微纳米气泡的特性及在水处理技术上的应用研究

近年来,微纳米气泡技术备受研究学者的关注,已广泛应用于医学、渔业、农业和环境等领域。其中,在水处理领域应用微纳米气泡技术有着诸多优势,比如可以减小设备规模,缩短运行时间,降低运行成本以及提高污染物去除效率等。介绍了微纳米气泡具有在水中停留时间长、ζ电位高、强氧化性和传质效率高的基本特性,论述了其在水体修复和废水处理等领域的应用情况,以期为微纳米气泡技术的理论研究和实际应用提供指导。     

微纳米气泡特征及其在环境治理中的应用

介绍了微纳米气泡与普通气泡相比所具备的优势特性,如在水中停滞接触时间长、以及微纳米气泡的产生方式及各种发生方式的特点。同时重点评述了微纳米气泡在地下水原位修复、黑臭河水控制与改善、污废水治理上的最新研究进展及在膜清洗等领域的研究应用。表明了微纳米气泡可增强好氧微生物的活性,促进污染物的生物降解,改善水体物理环境,对污染水体中COD、总氮、总磷及油的去除有很好的促进作用,同时指明了未来微纳米气泡的研究重点。     

微纳米气泡在环境污染控制领域的应用

本文介绍了微纳米气泡存在时间长、传质效率高、界面ζ电位高以及可产生羟基自由基等方面的特性,分别从地表水水体净化、地下水水土环境修复及污(废)水处理等3个方面综述了微纳米气泡技术在环境污染控制领域的应用进展,并提出:微纳米气泡曝气技术尚未形成一套完整的工艺参数体系,且在地下水修复方面的应用研究进展缓慢;进一步研究方向,一是建立水质特征-微纳米曝气参数-气泡特性之间的协变响应机制,二是将微纳米气泡技术与其它强氧化措施相结合并优化其协同条件,三是在微纳米气泡发生器的开发方面强化羟基自由基的产生量。     

气泡雾化细水雾技术在消防领域的研究进展

在分析气泡雾化机理及其在消防领域的应用优势的基础上,对气泡雾化细水雾技术在消防领域的研究进行了综述,重点分析了该技术在消防领域的研究进展,并指出气泡雾化细水雾技术今后在消防领域的研究方向和发展趋势。     

微气泡及其产生方式对活性污泥混合液性质的影响

微气泡曝气有助于强化氧传质过程,在废水好氧生物处理中具有潜在的应用优势;同时,微气泡及其产生方式可能对污泥混合液性质产生影响.本研究采用SPG膜微气泡发生系统研究了微气泡及其产生方式对污泥混合液性质的影响.结果表明,微气泡曝气中,微气泡附着于污泥絮体导致污泥上浮聚集,从而造成反应器中污泥浓度(MLSS)下降,以及污泥沉降性能变差.微气泡产生过程中,液体循环泵(离心型)产生的强水力剪切力作用于污泥混合液,造成污泥絮体破碎、污泥粒径减小以及污泥絮体EPS释放,进而使得上清液浊度和有机碳(特别是胶体有机碳)浓度升高,污泥絮体的再絮凝能力丧失.微气泡产生过程中,污泥破碎导致的污泥有机物的释放使得污泥混合液的黏度增加,但混合液表面张力保持不变.     

臭氧微气泡处理酸性大红3R废水特性研究

微气泡技术与臭氧废水处理相结合,有助于促进臭氧气液传质、改善臭氧氧化效果并提高臭氧利用率.本研究采用臭氧微气泡氧化处理酸性大红3R废水,考察了臭氧微气泡的气液传质特性以及对酸性大红3R氧化降解特性,并与臭氧传统气泡进行比较.结果表明,微气泡能够强化臭氧气液传质,相同条件下其臭氧传质系数为传统气泡的3.6倍;同时微气泡系统的臭氧分解系数为传统气泡系统的6.2倍,有利于·OH产生.臭氧微气泡可显著提高酸性大红3R氧化降解速率和矿化效率,其TOC去除率可达78.0%,约为传统气泡的2倍.臭氧微气泡处理酸性大红3R过程中的臭氧利用率显著高于传统气泡:微气泡系统平均臭氧利用率为97.8%;传统气泡系统平均臭氧利用率为69.3%.臭氧微气泡通过促进·OH产生提高臭氧氧化能力,其对降解中间产物的氧化速率更快,其中对小分子有机酸的矿化能力约为传统气泡的1.6倍.     

基于微气泡曝气的生物膜反应器处理废水研究

微气泡曝气有助于强化氧传质过程,在废水好氧生物处理中具有潜在的应用优势;生物膜反应器是应用微气泡曝气的可行工艺形式.本研究在生物膜反应器中采用SPG膜微气泡曝气处理模拟生活废水,探讨反应器连续运行过程中,SPG膜空气通透性、溶解氧变化、污染物去除效果及氧利用情况.结果表明,基于SPG膜微气泡曝气的生物膜反应器能够实现长期连续稳定运行,是微气泡曝气与废水好氧生物处理结合的可行方式.SPG膜表面性质及膜孔径影响其空气通透性,疏水性膜的空气通透性优于亲水性膜;膜孔径越大,空气通透性越好.一定的SPG膜空气通量下,反应器内的溶解氧浓度主要受有机负荷影响.SPG膜微气泡曝气生物膜反应器较优的COD处理负荷(以SPG膜面积计算)为6.88 kg·(m2.d)-1.氨氮的去除主要受溶解氧浓度及生物膜内氧扩散传质的影响,在高有机负荷下生物膜内出现同步硝化反硝化.微气泡曝气的氧利用率显著高于传统曝气方式,在优化的运行条件下,氧利用率可以接近100%.     

氢气纳米气泡水对大型溞毒性效应的影响

氢气纳米气泡水作为一种新型的选择性抗氧化剂,近年来已成为医学和植物学领域的研究热点。将氢气纳米气泡技术用于环境毒理领域,探求其对大型溞生长繁殖的影响,以及在重金属污染胁迫下对大型溞的毒性缓解效应。研究结果表明:在重金属铜的污染胁迫下,氢气纳米气泡水的存在可以显著降低大型溞体内的铜积累量并减低大型溞的死亡率。在无重金属污染胁迫下,氢气纳米气泡水可以促进大型溞的生长繁殖,显著增加大型溞的产溞量,并缩短产溞时间。该结果可为氢气纳米气泡水在环境毒理领域的研究提供基础数据,并为氢气纳米气泡水在环境领域的应用提供参考。     

微纳米气泡改善杭州城市河道水生态环境的工程应用研究

于2013年4月至6月在杭州城市河道对微纳米气泡改善河道水生态环境进行了持续的原位监测实验.结果表明,与对照区相比,试验区水体温度平均升高0.7℃,pH增大0.2,溶解氧增加1.0 mg/L,而TDS浓度降低42 mg/L;水质污染指标高锰酸盐指数、总氮、氨氮、总磷平均浓度分别降低了8.45 mg/L、6.78 mg/L、8.90 mg/L和0.58 mg/L.由此可推测微纳米气泡在一定程度上能有效净化水质,为恢复良好水生生态环境提供新的方法和技术手段.     

微米气泡曝气技术处理黑臭河水的效果研究

采用国产微米气泡发生装置,对比研究了微米气泡曝气与普通曝气对黑臭河水的处理效果.监测的出水水质指标包括土臭素[Geosmin(蔡烷醇类)]和2-甲基异莰醇[2-MIB(冰片烷醇类)],以及CODCr,NH3-N,TP,色度和浊度.结果表明,在相同的曝气强度下,微米气泡曝气技术可产生更高的溶解氧(DO)浓度,60 min...     

T型微通道反应器内气液两相流及气液固多相流模拟研究

微通道内流体流动及标量传递信息的获取一直是研究热点之一。基于CFD模拟技术,研究了微通道中气液两相及气液固三相的流动过程。开发了颗粒孔隙尺度网格处理方法,获得了微通道内气液两相流型随气液流速及气相入口尺寸的变化规律,初步分析了催化剂颗粒缝隙气泡的变形、破碎等情况,为微反应器的合理设计提供了指导。     

气浮过程中的界面相互作用

首先讨论了水体颗粒物的基本性质以及气泡的形成过程，而后对气液界面上胶体颗粒的吸附进行分析。其次讨论了气浮过程中，气泡与颗粒物之间的相互作用。对气泡与颗粒物之间的碰撞进行分析。结合紊流气浮的理论与应用，在气浮过程中的界面相互作用分析的基础上。设计了一种新型集成的溶气气浮水处理工艺，即逆流共聚气浮工艺，并对其运行情况进行了研究。探讨了其中的界面相互作用对气浮效果的影响，进一步与传统工艺进行了对比。     

超细颗粒在单个上升气泡内的沉积过程模拟

从单个上升气泡内外流场的完全Navier-Stokes方程数值解出发,用Lagrange轨道跟踪的方法研究了超细颗粒在单个上升气泡内的沉积过程,在气泡的流场中考虑了气泡运动中的变形．在超细颗粒的受力中考虑了粘性阻力和Bromnian运动扩散力．在常温下水．空气体系中,对气泡直径0.1～1mm,超细颗粒直径0.1～2μm的情况进行了数值模拟,并对数值模拟的结果进行了拟合,得出简便易用的经验公式。     

表面活性剂对填料曝气塔充氧性能的影响

针对废水中表面活性剂对曝气充氧能力的影响,研究了4种生物填料在表面活性剂存在的三相流环境中的传氧效果.结果表明,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)显著降低了传氧系数KLa(20),且在7×10-5mol/L浓度附近KLa(20)最低.而十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) 在3.5×10-5~8.1×10-4mol/L浓度区间却提高了曝气塔的传质系数KLa(20).对比分析了生物粒状填料存在对充氧性能的影响,发现填料对传氧系数KLa(20)均有提高,海绵填料相比清水环境对体系KLa(20)提高了约1倍.研究认为,离子型表面活性剂分子的双电层结构以及液相表面张力对传质效果有影响,生物填料也是提高曝气过程传氧的方法之一.     

吸附气泡分离法脱除废水中微量表面活性剂的数学模型

根据Ｒ．Ｌｅｍｌｉｃｈ提出的吸附气泡分离理论，运用集总参数模型，在连续稳态操作条件下研究了废水中微量表面活性剂ＣＴＡ－Ｂｒ的吸附气泡脱除方法，求得了实验条件下吸附塔中表面活性剂浓度的轴向分布函数及该过程的传质扩散参数。结论表明，在该脱除过程中，废水中表面活性剂的涡流扩散系数远比其分子扩散系数大。脱除过程速率主要受气。液界面液膜侧表面活性剂在膜内的分子扩散速率控制。     

回灌型填埋场渗滤液泡沫消除问题的研究

渗滤液水质水量变化大,有机物成分复杂,采用生化的方法泡沫问题难以解决,而单纯的物化方法成本又太昂贵,本实验采取回灌法,既最大化的应用了微生物消除了泡沫,又廉价的降低了COD;通过对准好氧填埋和厌氧填埋场渗滤液性质的比较,还得出厌氧填埋场的渗滤液可以缓解生化处理过程中产生的泡沫现象。     

钢铁酸洗废水深度净化回用工程研究

以钢铁酸洗废水为研究对像,研究一种基于微波催化纳米气泡氧化的工艺技术,对废水进行深度净化回用,其特征是:使废水中水、铁、酸有效分离,各自回用,全系统近乎零排放。     

气泡尺寸对曝气池内气液两相流数值模拟的影响

为探索在曝气池气液两相流数值模拟中气泡尺寸对两相流流动特性的影响,采用大涡模拟和欧拉－拉格朗日方法建立了曝气池两相流数学模型.基于模型实验得到的工程上常用的微孔曝气盘的气泡尺寸分布,在数值模拟中设定了3种气泡尺寸分布方案,比较了不同的气泡尺寸设定方案对计算曝气池内水流流速和气含率等参数的影响.结果表明,气泡尺寸对水流流场具有较大的影响,而对气含率分布的影响在大部分区域不明显,只在气含率峰值附近影响较显著;使用多组气泡尺寸的设定方案可以提高计算结果的准确性,采用单组气泡尺寸时应尽量使其接近平均气泡直径.     

废旧塑料浮选分离中气泡黏附行为的影响

塑料浮选作为一种基于表面活性剂的废旧塑料分选技术,是解决废旧塑料环境污染的有效方法. 为深入考察塑料浮选过程中气泡的黏附行为及影响因素,运用高速摄影技术结合气泡黏附时间模型,对比分析纯水中气泡与亲/疏水材料的黏附效果,重点比较不同溶液〔纯水、鼠李糖脂和SDS(十二烷基硫酸钠)溶液〕中气泡与疏水材料的黏附时间变化,并探讨其影响机制. 结果表明:气泡在纯水中只与疏水材料发生黏附,表面活性剂及其浓度对气泡与疏水材料的黏附时间影响显著. 在c(鼠李糖脂)和c(SDS)(二者均为0.03 mmol/L)均较低的溶液中,气泡与疏水材料的黏附时间由纯水中的158 ms分别降至120和140 ms,而二者较高(10.00 mmol/L)时黏附时间分别增至1 134和338 ms. 基于黏附时间模型分析表明,黏附时间是气泡尺寸、接触角、溶液黏度及表面张力等参数的函数,通过控制这些参数可以调控气泡在目标塑料表面的黏附时间,实现浮选效率的优化.