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。
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難題,主要指標達到地表水IV類標準。
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)生器結構原理進行了研究。并對某河流曝氣水質進行了改進試驗,認為微納米級曝氣是一種較好的改善水體水質環(huán)境的技術。
除用于湖泊.河道的治理外,國內外很多學者也將微納米曝氣在其它領域進行相關研究。通過對一靜態(tài)旋流微氣泡浮選柱的使用條件的優(yōu)化,并對含含水的廢水進行了處理,結果表明,微泡懸浮柱對含油廢水的去除率達到90%以上。對于生物凈化作用,米歇森等網(wǎng)對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。試驗結果表明,微納米粒曝氣可以提高微生物的活性,經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間,菌株的作用也更加持久。Hotta等利用微米級曝氣法在海洋環(huán)境中進行了海體底泥污染試驗。研究結果表明,微納米泡不僅能有效地消除底泥中的污染物,而且能增強污泥中的細菌活性,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,對含油餐飲廢水進行預處理,在相似條件下,微泡氣浮技術具有較好的氣浮性能和較高的去除率。可見,微納米粒曝氣在曝氣技術上有一定的性,但微納米曝氣技術在實際應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,也是當前研究的熱點。
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(jù)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(shù)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(shù)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。
新開發(fā)的微納米曝氣充氧設備是指比較其他微納米曝氣充氧設備的優(yōu)點??茖W研究新型微納米曝氣充氧設備的功能測試,獲得新型微納米曝氣充氧設備的性能參數(shù),并與市場上曝氣設備的技術指標進行比較。對新型微納米曝氣充氧設備的河段進行模擬計算,獲得內部河段的工作壓力、流速、相同的實際標值變化,并分析其原因,為事后的改進提供基本的理論支持點。模擬計算可以降低經濟成本,節(jié)約原材料,穩(wěn)定性大。利用新型微納米曝氣充氧設備和曝氣盤曝氣設備,對水污染控制進行實驗科學研究,比較兩種設備對污染物的污泥負荷,分析水質中細菌的變化。后,根據(jù)基本建設示范項目,分析示范項目中設備系統(tǒng)軟件的建設成本,比較其他水污染處理方法的成本,確保新型微納米曝氣充氧設備的優(yōu)勢。后對試驗探究的效果進行總結分析,對下一步的分析進行展望。新型微納米曝氣設備與SBR系統(tǒng)軟件緊密結合仿真模擬解決水污染控制,不僅充分發(fā)揮微納米曝氣設備激光切割優(yōu)化和高溶解氧優(yōu)勢,還具有SBR系統(tǒng)軟件間歇曝氣降低運行成本,實驗效果,為曝氣設備的應用和推廣提供基本理論支持。
微納米曝氣組成微生物菌種技術實施三年后,改善了水利樞紐的各項水質指標,對碳、氮、磷的環(huán)境污染有很強的減少作用。水質總磷遠低于高錳酸鹽指數(shù),促進了水氮/磷比的提高,有利于藍藻的減少。微納米曝氣融合微生物菌種強化技術有效應用于恢復水利樞紐水體富營養(yǎng)化水質,本實驗科學研究結果為水體富營養(yǎng)化水利樞紐水體改善提供參考。