水綠化和透明度的關(guān)鍵化學(xué)物質(zhì)。微納米曝氣能更合理地促進(jìn)水生生物的生長(zhǎng)發(fā)育,進(jìn)而降低水土有機(jī)質(zhì),顯著提高水質(zhì)清晰度,改善水綠色。
減少污泥內(nèi)源性環(huán)境污染:微納米曝氣充氧后,湖長(zhǎng)制(5)底泥表面氧含量增加,好氧微生物菌種主題活動(dòng)加強(qiáng)。根據(jù)生物排泄的全過程,促進(jìn)污泥有機(jī)化學(xué)污染物的溶解,逐步完善無(wú)機(jī)物化底泥土壤層,阻隔內(nèi)源性環(huán)境污染。
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。
新開發(fā)的微納米曝氣充氧設(shè)備是指比較其他微納米曝氣充氧設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。科學(xué)研究新型微納米曝氣充氧設(shè)備的功能測(cè)試,獲得新型微納米曝氣充氧設(shè)備的性能參數(shù),并與市場(chǎng)上曝氣設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行比較。對(duì)新型微納米曝氣充氧設(shè)備的河段進(jìn)行模擬計(jì)算,獲得內(nèi)部河段的工作壓力、流速、相同的實(shí)際標(biāo)值變化,并分析其原因,為事后的改進(jìn)提供基本的理論支持點(diǎn)。模擬計(jì)算可以降低經(jīng)濟(jì)成本,節(jié)約原材料,穩(wěn)定性大。利用新型微納米曝氣充氧設(shè)備和曝氣盤曝氣設(shè)備,對(duì)水污染控制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究,比較兩種設(shè)備對(duì)污染物的污泥負(fù)荷,分析水質(zhì)中細(xì)菌的變化。后,根據(jù)基本建設(shè)示范項(xiàng)目,分析示范項(xiàng)目中設(shè)備系統(tǒng)軟件的建設(shè)成本,比較其他水污染處理方法的成本,確保新型微納米曝氣充氧設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。后對(duì)試驗(yàn)探究的效果進(jìn)行總結(jié)分析,對(duì)下一步的分析進(jìn)行展望。新型微納米曝氣設(shè)備與SBR系統(tǒng)軟件緊密結(jié)合仿真模擬解決水污染控制,不僅充分發(fā)揮微納米曝氣設(shè)備激光切割優(yōu)化和高溶解氧優(yōu)勢(shì),還具有SBR系統(tǒng)軟件間歇曝氣降低運(yùn)行成本,實(shí)驗(yàn)效果,為曝氣設(shè)備的應(yīng)用和推廣提供基本理論支持。
納米氣泡是指孔徑為0.1.50微m的氣泡,在10微m中稱為micro-bubble,在20世界90時(shí)代,日本生物學(xué)家開始為水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域開發(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。
還原性強(qiáng)
微納米泡破裂后,由更高濃度的正離子氣-水分子聚集的機(jī)械能在一瞬間釋放出來(lái),使H2O溶解形成具有強(qiáng)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(shù)(ATR-IR)的基礎(chǔ)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(qiáng)的氧化能力(2.07V),能夠氧化分解有機(jī)物,凈化處理水體。
(VI)的氧對(duì)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)間較長(zhǎng),氣體與藥液接觸的時(shí)間越長(zhǎng),而且氣泡堆積密度越大,促使氣體接觸液面的距離也隨之?dāng)U大,O2的使用率因此提升"I。