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2020-09-15    来源:北京同林臭氧实验站   浏览量:    
微纳米气泡在强化臭氧化中的应用
1 微纳米气泡在水体增氧中的应用
        污染物直接排放到附近的河流和湖泊中,微生物在分解污染物的过程中迅速消耗水体中的溶解氧,导致含氧量迅速下降,河流发黑发臭,生态系统遭到破坏。对水体进行曝气复氧,不仅可有效解决发黑发臭问题,而且不会产生二次污染。
 
        洪涛等采用国产微米气泡发生装置,考察了微米曝气与普通曝气对黑臭河水的处理效果。相同曝气强度下,微米气泡可产生更高的溶解氧( DO) ,曝气60 min 时,DO 可达9. 87 mg /L,而普通曝气在100 min 时才达到6. 54 mg /L。同时微米气泡对COD、NH3 -N、Geosmin 和2-MIB 的最大去除率分别比普通曝气高出12%、10%、16%、12%。靳明伟等利用日本的超微气泡曝气机进行实验研究,发现该技术能够很好地提高水中的溶解氧并有效消解底泥有机物,减少底泥厚度,实现水体的修复。
 
 2 微纳米气泡在气浮工艺中的应用
        气浮工艺是指在水体中通入或产生大量的微细气泡,使其黏附在杂质絮体上,依靠浮力使其上浮在水面,从而实现固液的高效分离,微纳米气泡ζ 电位高、与悬浮物的接触时间较长使气泡与悬浮物黏附效率提高,从而气浮效率可大大增强。
 
        Liu 等比较了微米气泡气浮工艺与传统气泡气浮工艺对印染废水的预处理效果。结果表明: 微纳米气泡气浮工艺能够减少絮凝剂的投加量并能加快预处理的速率,相比传统气泡,微纳米气泡对COD、色度和油的去除效率要高出30,110,40 个百分点,处理后废水的可生化性由0. 290 提高至0. 363。有学者提出了利用微纳米气泡治理含藻污水,将藻类俘获在气泡表面,实现清水与蓝藻的分离。
 
3 微纳米气泡在强化臭氧化中的应用
        臭氧是一种强氧化剂,被广泛用于水体中无机和有机化合物的去除,改善饮用水的口感和色度。虽然臭氧具有强氧化性,但本身却无法氧化分解一些有机物或将有机物彻底分解。而研究发现,臭氧微纳米气泡却能有效地分解一些难分解的有机物,微气泡破裂瞬间可激发产生大量羟基自由基,增强对污染物的分解效果。
 
        Chu 等利用臭氧微气泡与普通气泡对模拟印染废水进行处理试验,臭氧微气泡工艺每消耗1 g 臭氧去除TOC 的量是普通气泡工艺的1. 3 倍,自由基的数量也较高,处理效果显著优于普通气泡。Chu等考察了微气泡臭氧化工艺的污泥减量化效果,对比传统的臭氧气泡接触工艺,微气泡臭氧化可显著增强臭氧的利用率、提高污泥的溶解率。微气泡系统中臭氧的利用率大于99%。
 
 4 微纳米气泡在增强生物活性中的应用
        研究发现微纳米气泡对动植物有促进生物活性的作用,这种作用并非只是溶解氧增加的结果。在相同溶解氧条件下,在微纳米气泡溶液中培养的生菜,其生长速度要快于不含微纳米气泡的溶液的生长速度,所以微纳米气泡可在细胞生理活动中发挥作用。Okamoto 等将微纳米气泡技术用于净化海底污泥,利用微纳米气泡对细菌生物活性的促进作用,来加快对污泥中污染物的降解,微纳米气泡不仅可提升微生物对污泥的净化效果,而且净化时间还大大缩短。

结语与展望
      微纳米气泡所表现出的特性远远超出了人们对传统气泡的认识,对气泡的应用不再仅局限在减小气泡直径来增加溶氧效率,而是更广泛地探究微纳米气泡更多的潜在特性,如强化臭氧化,促进生物活性等,强调微纳米气泡装置与其他技术联用,使得微纳米气泡在水处理领域的应用前景更加广阔。
 
       现有微纳米气泡发生装置的工作原理不同,使用时对装置选择要有针对性,过流断面渐缩突扩的微纳米气泡发生装置,充氧量调节幅度不大,水量水质变化幅度较大时不宜采用,而在既需提高溶解氧又需对水体进行混合搅拌的领域具有较大优势。
 
      对于微纳米气泡发生装置,其性能仍需优化,流体数值计算模拟可以考察流动的细微结构以及发展过程,可进一步提高对微纳米气泡发生机理的认识,有利于提出高效最优的方案,所以需加强对微纳米气泡发生装置的数值计算模拟。

第一作者: 熊永磊,男,硕士研究生,主要从事水处理与生态修复研究。
通信作者: 杨小丽,女,博士,副教授,主要从事水处理与生态修复研究。


标签:臭氧(37)微纳米气泡(3)


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