微纳米曝气在现代农业中的分析和应用具体体现在:(1)净化浇水用粗盐,(2)清理蔬菜和水果上的残留物,(3)促进作物生长发育28。蔡硕等29发现微纳米气泡充氧灌溉技术可以降低灌溉流量、排放量和用水量,提高农田灌溉利用率,进而降低硝氮地表径流消耗。绳以健等30设计方案采用活性氧微纳米曝气和催化氧化的加工工艺,氯氰菊酯、毗虫啉、乐果农药等三种常见化肥残留的污泥负荷可达80%左右。周云鹏等31科学研究了微纳米充氧气泡农田灌溉对小青菜、青菜、油麦菜生产和产品质量的危害,发现适合水培蔬菜的充氧浓度值为10~20mg/L。
我国水源明显不足,水环境污染问题极为。为了更好地实现人类社会的可持续发展观,完成人与自然的和谐发展趋势,破坏水质恢复的分析和实践活动成为当今的热门话题。目前,鉴于湖长制环境污染日益严重,水质曝气作为一种投资少、效果好的项目,被广泛采用。
现阶段,我国一般 选用的曝气机设备,不能引起微纳米级细微气泡,溶氧率低,能耗高。微纳米气泡发生装置可生产直径在50|mm和数十纳米(nm)之间的细微气泡,可快速溶解在水中,进一步提高溶解氧的率。该技术作为一种新型水质曝气技术,在水环境中具有极其广阔的市场潜力。
微纳米气泡发生装置主要由发生装置、微纳米曝气头和连接管组成。由曝气头根据循环泵充压。在离心作用下,使其内部产生负压区,气体根据进气口进入负压区,在罐体内部分为附近的液体带和核心汽体带,由高速运行的气石排气部下气体匀称切成直径5~30|^m的微纳米气泡。由于气泡微妙,不会受到水中气体溶解的危害,不会受到温度、工作压力等外部标准的限制,可长期停留在污水处理中,具有的气浮机实际效果。
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。
除用于湖泊.河道的治理外,国内外很多学者也将微纳米曝气在其它领域进行相关研究。通过对一静态旋流微气泡浮选柱的使用条件的优化,并对含含水的废水进行了处理,结果表明,微泡悬浮柱对含油废水的去除率达到90%以上。对于生物净化作用,米歇森等网对用微生物与微纳米曝气法混合后,注入土壤间隙,以降解土壤中二甲苯。试验结果表明,微纳米粒曝气可以提高微生物的活性,经处理后二甲苯浓度基本被去除,微纳米泡在土壤中维持较长时间,菌株的作用也更加持久。Hotta等利用微米级曝气法在海洋环境中进行了海体底泥污染试验。研究结果表明,微纳米泡不仅能有效地消除底泥中的污染物,而且能增强污泥中的细菌活性,提高污泥的持续污染能力。将微泡气浮与普通气浮工艺相比较,采用微泡气浮和普通气浮工艺,对含油餐饮废水进行预处理,在相似条件下,微泡气浮技术具有较好的气浮性能和较高的去除率。可见,微纳米粒曝气在曝气技术上有一定的性,但微纳米曝气技术在实际应用中要把水体和气体混在一起才能曝气,怎样才能更好地推广微纳曝气技术,也是当前研究的热点。
微纳米曝气组成微生物菌种技术实施三年后,改善了水利枢纽的各项水质指标,对碳、氮、磷的环境污染有很强的减少作用。水质总磷远低于高锰酸盐指数,促进了水氮/磷比的提高,有利于蓝藻的减少。微纳米曝气融合微生物菌种强化技术有效应用于恢复水利枢纽水体富营养化水质,本实验科学研究结果为水体富营养化水利枢纽水体改善提供参考。
微纳米曝气组成微生物菌种技术对水利枢纽堆积物的改善作用。科学研究结果表明,曝气区S3的相对性比附近非曝气区S2和S4的TP降低了11.6%和2.7%,曝气区S5的相对性比非曝气区S4的TP降低了32%。S3.S5和S6在曝气危害地区的相对性分别为23.0%.18.0%.10.3%。S3.S5和S6在曝气危害地区的相对性分别为22.4%.5.5%.3.8%。积聚物微生物菌种共检测22.113属,曝气前后对比,积聚物中有益菌变菌门成分增加26.42%,厚壁菌门成分增加5.25%,而标有水体富营养化的绿弯菌门成分减少9.51%,酸链球菌门成分减少5.82%,球菌门成分减少8.16%,其他类别成分弹性系数较低。
微纳米曝气组成微生物菌种技术改善水利枢纽水质。科学研究结果表明,在实施微纳米曝气的几年内,曝气区表面溶氧平均值为9.5mg/L,而非曝气区为8.7mg/L。在底层水质中,曝气区平均值为8.8mg/L,非曝气区平均值为7.8mg/Lo。2018年溶氧平均值为8.9mg/L,2019年升至9.6mg/L。水利枢纽pH值变化区域为7.04~8.61o,水质清晰度从上下游水质清晰度不到1m,再到曝气区域为1m1.5m。2018年清晰度平均值为1m,2019年清晰度平均值提高到1.1m。水利枢纽上下游非曝气区高锰酸盐指数均为1.06mg/L;曝气区二期和中下游高锰酸盐指数均为0.92mg/L;2018年曝气区一、三期高锰酸盐指数均为0.88mg/Lo,2019年降至0.94mg/L。水利枢纽上下游非曝气区总磷值为0.57mg/L,曝气区二期和中下游总磷值为0.039mg/L;曝气区一、三期总磷值为0.033mg/L。2018年总磷浓度值平均值为0.044mg/L,2019年总磷浓度值平均值降至0.042mg/Lo水利枢纽上下游非曝气区可溶活力磷平均值为0.010mg/L;曝气区二期和中下游可溶活力磷平均值为0.008mg/L;2018年曝气区一、三期可溶活力磷平均值为0.007mg/L,2019年SRP平均值为0.008mg/L。水利枢纽上下游非曝气区叶绿素a均值为8.27ugL;曝气区二期和中下游叶绿素a均值为6.17ug/L;曝气区一、三期叶绿素a均值为4.30ug/L。2018年叶绿素a总平均值为6.45ug/L,2019年总平均值降至6.04ug/L。曝气区二期藻类总产量减少率为22.1%;曝气区一、三期藻类总产量减少率为34.5%,春季藻类总产量减少率为27.1%;夏季藻类总产量减少率为31.9%;冬季藻类总产量减少率为25.9%。夏季藻类植物总产量较高,因此减少率也较高,其次是春季和冬季。藻类总产量的平均减少率为28.3%,蓝藻的平均减少率为33.9%,藻类的平均减少率为34.4%,硅藻泥的平均减少率为18.7%o微纳米曝气成分。微生物菌种技术对不同类型的藻类有一定的减少作用。2018年藻类总进化率平均为7.2x106cels/L,2019年藻类总进化率平均降至7.1*106cels/L。
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。