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(zhǎng)期停留在污水處理中,具有的氣浮機(jī)實(shí)際效果。
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(guó)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(guó)內(nèi)一些項(xiàng)目,并取得了良好的治理效果。
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(guó)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。
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。科學(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(yíng)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。
微納米氣泡的關(guān)鍵特點(diǎn)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(huì)繼續(xù)收攏,終在水中融化消退。汪敏剛等I38對(duì)微納米氣泡為人眼所見的乳白色出現(xiàn)時(shí)間(關(guān)鍵以微米氣泡為主)進(jìn)行了反復(fù)準(zhǔn)確測(cè)量求平均值的科學(xué)研究,測(cè)量數(shù)據(jù)顯示微納米氣泡在水中的懸浮時(shí)間為5分鐘左右。
(I)
微納米氣泡頁面會(huì)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(huì)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(jìn)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(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(zhǎng),氣體與藥液接觸的時(shí)間越長(zhǎng),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。