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、毗蟲啉、樂果農(nóng)藥等三種常見化肥殘留的污泥負(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。
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)用于國內(nèi)一些項(xiàng)目,并取得了良好的治理效果。
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)。
用微納米曝氣法進(jìn)行的植物浮床處理河道支溪水氮化試驗(yàn)表明,微納米級(jí)曝氣浮床技術(shù)對(duì)河道底泥進(jìn)行了脫氮試驗(yàn),結(jié)果表明:微納米級(jí)曝氣浮床技術(shù)對(duì)河道底泥進(jìn)行了脫氮試驗(yàn)。通過對(duì)攻.NH4+-N去除率分別達(dá)到70.31%.63.25%o洪濤及其他利用微納米曝氣技術(shù)處理黑臭水體的研究結(jié)果,微納米曝氣技術(shù)對(duì)黑臭水體中TP.NHZ-N和COD&去除率分別達(dá)21.4%.40.3%和39.1%。我國對(duì)微納米曝氣技術(shù)的研究并不多見,研究的是微納米粒曝氣在黑臭水體的修復(fù)效果,對(duì)于微納米曝氣過程中氧傳質(zhì)的變化鮮見報(bào)道。
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(duì)一靜態(tài)旋流微氣泡浮選柱的使用條件的優(yōu)化,并對(duì)含含水的廢水進(jìn)行了處理,結(jié)果表明,微泡懸浮柱對(duì)含油廢水的去除率達(dá)到90%以上。對(duì)于生物凈化作用,米歇森等網(wǎng)對(duì)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(yàn)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(shí)間,菌株的作用也更加持久。Hotta等利用微米級(jí)曝氣法在海洋環(huán)境中進(jìn)行了海體底泥污染試驗(yàn)。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(duì)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?,微納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(shí)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)。
微納米曝氣組成微生物菌種技術(shù)實(shí)施三年后,改善了水利樞紐的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo),對(duì)碳、氮、磷的環(huán)境污染有很強(qiáng)的減少作用。水質(zhì)總磷遠(yuǎn)低于高錳酸鹽指數(shù),促進(jìn)了水氮/磷比的提高,有利于藍(lán)藻的減少。微納米曝氣融合微生物菌種強(qiáng)化技術(shù)有效應(yīng)用于恢復(fù)水利樞紐水體富營養(yǎng)化水質(zhì),本實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究結(jié)果為水體富營養(yǎng)化水利樞紐水體改善提供參考。
微納米曝氣組成微生物菌種技術(shù)對(duì)水利樞紐堆積物的改善作用??茖W(xué)研究結(jié)果表明,曝氣區(qū)S3的相對(duì)性比附近非曝氣區(qū)S2和S4的TP降低了11.6%和2.7%,曝氣區(qū)S5的相對(duì)性比非曝氣區(qū)S4的TP降低了32%。S3.S5和S6在曝氣危害地區(qū)的相對(duì)性分別為23.0%.18.0%.10.3%。S3.S5和S6在曝氣危害地區(qū)的相對(duì)性分別為22.4%.5.5%.3.8%。積聚物微生物菌種共檢測(cè)22.113屬,曝氣前后對(duì)比,積聚物中有益菌變菌門成分增加26.42%,厚壁菌門成分增加5.25%,而標(biāo)有水體富營養(yǎng)化的綠彎菌門成分減少9.51%,酸鏈球菌門成分減少5.82%,球菌門成分減少8.16%,其他類別成分彈性系數(shù)較低。