微纳米气泡引起的羟基自由基还原性高,给饮用水消毒和液体表面清洁带来很大潜力。许多使用案例也证实了该技术的有效杀菌和成本低廉。Sumikura等24研究了活性氧微纳米气泡对大肠埃菌的消毒杀菌作用,获得了活性氧的消毒杀菌效果。微微纳米气泡产生的振波是导致 大肠埃希菌降解的主要因素。Chen等25产品开发了一套活性氧微纳米气泡发生装置,用于淋浴消毒,避免病原菌生长,应用效果明显优于传统超声波振动法。Broekman等26研究发现,微纳米气泡在高频节能超音波应用中可以有效消除附着在固体化学物质表面的细菌和藻类。Tian等27科学研究了微纳米气泡对陶氏反渗透膜积垢的清洗效果,发现回转曝气清洗效果优于空隙式。
微纳米曝气改善水体的主要作用。
溶解氧是清洁水质的主要原因之一。高溶解氧有利于溶解水环境中的各种污染源,使水质迅速净化;相反,溶解氧低,水质中的污染物溶解缓慢。微纳米曝气技术对改善水体有以下几个方面。
(1)去除有机化合物的破坏和黑臭:由于微纳米气泡停留性强,可以带来更充分的O2。在丰富多彩的好氧细菌标准下,有机化合物的环境污染指标值COD和BOD显著降低,黑臭消退。同时,去除了水质底部有机化合物溶解引起的甲烷气体、氯化氢等有害有害物质。
(2)降低水质营养盐成分:由于微纳米气泡具有较强的气浮机性、停留性和扩散性,其升果较弱。水质加氧后,可合理抑制河底绿脓杆菌有机溶解的全过程,减少水下氮和磷营养盐的释放。
(3)去除藻类蓝藻水华:微纳米曝气具有很强的复氧作用,可以改善水生生物的生活条件,进而控制藻类的生长发育。
(4)提高水绿化和清晰度:环境污染水质中的各种无机物和有机化学悬浮固体、活浮植物和死亡遗骸、大中型水生花渣、溶解生物渣是危害水绿化和透明度的关键化学物质。微纳米曝气能更合理地促进水生生物的生长发育,进而降低水土有机质,显著提高水质清晰度,改善水绿色。
减少污泥内源性环境污染:微纳米曝气充氧后,湖长制(5)底泥表面氧含量增加,好氧微生物菌种主题活动加强。根据生物排泄的全过程,促进污泥有机化学污染物的溶解,逐步完善无机物化底泥土壤层,阻隔内源性环境污染。
改变微纳米曝气器的通气量,随空气流量的增加,氧传质系数(Km)逐渐增大。标准氧传质效率(SOTE)随曝气量的增大而降低。结果表明,水温度对KLa和SOTE均有显著影响,随温度升高,PH升高先降后升,在pH=7.2时达到小。随着NHQ的增加,曝气组比例降低,且随浊度增加而增加。SOTE值随温度的升高而增大,与微孔曝气组的趋势一致,但其值小于微纳米曝气组。与SOTE相比,微纳米曝气比SOTE对通气量的变化更为敏感。
新开发的微纳米曝气充氧设备是指比较其他微纳米曝气充氧设备的优点。科学研究新型微纳米曝气充氧设备的功能测试,获得新型微纳米曝气充氧设备的性能参数,并与市场上曝气设备的技术指标进行比较。对新型微纳米曝气充氧设备的河段进行模拟计算,获得内部河段的工作压力、流速、相同的实际标值变化,并分析其原因,为事后的改进提供基本的理论支持点。模拟计算可以降低经济成本,节约原材料,稳定性大。利用新型微纳米曝气充氧设备和曝气盘曝气设备,对水污染控制进行实验科学研究,比较两种设备对污染物的污泥负荷,分析水质中细菌的变化。后,根据基本建设示范项目,分析示范项目中设备系统软件的建设成本,比较其他水污染处理方法的成本,确保新型微纳米曝气充氧设备的优势。后对试验探究的效果进行总结分析,对下一步的分析进行展望。新型微纳米曝气设备与SBR系统软件紧密结合仿真模拟解决水污染控制,不仅充分发挥微纳米曝气设备激光切割优化和高溶解氧优势,还具有SBR系统软件间歇曝气降低运行成本,实验效果,为曝气设备的应用和推广提供基本理论支持。
微纳米气泡的关键特点如下:
(I)
微纳米气泡体积比一般气泡小很多,水的浮力也小,所以上升缓慢,纳米气泡在上升过程中会继续收拢,终在水中融化消退。汪敏刚等I38对微纳米气泡为人眼所见的乳白色出现时间(关键以微米气泡为主)进行了反复准确测量求平均值的科学研究,测量数据显示微纳米气泡在水中的悬浮时间为5分钟左右。
(I)
微纳米气泡页面会吸引带负电的正离子(如OH-),产生表面正电荷的正离子层;空气负离子会吸引带正电的正离子(如H+),在表面正电荷的正离子层周围产生正电荷,这也是微纳米气泡页面的双电层结构39,如图0-2所示。双电层促进气泡之间的排斥,使气泡无法相互结合,气泡在溶液中的均匀分布40o双电层正电荷引起的电位差。Z电位差越高,吸附功能越高。
还原性强
微纳米泡破裂后,由更高浓度的正离子气-水分子聚集的机械能在一瞬间释放出来,使H2O溶解形成具有强氧化性的羟基自由基(·0H)I3"]。Zhang等四在衰减系数全反射傅里叶变换红外光谱技术(ATR-IR)的基础上发现,一旦破裂,高能的纳米气泡破裂,在水中生成大量的羟基自由基(2.07V),具有很强的氧化能力(2.07V),能够氧化分解有机物,净化处理水体。
(VI)的氧对流换热。
随着微纳米泡直径的减小,气泡的比表面积继续增大,界面张力促使内部标准压力不断增大,使得大量的O2按照气-水相界面融入水相培土壤。由于气泡存在于水中的时间较长,气体与药液接触的时间越长,而且气泡堆积密度越大,促使气体接触液面的距离也随之扩大,O2的使用率因此提升"I。