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(biāo)準(zhǔn)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(shù)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(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1萬倍,從而進(jìn)一步提高溶解氧的率。同時,由于氣泡細(xì)小,氣浮機(jī)性能,可長期停留在污水處理中,從而達(dá)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(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,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(diǎn)也是其融解效率相對較高的關(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,隨著電級的變化,可以看到小氣泡的正負(fù)極健身運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)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(dá)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(jìn)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(yùn)行技術(shù)難題,主要指標(biāo)達(dá)到地表水IV類標(biāo)準(zhǔn)。
郝明偉[8°]主要對水中微納米氣泡的運(yùn)動規(guī)律和沉降機(jī)理進(jìn)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(jìn)行了研究。并對某河流曝氣水質(zhì)進(jìn)行了改進(jìn)試驗,認(rèn)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(shù)。
除用于湖泊.河道的治理外,國內(nèi)外很多學(xué)者也將微納米曝氣在其它領(lǐng)域進(jìn)行相關(guān)研究。通過對一靜態(tài)旋流微氣泡浮選柱的使用條件的優(yōu)化,并對含含水的廢水進(jìn)行了處理,結(jié)果表明,微泡懸浮柱對含油廢水的去除率達(dá)到90%以上。對于生物凈化作用,米歇森等網(wǎng)對用微生物與微納米曝氣法混合后,注入土壤間隙,以降解土壤中二甲苯。試驗結(jié)果表明,微納米粒曝氣可以提高微生物的活性,經(jīng)處理后二甲苯濃度基本被去除,微納米泡在土壤中維持較長時間,菌株的作用也更加持久。Hotta等利用微米級曝氣法在海洋環(huán)境中進(jìn)行了海體底泥污染試驗。研究結(jié)果表明,微納米泡不僅能有效地消除底泥中的污染物,而且能增強(qiáng)污泥中的細(xì)菌活性,提高污泥的持續(xù)污染能力。將微泡氣浮與普通氣浮工藝相比較,采用微泡氣浮和普通氣浮工藝,對含油餐飲廢水進(jìn)行預(yù)處理,在相似條件下,微泡氣浮技術(shù)具有較好的氣浮性能和較高的去除率??梢姡⒓{米粒曝氣在曝氣技術(shù)上有一定的性,但微納米曝氣技術(shù)在實際應(yīng)用中要把水體和氣體混在一起才能曝氣,怎樣才能更好地推廣微納曝氣技術(shù),也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
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)??茖W(xué)研究新型微納米曝氣充氧設(shè)備的功能測試,獲得新型微納米曝氣充氧設(shè)備的性能參數(shù),并與市場上曝氣設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行比較。對新型微納米曝氣充氧設(shè)備的河段進(jìn)行模擬計算,獲得內(nèi)部河段的工作壓力、流速、相同的實際標(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,對水污染控制進(jìn)行實驗科學(xué)研究,比較兩種設(shè)備對污染物的污泥負(fù)荷,分析水質(zhì)中細(xì)菌的變化。后,根據(jù)基本建設(shè)示范項目,分析示范項目中設(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。后對試驗探究的效果進(jìn)行總結(jié)分析,對下一步的分析進(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,還具有SBR系統(tǒng)軟件間歇曝氣降低運(yùn)行成本,實驗效果,為曝氣設(shè)備的應(yīng)用和推廣提供基本理論支持。
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,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?dāng)U大,O2的使用率因此提升"I。