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,進而降低硝氮地表徑流消耗。繩以健等30設(shè)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(nóng)藥等三種常見化肥殘留的污泥負(fù)荷可達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。
微米級曝氣在日本的應(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去除率達到90%以上。
我國對微納米曝氣技術(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,微納米級曝氣已逐漸應(yīng)用于國內(nèi)一些項目,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,對天津水利部城市水環(huán)境改善示范基地進行了通氣改造,該工程占地面積為320000平方米。增加水體氧含量,克服了冬季運行技術(shù)難題,主要指標(biāo)達到地表水IV類標(biāo)準(zhǔn)。
郝明偉[8°]主要對水中微納米氣泡的運動規(guī)律和沉降機理進行了研究,并對日本微型納米曝氣裝置氣泡發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理進行了研究。并對某河流曝氣水質(zhì)進行了改進試驗,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)。
微納米曝氣組成微生物菌種技術(shù)改善水利樞紐水質(zhì)??茖W(xué)研究結(jié)果表明,在實施微納米曝氣的幾年內(nèi),曝氣區(qū)表面溶氧平均值為9.5mg/L,而非曝氣區(qū)為8.7mg/L。在底層水質(zhì)中,曝氣區(qū)平均值為8.8mg/L,非曝氣區(qū)平均值為7.8mg/Lo。2018年溶氧平均值為8.9mg/L,2019年升至9.6mg/L。水利樞紐pH值變化區(qū)域為7.04~8.61o,水質(zhì)清晰度從上下游水質(zhì)清晰度不到1m,再到曝氣區(qū)域為1m1.5m。2018年清晰度平均值為1m,2019年清晰度平均值提高到1.1m。水利樞紐上下游非曝氣區(qū)高錳酸鹽指數(shù)均為1.06mg/L;曝氣區(qū)二期和中下游高錳酸鹽指數(shù)均為0.92mg/L;2018年曝氣區(qū)一、三期高錳酸鹽指數(shù)均為0.88mg/Lo,2019年降至0.94mg/L。水利樞紐上下游非曝氣區(qū)總磷值為0.57mg/L,曝氣區(qū)二期和中下游總磷值為0.039mg/L;曝氣區(qū)一、三期總磷值為0.033mg/L。2018年總磷濃度值平均值為0.044mg/L,2019年總磷濃度值平均值降至0.042mg/Lo水利樞紐上下游非曝氣區(qū)可溶活力磷平均值為0.010mg/L;曝氣區(qū)二期和中下游可溶活力磷平均值為0.008mg/L;2018年曝氣區(qū)一、三期可溶活力磷平均值為0.007mg/L,2019年SRP平均值為0.008mg/L。水利樞紐上下游非曝氣區(qū)葉綠素a均值為8.27ugL;曝氣區(qū)二期和中下游葉綠素a均值為6.17ug/L;曝氣區(qū)一、三期葉綠素a均值為4.30ug/L。2018年葉綠素a總平均值為6.45ug/L,2019年總平均值降至6.04ug/L。曝氣區(qū)二期藻類總產(chǎn)量減少率為22.1%;曝氣區(qū)一、三期藻類總產(chǎn)量減少率為34.5%,春季藻類總產(chǎn)量減少率為27.1%;夏季藻類總產(chǎn)量減少率為31.9%;冬季藻類總產(chǎn)量減少率為25.9%。夏季藻類植物總產(chǎn)量較高,因此減少率也較高,其次是春季和冬季。藻類總產(chǎn)量的平均減少率為28.3%,藍藻的平均減少率為33.9%,藻類的平均減少率為34.4%,硅藻泥的平均減少率為18.7%o微納米曝氣成分。微生物菌種技術(shù)對不同類型的藻類有一定的減少作用。2018年藻類總進化率平均為7.2x106cels/L,2019年藻類總進化率平均降至7.1*106cels/L。
微納米氣泡的關(guān)鍵特點如下:
(I)
微納米氣泡體積比一般氣泡小很多,水的浮力也小,所以上升緩慢,納米氣泡在上升過程中會繼續(xù)收攏,終在水中融化消退。汪敏剛等I38對微納米氣泡為人眼所見的乳白色出現(xiàn)時間(關(guān)鍵以微米氣泡為主)進行了反復(fù)準(zhǔn)確測量求平均值的科學(xué)研究,測量數(shù)據(jù)顯示微納米氣泡在水中的懸浮時間為5分鐘左右。
(I)
微納米氣泡頁面會吸引帶負(fù)電的正離子(如OH-),產(chǎn)生表面正電荷的正離子層;空氣負(fù)離子會吸引帶正電的正離子(如H+),在表面正電荷的正離子層周圍產(chǎn)生正電荷,這也是微納米氣泡頁面的雙電層結(jié)構(gòu)39,如圖0-2所示。雙電層促進氣泡之間的排斥,使氣泡無法相互結(jié)合,氣泡在溶液中的均勻分布40o雙電層正電荷引起的電位差。Z電位差越高,吸附功能越高。
還原性強
微納米泡破裂后,由更高濃度的正離子氣-水分子聚集的機械能在一瞬間釋放出來,使H2O溶解形成具有強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),具有很強的氧化能力(2.07V),能夠氧化分解有機物,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。