微納米曝氣在現代農業(yè)中的分析和應用具體體現在:(1)凈化澆水用粗鹽,(2)清理蔬菜和水果上的殘留物,(3)促進作物生長發(fā)育28。蔡碩等29發(fā)現微納米氣泡充氧灌溉技術可以降低灌溉流量、排放量和用水量,提高農田灌溉利用率,進而降低硝氮地表徑流消耗。繩以健等30設計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、毗蟲啉、樂果農藥等三種常見化肥殘留的污泥負荷可達80%左右。周云鵬等31科學研究了微納米充氧氣泡農田灌溉對小青菜、青菜、油麥菜生產和產品質量的危害,發(fā)現適合水培蔬菜的充氧濃度值為10~20mg/L。
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。由曝氣頭根據循環(huán)泵充壓。在離心作用下,使其內部產生負壓區(qū),氣體根據進氣口進入負壓區(qū),在罐體內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),但電解質溶液的離子化水可以在融入的微納米氣泡表面產生兩層電離子,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,在水質中會產生非常茂密細致的氣泡,不容易像基本氣泡一樣結合膨脹開裂。微納米氣泡的表面電位差一般為-30~-50mV,能吸收水質中含有正電荷的化學物質。利用表面正電荷對水質顆粒的吸附,可以固定和分離水質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。
微納米曝氣改善水體的主要作用。
溶解氧是清潔水質的主要原因之一。高溶解氧有利于溶解水環(huán)境中的各種污染源,使水質迅速凈化;相反,溶解氧低,水質中的污染物溶解緩慢。微納米曝氣技術對改善水體有以下幾個方面。
(1)去除有機化合物的破壞和黑臭:由于微納米氣泡停留性強,可以帶來更充分的O2。在豐富多彩的好氧細菌標準下,有機化合物的環(huán)境污染指標值COD和BOD顯著降低,黑臭消退。同時,去除了水質底部有機化合物溶解引起的甲烷氣體、氯化氫等有害有害物質。
(2)降低水質營養(yǎng)鹽成分:由于微納米氣泡具有較強的氣浮機性、停留性和擴散性,其升果較弱。水質加氧后,可合理抑制河底綠膿桿菌有機溶解的全過程,減少水下氮和磷營養(yǎng)鹽的釋放。
(3)去除藻類藍藻水華:微納米曝氣具有很強的復氧作用,可以改善水生生物的生活條件,進而控制藻類的生長發(fā)育。
(4)提高水綠化和清晰度:環(huán)境污染水質中的各種無機物和有機化學懸浮固體、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鍵化學物質。微納米曝氣能更合理地促進水生生物的生長發(fā)育,進而降低水土有機質,顯著提高水質清晰度,改善水綠色。
減少污泥內源性環(huán)境污染:微納米曝氣充氧后,湖長制(5)底泥表面氧含量增加,好氧微生物菌種主題活動加強。根據生物排泄的全過程,促進污泥有機化學污染物的溶解,逐步完善無機物化底泥土壤層,阻隔內源性環(huán)境污染。
改變微納米曝氣器的通氣量,隨空氣流量的增加,氧傳質系數(Km)逐漸增大。標準氧傳質效率(SOTE)隨曝氣量的增大而降低。結果表明,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。
曝氣技術的相關科學研究在已經進行了40多年,投資小,效果好。5o曝氣技術廣泛應用于的水污染治理中,作為水質原點的修復技術。根據缺乏自凈能力的水污染治理,曝氣加氧可以修復生態(tài)系統(tǒng)和水質凈化6o溶氧進入水質,可以氧化發(fā)臭化學物質,合理緩解或減少黑臭。水質中溶解氧水平的提高可以鈍化處理污泥,抑制污泥中高錳酸鹽指數和磷的釋放,空氣氧化或溶解表面污泥中的恢復化合物,從而在表面堆積物表面產生以兼性細菌為主導的自然環(huán)境,促進好氧細菌的繁殖,抑制厭氧發(fā)酵微生物菌種和好氧溶解水環(huán)境中的有機化合物。曝氣復氧了水環(huán)境中有氧的自然環(huán)境,提高了水質中細菌的數量和活力,從而促進了微生物菌種對受損成分的攝入,減輕了環(huán)境污染負荷,有利于建立細菌和藻類相互依存管理體系7o。