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。     

地下水有机污染的原位修复技术

介绍了渗透反应格栅、井内通风、地下水曝气、生物曝气及多相抽提等五种地下水原位修复技术的概念 ,阐述了它们修复受污染地下水的过程和修复机理 ,并对其研究进展情况进行了论述。展望了地下水有机污染的原位修复技术在我国的应用前景     

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。     

高纯氧活性污泥法(UNOX)技术简介

一、纯氧活性污泥法(UNOX)技术发展概况:自六十年代以来,活性污泥法的应用工艺有了迅速的发展,其主要是寻求一种高效、节能处理新工艺。于是相继出现了氧气曝气、深水曝气、流化接触氧化曝气等新工艺及新型的微气泡或超微气泡的充氧装置。从应用于大型污水处理工程来看,纯氧曝气技术是目前高效、     

微气泡-臭氧和微孔-臭氧工艺深度处理腈纶废水的对比研究

石化行业产生的腈纶废水是难降解难处理的有机废水之一,经生化工艺处理后均不满足排放要求。比较了微气泡-臭氧工艺和微孔-臭氧工艺对该废水进行深度处理的效果,并对其降解机理进行了分析。结果表明:在COD、UV254、NH3-N的去除及废水可生化性提高方面,微气泡-臭氧工艺优于微孔-臭氧工艺。微气泡-臭氧体系的气含率、臭氧传质系数和臭氧平均利用率分别是微孔-臭氧体系的11倍、3倍和1.5倍,特别是微气泡-臭氧体系的羟基自由基数量和溶解性臭氧浓度均高于微孔-臭氧体系,即前者的氧化能力更强,使含双键和苯环类物质更多地氧化成烯酸、羧酸等小分子有机物,从而改善废水的可生化性。     

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%.     

曝气对高铁地下水化学特性的影响

氧气进入还原性的地下水中,会与地下水中的还原性组分发生系列化学反应,从而改变地下水的化学特性,通过调控这些化学反应有望快速修复污染地下水。为此,该文以江汉平原高铁地下水为例,研究曝气对地下水化学特性的影响。曝气实验在湖北省潜江市一口高铁浅层地下水井中进行,测定曝气过程中地下水溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、pH值和其中铁、锰、三氮、磷、碳酸氢根等浓度的变化。研究结果表明,曝气在增加地下水中DO和ORP的同时,地下水中的铁、锰快速完全氧化,磷酸盐随之沉淀;碳酸根减少,使pH值增加近一个单位;同时,氨态氮含量略增加,硝态氮含量先增后减,暗示曝气后期好氧反硝化作用的存在。这些结果可为污染地下水修复技术提供重要的参考依据。     

浅层地下水石油类污染原位曝气修复技术研究进展

地下水石油类污染因其污染普遍、危害性巨大、去除困难以及治理费用昂贵而受到广泛关注。原位曝气修复技术(AS)以低成本、修复效率高、操作简便等优势近些年来发展迅速。文章综述了地下水石油类污染现状,阐述了AS修复地下水石油类污染物原理,从曝气流型、组分传质以及生物扰动降解等方面深入探讨了注入气体运移方式及分布范围的影响因素,污染物的传质行为及质量去除机制,生物降解及监测手段等,总结了AS修复的研究进展。指出了当前AS修复技术在非均质介质的理论模型以及生物降解作用定量化表征方面存在的问题,并就未来强化修复实现多技术协同联用结合新兴监测分析技术进行了展望,以期为AS修复技术进一步的研究和应用推广提供参考依据。     

浸没式-MBR处理化工废水的工艺设计与优化

浸没式-MBR处理废水的曝气系统存在高能耗、设计参数难以通过理论计算等弊端。以浸没式-MBR处理化工废水为研究对象,采用试验方法确定膜曝气参数,并引入"分区分负荷曝气模式"优化曝气系统。结果表明:试验中选用的膜产品处理化工制药废水膜曝气的气水比设计值为60:1时,可以有效抑制固体物质粘附于膜表面引起的膜污染现象。采用"分区分负荷曝气模式"进行优化设计,曝气区域的80%采用微气泡曝气用于供应生物需氧量,曝气区域的20%采用大气泡曝气用于冲刷膜表面,较全负荷大气泡曝气模式节能58.6%。     

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。     

地下水循环井技术修复硝基苯污染含水层效果模拟

实验在二维模拟槽中进行,以曝气前后地下水水位高度变化表征地下水循环强度,分析了地下水初始水位,曝气量和地下水初始流速对循环井运行的影响,并以得到的最佳运行参数进行硝基苯污染地下水修复效果模拟.结果表明,地下水初始水位45 cm,曝气量0.7 m3·h-1,地下水初始流速低于1.0 m·d-1时,循环井可以达到良好运行状态.硝基苯在地下水中的纵向迁移距离明显大于横向,泄漏第50 d时,平均浓度达到246.97 mg·L-1.循环井修复过程中,逐渐形成一个以循环井为中心的有机物高效修复区域.该区域内有机物被优先去除,浓度持续下降.高效修复区域外,存在过渡区域,该区域内有机物的浓度受有机物吸附/解吸和迁移性共同作用影响.整个修复过程中,硝基苯的浓度经历了快速下降-缓慢下降-浓度拖尾3个阶段,累计曝气14 h后,硝基苯的平均浓度下降至71.19 mg·L-1,残留的硝基苯分布在远离循环井的区域.由此可见,地下水循环井技术能够较好地修复硝基苯污染的地下水,修复过程存在最佳运行条件及最适修复时间.     

氯代烃污染地下水修复技术研究进展

针对地下水氯代烃污染修复最为常用的七种技术进行了比较,各项修复技术适用范围有所区别,根据地下水污染物种类、污染程度、地质条件等的不同,可以针对性的选择最为适合的修复技术,各项之间也可以联用以达到更好的修复效果。通过对比发现,抽出处理技术和渗透反应墙技术可用于对污染物扩散范围的控制,原位曝气技术、生物修复技术和化学氧化技术可以针对地下水污染源区进行修复,植物修复技术和监测自然衰减技术可用于微污染区域的长期修复。     

地下水LNAPL层的原位曝气模拟研究

曝气法(Air sparging,AS)已经成为修复地下水、土壤有机污染的重要技术,与数值模拟技术相结合可优化修复条件。文章利用TMVOC多相流模型研究了地下水位处LNAPL层的迁移转化,并通过情景模拟比较曝气法对污染修复的贡献率。只考虑地下水水流的对流-弥散作用时,目标污染物苯并没有得到彻底去除,只是通过下边界流出。60 d苯的质量损失率仅为1.79%;而连续曝气30 d后苯的去除率就可达到31.4%,最终脉冲曝气苯的损失率为44.8%。增大曝气量能提高气相渗透率及气相-液相接触面积,扩大污染物修复范围;当超过某一值(12 m3/h),其增量对污染物修复影响甚微。当曝气点位于低渗透岩层下方时,低渗透岩层会阻碍气流的垂向迁移,位于低渗透岩层上方的污染物很难得到除去。曝气法适用于溶解、挥发性较好的污染物。     

曝气条件对等温层曝气器充氧性能的影响

分析了等温层曝气器曝气室内气泡—水接触界面的氧传质过程,确定了表征氧传质效果的各项参数,在双膜理论基础上建立了等温层曝气充氧动力学模型及其解析方法.应用本模型预测了美国Prince湖等温层曝气器的充氧效果.根据等温层曝气充氧动力学模型的预测结果,随曝气量的增加和气泡直径的减小,氧总传质系数和氧传质速率均增大;随曝气量和气泡直径的增大,曝气效率下降.在等温层曝气器结构固定的情况下,减小气泡直径和增加水深均有利于改善曝气室的充氧效果,尤其是当气泡直径达到μm级别时;当曝气量超过一定临界值0.06m3/s时,曝气室的充氧效果略有削弱.根据曝气量对氧传质速率、曝气效率和单位时间内曝气室的充氧量的影响特性曲线,可确定等温层曝气器的优化运行条件.     

纳米零价铁基材料用于地下水修复研究进展

地下水污染修复一直以来都是环境领域的热点课题,纳米零价铁（nZVI）材料因其优越的性能为地下水治理和修复技术提供了方法和思路。文章简述了nZVI及其修饰改性技术,阐述了nZVI及其改性材料在地下水修复应用中的特点,总结了地下水环境对nZVI材料性质的影响,并对nZVI及改性材料地下水卤代有机物、重金属污染原位修复案例进行了综述。最后,对nZVI及其改性材料在未来地下水原位修复研究领域的发展进行了展望,提出建立模拟n ZVI修饰改性技术与污染物去除过程的仿真模型、展开nZVI及改性材料在地下水污染修复过程中环境效应及归宿等研究建议,以期对nZVI大规模实际应用的研究提供理论借鉴。     

微纳米曝气对植物浮床处理支浜水脱氮效果的影响

为探索微纳米曝气技术对再力花植物浮床脱氮的影响,研究了不同曝气方式〔微纳米曝气组、鼓风曝气组、无曝气浮床(对照组)〕的处理效果. 结果表明,与对照组相比,微纳米曝气组对TN和NH₄+-N的去除率提高了13.35%和21.72%,而鼓风曝气组分别提高了5.64%和10.61%. 但微纳米曝气形成的富氧环境不利于NO₃--N的去除,去除率低于鼓风曝气组和对照组浮床. 微纳米曝气对植物的生长有显著改善,试验结束时植物生物量增加了65.38%,而鼓风曝气组、对照组分别只增加了21.05%及63.93%. 植物吸收的TN也存在显著差异,微纳米曝气组最高,为90.60 mg,鼓风曝气组为54.84 mg,对照组为63.42 mg. 微纳米曝气比鼓风曝气具有更好的充氧效果,可显著改变植物根系微环境,有利于植物根系氨化细菌、硝化细菌的生长,但不利于反硝化细菌的生长.      

地下水曝气修复过程的三维数值模拟

地下水曝气法是去除挥发性有机污染物的重要原位修复方法之一,目前已得到广泛应用,但其现场设计主要依据经验,缺乏系统的设计标准.为深入了解曝气去除污染物过程,并为现场设计提供重要参考依据,针对地下水曝气过程开展了数值模拟研究.水气两相渗流数值模型以水压力和气压力作为基本未知量,利用达西定律和质量守恒原理可以建立水气两相渗流过程的控制方程.利用Van Genuchten(VG)模型及Mualem公式,建立渗透系数-饱和度-基质吸力(K-S-P)三者之间的关系.污染物的去除过程则是在水气两相渗流的基础上,引入污染物的溶质运移、相间交换及生物降解模型.采用开发的有限元数值模型,对地下水曝气过程及污染物去除过程进行三维数值模拟,并将三维数值模拟的结果与二维数值模拟的结果进行对比.结果表明,三维模型的曝气影响区域偏小,在曝气口附近,水有效饱和度最小;在曝气口上方,水饱和度先增大后减小.考虑气体所受的浮力作用或不考虑气体可压缩性均会使计算得到的曝气影响区域偏小.污染物去除边界与曝气影响区域的边界基本一致,在曝气区域内,溶质交换过程大大促进了污染物的去除速率;在曝气区域外,污染物的去除主要通过生物降解作用,去除较慢.结果表明实际工程地下水曝气修复系统设计时,应使得曝气影响区域覆盖污染区域以得到较好的修复效果.研究结果表明,两相渗流模型结合污染物迁移转化模型的三维有限元数值模拟可以较好地模拟地下水曝气法去除污染物的全过程,对地下水曝气的设计、应用与效果评价具有重要指导意义.