微纳米气泡在水处理中的应用及其发生装置研究

微纳米气泡的出现及其不同于普通气泡的特点,使其在水处理等领域显现出优良的技术优势和应用前景。介绍了微纳米气泡以及其比表面积大、停留时间长、自身增压溶解、界面ζ电位高、产生自由基、强化传质效率等特点,论述了微纳米气泡在水体增氧、气浮工艺、强化臭氧化、增强生物活性等环境污染控制领域的应用研究。之后重点阐述了微纳米气泡发生装置及其发生机理,提出开发结构简单、能耗更低、性能更优的发生装置是微纳米气泡技术未来研究的重点。     

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。     

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.     

氧微纳气泡改性矿物对水体的增氧效果及机理

氧微纳气泡改性矿物可改善富营养化引起的水体和表层沉积物的缺氧/厌氧问题,但微纳气泡的生成和增氧机理尚不明确。该研究以天然多孔矿物凹凸棒石和蒙脱石为例,研究了改性矿物的氧微纳气泡释放和对水体的增氧性能,并分析了氧微纳气泡的生成和增氧机理。光学显微镜和NanoSight测试结果表明两种改性矿物均能有效释放微米气泡(约100μm)和纳米气泡(80.0～213.9 nm),凹凸棒石比蒙脱石有更高的氧微纳气泡释放量和气泡固定效率,其释放量为0.12 mg/g,是蒙脱石的4倍。在本实验体系下,改性凹凸棒石和蒙脱石应用24 h可将材料空隙水DO从1.6 mg/L分别升高到7.3和5.6 mg/L;应用72 h可将上覆水DO从1.5 mg/L分别升高到4.6和4.4 mg/L。研究发现材料将氧携带到水体后,表面孔对从材料中脱附的氧起分散作用,进而生成了氧微纳气泡。     

微纳米曝气-生态浮岛联合技术处理氮磷污染水体

针对传统的曝气-生态浮岛技术搅动水体剧烈,破坏微生物挂膜与根际圈稳定,影响污染水体氮、磷的去除效果等问题,构建了新型微纳米曝气-生态浮岛,在实验室通过微纳米级橡胶曝气管产生微纳米级气泡来提高氮、磷的去除效果。结果表明:新型浮岛在20 d内曝气组的NH₄+-N去除率为99.8%,TP去除率为93.03%,NO₃--N去除率为78%,使GB 3838—2002《地表水环境质量标准》劣Ⅴ类水经过处理后可达到Ⅲ类排放标准,水体的弱酸性也可改良至中性。实验证明,微纳米曝气-生态浮岛联合技术能够在短期内有效提升水体的溶解氧含量,且对水体的搅动程度小,有助于提高生物填料挂膜的稳定性,氮、磷去除效果明显高于传统生态浮岛。该成果可为微纳米曝气-生态浮岛联合技术的推广应用提供技术依据。     

两种生态净化措施对水源水库光学环境的影响

为了评估生态净化措施对水体光学环境的影响,以上海金泽水库为例,在微纳米曝气复氧和水生植物净化两种生态净化措施前后布设采样点进行了光学衰减系数（水体光合辐照度（PAR）衰减系数）、真光层深度和透明度及相关水质指标的监测和分析.结果表明：水生植物净化和曝气复氧净化措施有利于水体光学环境的改善,经微纳米曝气后,水体透明度增大20%~25%,真光层深度增大2.2%~14.8%,光学衰减系数降低0.4%~4.4%;经水生植物净化后,水体透明度增大20%~29.4%,真光层深度增大6%~20%,光学衰减系数降低17.3%~20.5%.逐步回归结果表明不同生态净化措施的光学环境改善机制不同,微纳米曝气主要通过叶绿素、溶解性有机物、温度、溶解氧影响水体光学环境,水生植物净化主要通过浊度影响水体光学环境.冬季,两种生态净化措施对总氮和溶解性有机物均没有改善效果.     

东莞:微纳米气泡修复技术消除河涌黑臭

<正>老围河和人民涌,均为东莞列入"全国城市黑臭水体整治监管平台"督办的10条黑臭水体之一。7月15日,在前期综合治理基础上,中国工程院院士、东莞理工学院特聘教授杨志峰率团队对两条河涌启动治理试验,通过"微纳米气泡+树脂/酶复合催化组合"技术对河涌进行生态修复,取得了初步成效。     

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.     

微气泡曝气技术对微污染水体增氧效果的中试研究

针对微气泡曝气技术对微污染水体的增氧效果进行中试研究。结果表明:1)当HRT为0.2~0.8 h、气水比为0.05~0.20、进水ρ(DO)为2.07~11.21 mg/L时,采用微气泡曝气技术对DO的全年提升率2.9%~94.1%,平均值为34.8%,夏、秋季的提升率明显高于春、冬季。2)微气泡曝气技术中,与氧利用率呈极显著相关的因素有水温、气水比、进水DO浓度以及进水TP浓度;与提升率呈极显著相关的因素有HRT、进水DO浓度。3)当HRT>0.6 h时可获得较佳的DO提升率与氧利用率;气水比的提高降低了氧利用率,对水体DO提升无显著影响。     

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.     

微纳气浮法用于油墨废水处理实验

采用微纳米气泡曝气的方式处理染料蓝1为原料配制的模拟水性油墨废水,以废水中的染料浓度、COD及氨氮去除效果作为考察指标,探讨废水中不同初始pH值、NaCl投加量、H₂O₂添加量对微纳米气浮法处理油墨废水的影响效果。实验结果表明:采用微纳米气浮去除油墨废水污染物能达到较好的效果,不同的反应条件有效促进了微纳气泡的曝气吸附作用,其中在pH为5的条件下处理效果最佳,染料浓度和COD去除率分别达到90.0%以上,氨氮去除率也达到75.4%。     

微纳米曝气氧传质影响因素分析及经验模型建立

考察微纳米曝气装置在不同空气流量、温度条件下氧传质特性的变化,结果表明:空气流量在1~6 L/min范围内,微纳米曝气过程氧总体积传质系数(KLa)随着空气流量增大而增加,标准氧传质效率随着空气流量增加而减小。微纳米曝气的KLa与标准氧传质效率均高于鼓风微孔曝气。在温度20~35℃范围内,微纳米曝气的KLa与标准氧传质效率随着温度升高而增加,鼓风微孔曝气趋势与其相同。相对于温度而言,微纳米曝气KLa对于通气量变化更敏感。同时,文章还考察了水体污染水质条件对微纳米曝气中氧传质特性的影响。曝气组KLa随着pH增加先下降后上升,在pH在7左右达到最小。水中NH4Cl和浊度也会对曝气时的KLa产生影响,KLa分别随着NH4Cl增大而下降,随着浊度的增大而增大。该研究还建立了溶解氧、不同影响因素和时间之间的经验模型,为微纳米曝气对污染水体曝气过程中条件选择提供了定量依据。     

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%.     

微动力接触氧化法处理军营生活污水示范研究

将改变传统的机械充氧方式,通过增加水体与空气的接触面积,延长接触时间,进行自然充氧应用于微动力接触氧化法处理生活污水上。重点研究跌水曝气与接触氧化的耦合关系、停留时间与曝气量的耦合关系,形成跌水曝气接触氧化微动力分散式污水处理技术,研究微动力接触氧化挂膜规律和快速挂膜方法。并通过对技术参数的优化,在达到溶氧要求的同时,简化设计,提高其与后续工艺的对接性,降低工艺难度。     

微纳米曝气技术在污染水体净化中的应用研究

曝气技术在污染水体治理中应用广泛,但传统曝气技术存在能耗高、治理效果不佳等缺点,微纳米曝气作为一种新型的高效曝气技术,在水环境治理与修复领域逐步得到推广。文章通过对比微纳米曝气与传统鼓风曝气对黑臭水体、污染河道水体的治理效果,实验结果表明在相同能耗条件下,微纳米曝气在污染水体DO提升,化学需氧量（CODCr）、氨氮（NH3-N）、总氮（TN）、总磷（TP）的降解方面,相对于传统鼓风曝气均表现一定的优势,具有良好的应用前景。     

利用超微细气泡技术改善水质

浙江省宁波市利用超微细气泡技术改善河道水质、修复生物链的试验在黄鹂河道取得成功。该试验河道长200米，宽15米，平均水深1．6米，沿线有20余个生活污水排污口。由于缺乏自净能力，该河道长期以来一直发臭，且夏天呈墨绿色，水质为劣V类。试验利用物理手段在水中制造大量带电的微气泡，以增加水体溶解氧，分解富养成分，促进水体和淤泥中的微生物由厌氧性向好氧性转化。     

微气泡臭氧化预处理实际制药废水去除SS和有机物性能

采用臭氧微气泡预处理实际制药废水,并与氮气微气泡、臭氧普通气泡和氮气普通气泡处理过程比较,考察悬浮固体（SS）和有机物去除过程和性能.结果表明,臭氧微气泡存在强吸附-气浮-氧化作用,显著增强SS去除能力,60 min时SS去除率可达到81.67%,同时SS粒径减小,SS表面负电荷转变为正电荷.微气泡臭氧化具有强·OH氧化作用,显著增强有机物降解去除能力,60 min时溶解性COD （SCOD）去除率可达到36.60%,且SS去除可加速SCOD去除,UV₂₅₄去除率可达到36.91%,同时可生化性改善和生物毒性消除作用明显.三维荧光和GC-MS分析表明,微气泡臭氧化可有效氧化破坏废水中复杂结构大分子有机物,显著降低废水中有机物芳香性.微气泡臭氧化可为高浓度难降解实际制药废水提供高效可行的预处理手段.     

纳米磁流体及其在水资源保护中的应用前景

在简要讨论水体油污染严重,保护水资源重要性的基础上,介绍基于纳米科学技术的新型材料纳米磁流体的制备、性质及其重要应用。重点讨论纳米磁流体在水体油污染治理中急待深入开展的研究内容及其在水资源保护中良好的应用前景。     

填料塔微气泡高级氧化喷漆废气的应用研究

采用微气泡高级氧化反应处理水性漆喷漆废气,主要研究吸收塔喷淋液微气泡、pH值对传质吸收的改善,有效增加了填料塔的气液接触时间,氧化反应并同步分解水性漆喷漆废气中的有机污染物,降低了后续处理废液的CODCr浓度。