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荷可達80%左右。周云鵬等31科學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)生負壓區(qū),氣體根據(jù)進氣口進入負壓區(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,不會受到水中氣體溶解的危害,不會受到溫度、工作壓力等外部標準的限制,可長期停留在污水處理中,具有的氣浮機實際效果。
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(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(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(zhì)中會產(chǎn)生非常茂密細致的氣泡,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物質(zhì)。利用表面正電荷對水質(zhì)顆粒的吸附,可以固定和分離水質(zhì)中的有機化學懸浮固體。因此,該技術(shù)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(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,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(guān)鍵。這種停留的形成不僅與氣泡細水的浮力降低有關(guān),還與其電荷有關(guān)。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。
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(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)。
除用于湖泊.河道的治理外,國內(nèi)外很多學者也將微納米曝氣在其它領(lǐng)域進行相關(guān)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(jié)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(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(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(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),也是當前研究的熱點。
新開發(fā)的微納米曝氣充氧設(shè)備是指比較其他微納米曝氣充氧設(shè)備的優(yōu)點??茖W研究新型微納米曝氣充氧設(shè)備的功能測試,獲得新型微納米曝氣充氧設(shè)備的性能參數(shù),并與市場上曝氣設(shè)備的技術(shù)指標進行比較。對新型微納米曝氣充氧設(shè)備的河段進行模擬計算,獲得內(nèi)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(jīng)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(shè)備和曝氣盤曝氣設(shè)備,對水污染控制進行實驗科學研究,比較兩種設(shè)備對污染物的污泥負荷,分析水質(zhì)中細菌的變化。后,根據(jù)基本建設(shè)示范項目,分析示范項目中設(shè)備系統(tǒng)軟件的建設(shè)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(shè)備的優(yōu)勢。后對試驗探究的效果進行總結(jié)分析,對下一步的分析進行展望。新型微納米曝氣設(shè)備與SBR系統(tǒng)軟件緊密結(jié)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(shè)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(shè)備的應(yīng)用和推廣提供基本理論支持。
采用微納米氣泡曝氣技術(shù)項目進行藻類控制,項目分三期基本建設(shè),總曝氣面積14.5hm2。微納米技術(shù)工程噸污水處理費用約為0.02元/m3,合理性優(yōu)良。圍隔實驗期內(nèi),圍隔內(nèi)的溫度范圍為21.5。26.1。隔離試驗結(jié)束時,三個微納米曝氣組的溶解氧濃度值在12.4mg/L左右,而空缺對照試驗的溶解氧濃度值為8.7mg/L,與曝氣組誤差較大,達到3.7mg/L,顯示了微納米曝氣的實際充氧效果。曝氣組高錳酸鹽指數(shù)的大污泥負荷來自曝氣生物菌種組,達到50%,比立曝氣組高19.8%??偭缀涂扇芑盍α椎拇笪勰嘭摵蓙碜云貧?鎖磷劑組,各達70.3%和50%。曝氣生物菌種組對葉綠素A的大污泥負荷為70.2%,比立曝氣組增加33.5%,藻類總進化率的大污泥負荷為78.9%,比立曝氣組增加13.9%,藍藻減少率為86.8%。
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)部標準壓力不斷增大,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擴大,O2的使用率因此提升"I。