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(fù)壓區(qū),氣體根據(jù)進(jìn)氣口進(jìn)入負(fù)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(yùn)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(huì)受到水中氣體溶解的危害,不會(huì)受到溫度、工作壓力等外部標(biāo)準(zhǔn)的限制,可長期停留在污水處理中,具有的氣浮機(jī)實(shí)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(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(shí),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(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。
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(duì)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(duì)水中微納米氣泡的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和沉降機(jī)理進(jìn)行了研究,并對(duì)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(duì)某河流曝氣水質(zhì)進(jìn)行了改進(jìn)試驗(yàn),認(rèn)為微納米級(jí)曝氣是一種較好的改善水體水質(zhì)環(huán)境的技術(shù)。
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(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,氣體與藥液接觸的時(shí)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。