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。
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。
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??梢姡⒓{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)改善水利樞紐水質(zhì)??茖W(xué)研究結(jié)果表明,在實(shí)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?yàn)?.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?yàn)?m1.5m。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(lán)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(duì)不同類型的藻類有一定的減少作用。2018年藻類總進(jìn)化率平均為7.2x106cels/L,2019年藻類總進(jìn)化率平均降至7.1*106cels/L。
納米氣泡是指孔徑為0.1.50微m的氣泡,在10微m中稱為micro-bubble,在20世界90時(shí)代,日本生物學(xué)家開始為水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域開發(fā)微納米氣泡35。1991年,Ketkar等36對(duì)沉淀氣泡技術(shù)進(jìn)行了科學(xué)研究,豐富多彩,提高了微納米氣泡的出現(xiàn)方式?,如電解鹽水、充壓融化、切割等37o。
科研人員發(fā)現(xiàn),由于微納米氣泡規(guī)格小的特點(diǎn),表現(xiàn)出與一般氣泡不同的多種特點(diǎn),使氣泡在水質(zhì)中的溶解氧更,對(duì)浮顆粒的剝離有更好的實(shí)際效果,對(duì)污染源的分解力。