微納米曝氣在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的分析和應(yīng)用具體體現(xiàn)在:(1)凈化澆水用粗鹽,(2)清理蔬菜和水果上的殘留物,(3)促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育28。蔡碩等29發(fā)現(xiàn)微納米氣泡充氧灌溉技術(shù)可以降低灌溉流量、排放量和用水量,提高農(nóng)田灌溉利用率,進(jìn)而降低硝氮地表徑流消耗。繩以健等30設(shè)計(jì)方案采用活性氧微納米曝氣和催化氧化的加工工藝,氯氰菊酯、毗蟲(chóng)啉、樂(lè)果農(nóng)藥等三種常見(jiàn)化肥殘留的污泥負(fù)荷可達(dá)80%左右。周云鵬等31科學(xué)研究了微納米充氧氣泡農(nóng)田灌溉對(duì)小青菜、青菜、油麥菜生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的危害,發(fā)現(xiàn)適合水培蔬菜的充氧濃度值為10~20mg/L。
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(guò)程,減少水下氮和磷營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放。
(3)去除藻類(lèi)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(lèi)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(guò)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。
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(duì)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(shí)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(shì)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(duì)通氣量的變化更為敏感。
利用微納米曝氣技術(shù),在廣州白云湖水質(zhì)改造工程中,采用微納米曝氣技術(shù),使湖的上游進(jìn)水水質(zhì)得到明顯改善,曝氣裝置對(duì)水體的溶氧改善效果良好,曝氣地點(diǎn)下游水體的溶氧狀況有很大改善,整個(gè)下游水體DO提高3Mmg/L,各水質(zhì)指標(biāo)均有所提高,相關(guān)研究表明,泡的大小與停留時(shí)間成正比"。范海濤“J”等研究發(fā)現(xiàn),微孔曝氣也可以產(chǎn)生較小的氣泡,但在氣泡上升過(guò)程中可能發(fā)生合并,使得氣泡變大,從而間接降低了氣泡比表面積,從而使比表面積變小,從而受到浮力的影響,使水泡更快地排出水面。減少了氣泡在水中的停留時(shí)間,對(duì)氣液氧傳質(zhì)不利。
采用微納米氣泡曝氣技術(shù)項(xiàng)目進(jìn)行藻類(lèi)控制,項(xiàng)目分三期基本建設(shè),總曝氣面積14.5hm2。微納米技術(shù)工程噸污水處理費(fèi)用約為0.02元/m3,合理性?xún)?yōu)良。圍隔實(shí)驗(yàn)期內(nèi),圍隔內(nèi)的溫度范圍為21.5。26.1。隔離試驗(yàn)結(jié)束時(shí),三個(gè)微納米曝氣組的溶解氧濃度值在12.4mg/L左右,而空缺對(duì)照試驗(yàn)的溶解氧濃度值為8.7mg/L,與曝氣組誤差較大,達(dá)到3.7mg/L,顯示了微納米曝氣的實(shí)際充氧效果。曝氣組高錳酸鹽指數(shù)的大污泥負(fù)荷來(lái)自曝氣生物菌種組,達(dá)到50%,比立曝氣組高19.8%??偭缀涂扇芑盍α椎拇笪勰嘭?fù)荷來(lái)自曝氣+鎖磷劑組,各達(dá)70.3%和50%。曝氣生物菌種組對(duì)葉綠素A的大污泥負(fù)荷為70.2%,比立曝氣組增加33.5%,藻類(lèi)總進(jìn)化率的大污泥負(fù)荷為78.9%,比立曝氣組增加13.9%,藍(lán)藻減少率為86.8%。