微纳米气泡处理污水小系统开题报告_图文

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(完整word)微纳米曝气技术研究与探讨

曝气技术研究与探讨

1 人工曝气

随着河道中输入性污染物及营养物质成分的不断增多，超出了河道水体本身的自净能力，随着河道水体对污染物的自我分解过程消耗了水体中大量的氧气，造成水体氧气供需失衡，进而引发河水水质的快速恶化，甚至产生黑臭现象.人工曝气是采用一种机械的方式,通过泵体循环工作,将大量空气输入河水中从而提高水体溶氧量。这种物理修复河道水体的方式一直被认为是最简单直接并且能够高效率消除河道水体污染物的方式。

1。1 人工曝气的分类

根据曝气装置设备构造的不同，一般分为表面曝气类型、鼓风曝气设备、射流曝气设备等。根据曝气中氧气含量的不同又可分为空气曝气机和纯氧曝气机.根据产生气泡直径大小可以分为传统微孔曝气机和微纳米曝气机。传统微孔曝气机产生的气泡多为微米级和厘米级的，在水中上浮速度很快，氧气与水体的接触时间非常短暂，在提升水中氧气含量方面效率非常慢。新型的微纳米曝气机是产生的气泡直径均为几十微米和甚至纳米级，这些气泡具有比表面积大、上升速率小、气－液接触时间长的特点，可以显著加快气－液界面氧气分子在相界面间的传递速率。

2 微纳米曝气

微纳米气泡发生装置主要由发生装置、微纳米曝气头及连接管件组成.通过水泵加压，由曝气头内部的曝气石高速旋转，在离心作用下，使其内部形成负压区，空气通过进气口进入负压区，在容器内部分成周边液体带和中心气体带，由高速旋转的气石出气部将空气均匀切割成直径几十微米到数百纳米的微纳米气泡.由于气泡细小,不受空气在水中溶解度的影响,不受温度、

压力等外部条件限制,可以在污水中长时间停留,具有良好的气浮效果.

微纳米气泡技术在景观水处理中的应用初探

丨_建设

微纳米气泡技术在景观水处理中的应用初探■苏立峰

一、景观水处理的意义

近年随着社会经济的迅速发展，城乡水体环境有变差的趋势，大量水体处于劣五类水质以下，污染物主要包括有害藻类、悬浮杂质、有机污染物、重金属等。水体自净功能跟不上使得水体富营养化，水中的铁、锰等重金属还原，与水中的硫离子形成硫化亚铁等使水体黑臭。

不同于工业废水处理.景观水体处理更注重感观效果，而且需要无毒害，无异味，着重生态系统功能恢复，使水体具有自净功能。为此，目前水环境治理已发展出了多种处理技术。

二、主流水处理方式分析

(一）疏浚换水

青疏水体底部污染，外部引人清洁水源是最常用最简便的方法，至今仍在很多景观水体中大量使用;此方法方便快捷，技术要求低，但是疏浚会引起水中污染物短期浓度增大, 淤泥量大成分复杂含水量高难以处理，外部清洁水源往往很难取得，用市政自来水则成本很高，而且消耗宝贵的淡水资源。

(二）物理处理法

不添加任{可化学药剂应用纯物理手段处理，现在主流方式主要有：

h机械过滤

使用沙缸等过滤设备加压使水通过滤材，滤材过滤、吸附去除水中的污染物，可以迅速降低水中悬浊污染物含量, 提高水体感观质量=缺点是过滤设备体积大结构复杂，造价高，加压过滤能耗很大，对水溶性污染物效果不佳，滤材需要定期更换或再生。

2.曝气复氧

使用潜水曝气机，叶轮高速运转吸入空气搅碎成微小气泡向水体中补充氧气，有机物会被水体中的微生物降解。曝气复氧有助于改善缺氧黑臭水体恢复正常生态系统，效果好、投资与运行费用相对较低。缺点是见效较慢，不能高效降低水体浊度和去除化学污染物=

微纳米气泡发生器系统说明书

人们通常把存在于水里的大小在10到几十微米的气泡叫做微米气泡，将大小在数百纳米以下的气泡叫做纳米气泡，而存于双方中间的气泡混合状态称微纳米气泡，而微纳米气泡发生器是其产生的主要部件，对于初次使用者来说，要参考其说明书进行使用，注意说明书中的警示标记及说明的内容。

一、用途及适用范围

1、生活污水治理厂：降解COD,BOD,氨、氮；通过微纳米气泡与微

纳米膜可以将COD,BOD,氨、氮处理达到排放标准；

2、工业污水处理：对工业污水的悬浮物、粒径大0.45μm的固体物

处理有着非常有效果，并可以增加污水中的氧化效果，起脱色，增加水体透明度,对有机污染物，油，颗粒大约1微米都有明显效果；

3、土壤修复：通过土壤的污水需要进行处理，这样经过本设备可以使污水得到有效处理，达到国家排放要求.

4、禽畜污水处理：对禽畜饲养污水中，颜色、细小纤维、剩余油脂有着显著处理效果。降低禽畜饲养污水对周围环境污染，保护禽畜饲养环境，保护饲养农户的生活家园。

5、洗车废水处理：降低洗车房的运营成本，提高废水重复利用率，节约水源。

二、型号范例说明:

微纳米水处理一体机，水处理量：250L/H。

安装注意事项：

安装微纳米水处理一体机前，请按照以下过程操作，以免损坏机器。

1、安装或运输时请勿将机身倾斜或倒置；

2、安装场地地面须平整，由4-6颗规格为M10的膨胀螺栓固定安装。

3、设备必须良好接地。

4、水质必须无杂物（如水草、塑料、泡沫等），防止进水泵系统堵塞，必要时须在进水口处加装过滤网进行杂物隔离。

启动注意事项：

启动微纳米水处理一体机前，请认真阅读以下内容。

微纳米气泡技术在水处理中的应用

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污水处理厂设计开题报告

某新建城镇污水处理厂设计开题报告

毕业设计开题报告

题目：南昌市第三污水处理厂工程设计

学院：市政与环境工程学院

专业：环境工程

班级：环境工程1001

学号： 1003180120

姓名：肖威

指导教师：胡俊生

填表日期：2014年03

月 4 日

某新建城镇污水处理厂设计开题

报告

- 2 -

一、项目的背景、目的及意义：

1.1项目背景

南昌市地处江西中部偏北，赣江、抚河下游，我国第一大淡水湖鄱阳湖西南岸。南北最大纵距约121公里，东西最大纵距约108公里。全境以平原为主，东南相对平坦，西北丘陵总面积约7402平方公里，占全省总面积4.4%。属于亚热带湿润季风气候，气候温和，日照充足。夏天炎热，有火炉之称；冬天寒冷。年平均气温17℃-17.7℃，极端最高气温40.9℃，极端最低气温-15.2℃。年降雨量1600—1700毫米，降水日为147-157天，年平均暴雨日5.6天，年平均相对湿度为78.5%。年平均风速2.3米/秒。年无霜期251-272天。冬季多偏北风，夏季多偏南风。

南昌市第三污水处理厂服务区域包含城东高校园区以及光伏产业园

片区，总规划服务面积为36.6km2。其规划总规模20万3/d，一期工程规

模4万m3/d。规划人口，近期150000人，2010年发展为400000人。

1.2 项目目的

为了改善南昌市青山湖区当地的污水处理状况以及远期的规划，拟建一座污水处理厂，并将当地的生活污水、工业废水以及初期的部分截留雨水进行适当处理，使污水经过一定方法处理后，达到设定的某些标准，排入水体、排入

微纳米气泡原理与技术

微纳米气泡（Micro/Nano Bubbles）是一种独特的非线性表面波，由压缩气体构成的小型气泡的结构。它的粒径小于微米级，表面张力较低，具有气体溶解、液体混合和传输等特性。微纳米气泡是一种新型的功能材料，它可以在液体系统中实现气-液相变，有效地将气体融入液体中，使液体达到某种特定功能。微纳米气泡的最重要的特性是其表界面材料可以通过改变表面性能来在表面调节其功能，从而被广泛应用在液溶性分析，分离技术，混合加速，氧吸收，抗菌杀虫，抗癌等方面。由于微纳米气泡的发展，有望改变和提高现有分析方法的性能。因此，研究微纳米气泡的原理和技术变得十分重要。研究者们希望能通过研究将气体在液体中的分散性提高到极致，以令小分子与大分子的反应更加迅速准确，以期提高系统功能。

微纳米气泡曝气技术在废气废水环境治理方面的应用

微纳米气泡发生器及喷头说明书

微纳米气泡发生器专利号：49

微纳米气泡发生器喷头专利号：35

一、微纳米气泡曝气技术简介

人们通常把存在于水里的大小在10到几十微米的气泡叫做微米气泡；把大小在数百纳米以下的气泡叫做纳米气泡，而存于双方中间的气泡混合状态称微纳米气泡。

图一微纳米喷头及其喷淋效果图二、普通曝气和微纳米曝气的效果对比图二、微纳米气泡的特点

（1）水中停留时间长

（2）带电性

（3）自我增压和溶解

（4）收缩性

（5）界面动电势高

（6）产生自由基离子

（7）氧传质效率高

三、基本结构和工作原理

微纳米喷头的原理如下图所示。将流体从卵形的机体的中心沿着内部切线的方向导入。按照一定比例混合的气体和液体流入喷头，在机器内部高速回旋，再从两端的孔中喷出。

微纳米喷头外观图微纳米喷头内部机理示意图

224

21133

311

附图标记：

1-注射腔；12-出口端；3-喷嘴；11-入口端；

2-连接板；

13-圆柱型腔体；

21-通孔；32-喷射端；22-安装槽；31-连接端；4-压环；

5-导流盖；

311-凸块；

52-喷射口。

51-凹槽；

四、性能参数

（1）性能参数：

气泡粒径：200nm-4um

气泡含率：85%-95%

上升速度：4mm/s-8mm/s

五、技术特点：

1、汽水混合成射流状态混合效率高，同时形成微米级气泡溶解效率高。气泡由于直径小，延长了在水中停留时间，增加了氧转移率。

2、无堵塞维护成本低，无需定期清理曝气器；可以间歇运行不会堵塞，使用效果不会衰减，适合高浓度污泥曝气；

3、微气泡曝气喷头材料采用耐腐蚀ABS工程塑料，延长使用寿命。

纳米气泡与纳米水层的分子动力学模拟研究的开题报告

纳米气泡与纳米水层的分子动力学模拟研究的开题

报告

一、选题背景

纳米气泡是一种直径在数十到几百纳米之间的气体包裹在水分子中形成的微小气泡，具有较高的稳定性和活性。纳米气泡在药物传输、水污染处理、医学检测等领域有着广泛的应用前景。与此同时，纳米水层是由水分子紧密包裹住的纳米粒子的亲水层，其稳定性和结构对环境污染、人类健康以及新型材料开发等都具有重要的影响。

分子动力学模拟是目前研究纳米气泡和纳米水层的常用方法之一，能够模拟出分子的运动轨迹、力学性质、结构等信息。本研究旨在通过分子动力学模拟方法研究纳米气泡和纳米水层的结构和力学性质，深入探究其在材料科学、环境科学、生物医药等领域的应用。

二、研究目的

1. 建立纳米气泡和纳米水层的分子动力学模型，并对其结构和力学性质进行模拟分析。

2. 探究纳米气泡和纳米水层在药物传输、水污染处理、医学检测等领域的应用前景。

3. 深入了解分子动力学模拟方法在研究纳米材料中的应用。

三、研究内容

1. 对纳米气泡和纳米水层的结构和力学性质展开分子动力学模拟。

2. 探究纳米气泡和纳米水层的抗压强度、稳定性和活性。

3. 分析纳米气泡和纳米水层在药物传输、水污染处理、医学检测等领域的应用前景。

四、研究方法

1. 构建纳米气泡和纳米水层的分子动力学模型，利用LAMMPS等分子动力学软件进行模拟计算。

2. 对模拟结果进行数据处理和分析，研究纳米气泡和纳米水层的结构和力学性质。

3. 结合研究现状和实际应用需求，提出纳米气泡和纳米水层在药物传输、水污染处理、医学检测等领域的应用前景。

微纳米气泡——水处理(应用)

微纳米气泡在水处理中的应用

微纳米气泡是直径小于50微米的极细微气泡，微纳米气泡在水中上升速度慢、停留时间长、溶解效率高，并具备自增氧、带负电荷和富含强氧化性的自由基等特性。这些特点使得微纳米气泡在水处理上具有广泛的应用前景。

悬浮物的吸附去除

微纳米气泡不仅表面电荷产生的ζ电位高，而且比表面积很大，因此将微纳米技术与混凝工艺联用在废水预处理中，对悬浮物和油类表现出了良好的吸附效果与高效的去除率，对COD、氨氮及总磷也具有较好的去除效果。

难降解有机污染物的强化分解

微纳米气泡破裂时释放出的羟基自由基，可氧化分解很多有机污染物，目前在难降解废水处理与污泥处理方面，已表现出了潜在的应用前景。为了促使微纳米气泡在水中能够产生更多的羟基自由基，常采用其它强氧化手段进行协同作用，如紫外线、纯氧以及臭氧等强氧化手段，以更好地发挥对废水中有机污染物的氧化分解作用。

生物净化功能的促进

研究发现富含微纳米氧气气泡的水对动植物都具有促进生物活性的作用。这是由于微纳米气泡在水中存在时间长，内部承载气体释放到水中的过程较慢，因此可实现对承载气体的充分利用，提供充足的活性氧以促进水中生物的新陈代谢活性。向污染的缺氧水域中鼓入微纳米气泡时，随着气泡内溶解氧的消耗不断向水中补充活性氧，可增强水中好氧微生物、浮游生物以及水生动物的生物活性，加速其对水体及底泥中污染物的生物降解过程，实现水质净化目的。

微纳米气泡在水处理中的应用及其发生装置研究

熊永磊)’杨小丽)’宋海亮

!):东南大学土木工程学院"南京#)**g-&#:东南大学能源与环境学院"南京#)**g-#

摘要!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&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#

关键词!微纳米气泡$气泡发生装置$水处理

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污水处理毕业设计开题报告

C H A N G C H U N I N S T I T U T E O F T E C H N O L O G Y

开题报告

设计题目：

学生姓名：

学院名称：

专业名称：

班级名称：

学号：

指导教师：

教师职称:

学历

2014年3月10日

时间内达到4级，其余时间均为弱或很弱；夏季雨水充沛,约500毫米，夜间降水量占全年降水量的70%。贵阳冬无严寒，最冷一月上旬，平均气温是4.6℃。

3.2城市降水

贵阳市海拔高度在1100米左右，处于费德尔环流圈，常年受西风带控制，属于亚热带湿润温和型气候，年平均气温为15.3℃，年极端最高温度为35.1℃，年极端最低温度为-7.3℃，年平均相对湿度为77%，年平均总降水量为1129.5毫米，年雷电日数平均为49.1天，年平均阴天日数为235.1天，年平均日照时数为1148.3小时，年降雪日数少，平均仅为11.3天

3.3城市地形地貌

贵阳地处黔中山原丘陵中部，长江与珠江分水岭地带。总地势西南高、东北低。苗岭横延市境，岗阜起伏，剥蚀丘陵与盆地、谷地、洼地相间。相对高差100—200米，最高峰在水田镇庙窝顶，海拔1659米；最低处在南明河出境处，海拔880米。中部层状地貌明显，主要有贵阳——中曹司向斜盆地和白云——花溪——青岩构成的多级台地及溶丘洼地地貌。峰丛与碟状洼地、漏斗、伏流、溶洞发育。较平坦的坝子有花溪、孟关、乌当、金华、朱昌等处。南明河自西南向东北纵贯市区，流域面积约占市区总面积的70%。

贵阳地貌属于以山地、丘陵为主的丘原盆地地区。其中，山地面积4218平方千米，丘陵面积2842平方千米；坝地较少，仅912平方千米；此外，还有约1.2%的峡谷等地貌。

污水处理厂设计开题报告

毕业设计开题报告

题目：南昌市第三污水处理厂工程设计

学院：市政与环境工程学院

专业：环境工程

班级：环境工程1001

学号： 1003180120

姓名：肖威

指导教师：胡俊生

填表日期： 2014 年 03 月 4 日

一、项目的背景、目的及意义：

1.1项目背景

南昌市第三污水处理厂服务区域包含城东高校园区以及光伏产业园片区，总规划服务面积为36.6km²。其规划总规模20万³/d，一期工程规模4万m³/d。规划人口，近期150000人，2010年发展为400000人。

1.2 项目目的

为了改善南昌市青山湖区当地的污水处理状况以及远期的规划，拟建一座污水处理厂，并将当地的生活污水、工业废水以及初期的部分截留雨水进行适当处理，使污水经过一定方法处理后，达到设定的某些标准，排入水体、排入某一水体或再次使用。并结合当地的生活水平、土地资源以及材料设备的供应维修情况选择一套适用的污水处理工艺。

污水处理-开题报告

辽宁工程技术大学

本科毕业设计（论文）开题报告

题目阜新市6万m3/d城市生活污水A2/O

工艺设计

指导教师冯思静

院（系、部）资源与环境工程学院

专业班级环境工程06-2班

学号 0601040221 姓名祁燕辉

日期 2010年3月23日

教务处印制

一、选题的目的、意义和研究现状

二、研究方案及预期结果

三、研究进度

四、主要参考文献

五、指导教师意见

微纳米气泡及其在环境工程领域的应用

发布时间：2023-07-21T07:31:02.650Z 来源：《科技潮》2023年14期作者：邹鑫

[导读] 随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重，对环境治理技术提出了更高的要求。

身份证号：43062XXXX103206630

摘要：微纳米气泡是一种具有特殊物理化学特性的气体囊泡，在环境工程领域有广泛的应用前景。本文主要介绍了微纳米气泡的形成机制、性质以及在环境处理中的应用。微纳米气泡可以通过不同的方法产生，例如超声波、电解、激光等，具有较小的尺寸范围（微米到纳米级别）、高度稳定性和表面电荷等特点。在环境处理中，微纳米气泡被广泛应用于水处理、废气处理、土壤修复等领域。微纳米气泡可以用于氧化还原反应、气体吸附、溶解氧增加等，能够高效地去除水体中的有机污染物和重金属等有害物质。此外，微纳米气泡还可以用于废气中有害气体的吸附和催化降解，以及土壤中有机物和重金属等的修复。通过引入微纳米气泡技术，可以极大地提高环境处理的效率和效果。

关键词：微纳米气泡；环境工程；应用

随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重，对环境治理技术提出了更高的要求。传统的环境处理技术如化学药剂法、生物法等存在着效率低、成本高、操作复杂等问题。因此，开发高效、低成本、可持续的环境处理技术势在必行。微纳米气泡作为一种新型的环境处理技术，近年来受到了广泛的关注。微纳米气泡是指大小在微米到纳米级别的气体囊泡，其存在有利于提高质量传递速率和反应速率，从而提高环境处理的效率。微纳米气泡具有较高的稳定性和较大的比表面积，可以提供更多的反应界面，进而促进气体吸附和溶解。此外，微纳米气泡表面带有电荷，使其具有良好的生物相容性和抗菌性能。因此，微纳米气泡在环境处理中有广泛的应用前景。

污水处理毕业设计开题报告

科学技术学院毕业设计(论文）开题报告

题目：河北省某城镇的污水处理工程设计

学科部：理工学科部

专业：给排水科学与工程

班级：给排水131

学号：7013013019

姓名：吴中瑶

指导教师：刘苏苏

填表日期：2017 年1月4日

一、选题的依据及意义：

水是人类生活和生产活动不可缺少、不可替代的宝贵资源，是社会可持续发展的重要因素。由于城市化、工业化和农业集约化的迅速发展,以及人类对水资源、水污染认识上存有一些误区，使得许多城市原有水资源不敷所用，许多地区进入水资源的污染物超过其环境容量,从而导致水体污染。

而我国水环境污染和生态破坏相当严重，并呈发展趋势，每年有近300亿立方米污水未经处理而直接排放，使水环境的污染量大大超过了自净能力所能承受的程度,从而破坏了水的良性循环，导致水资源危机的加剧,进而影响城市的可持续发展.水资源的短缺和水污染的加重，使人们已警觉到污水再生处理已直接关系到人民的健康安全和社会、经济的可持续发展、关系到子孙后代的可持续生存。

在国家可持续发展的新政策下,环境保护已受到各级政府和全国人民的重视，对污水进行彻底的治理以保护人类赖以生存的环境的重要性越来越大,高效节能的城市污水处理技术与工艺已能为国民经济的发展起到较大的推动作用。根据我国经济发展和环境保护需求,结合我国环境保护最新研究成果和国际环境保护技术水平和发展趋势，提出一套合理、经济、运转效率高的工艺流程对污水进行处理,以达标排放.对于保护环境,减轻环境污染，遏制生态恶化趋势，有着重要的意义.城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源,利用微生物的代谢作用使污染物降解,它是城市污水处理的主要手段，城市二级污水处理厂常用的方法有：传统活性污泥法、氧化沟法、SBR法等等。

污水处理开题报告书

一.课题来源及研究目的和意义

研究目的：

SBR 废水处理技术是一种高效废水回用的处理技术，采用优势菌技术对校园生活污水进行处理，经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、花木、冲洗厕所及车辆等，从而达到节约水资源的目的。

SBR 废水处理系统方案应充分考虑现实生活中校园生活区较为狭小的特点，力求达到设备体积小，性能稳定，工程投资少的目的。废水处理过程中环境温度对菌群代谢产生的作用直接影响废水处理效果，因此采用地理式砖混结构处理池，以降低温度对处理效果的影响。同时，SBR 废水处理技术工艺参数变化大，硬件设计选型与设备调试比较复杂，采用先进的PLC控制技术可以提高SBR废水处理的效率，方便操作和使用。

研究意义：

我国是一个严重缺水的国家，因此建设符合我国具体情况的污水自动控制系统对降低污水处理成本、改善环境、建立可持续发展社会、保持我国经济高速发展具有重要意义。

二.文献综述随着社会经济的不断发展，工业的增多，各种污水、废水也大量增加。因此常见的污水处理系统大致可以分为以下几种：

1、活性污泥法即SBR法

城市生活污水多采用活性污泥法，它是世界各国应用最广的一种生物处理流程，具有处理能力高，出水水质好的优点。该方法主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。废水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反应器，通过曝气设备充入空气，空气中的氧溶入混合液，产生好氧代谢反应，且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态，这样，废水中的有机物(来自: 在点网)、氧气同微生物能充分接触反应。随后混合液进入沉淀池，混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离，

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微纳米气泡处理污水小系统开题报告_图文安徽工程大学

本科毕业设计(论文)开题报告

题目: 微纳米气泡处理污水小系统设计

指导老师: 徐建平 (教授)

院系: 生物与化学工程学院

专业: 环境工程(102班)

学号: 3100406226

姓名: 张琴弦

日期: 2014年3月5日

选题依据:

(包括选题的目的、意义、国内外研究现状分析等，并附主要参考文献及出处) 一、选题的目的和意义

中国是个水资源严重短缺的国家，水环境问题极为突出。目前，对于日益严重的河湖污染问题，我国通常采用的处理设备，难以产生微纳米级的细小气泡，溶氧率低、能耗高。而微纳米气泡发生装置能够生产直径在50μm和数十纳米(nm)之间的微小气泡，可快速地溶解于水体中，溶氧效率大大提高。该技术作为一种新型污水处理技术，在水环境治理中的市场前景极为广阔。

微纳米气泡:就是气泡发生时,其大小在十微米(um)以下至数百纳米(nm)之间的气泡混合状态,称为微纳米气泡。水处理领域离不开曝气环节,气泡越小容氧性越强，而气泡小到十微米以下，其物理、化学性质都将发生根本性变化。

微气泡由于尺寸小，可表现出一些特殊的行为特性，如存在时间长、传质效率高、表面电荷形成的ζ 电位高以及可释放出自由基等特性。微气泡破裂瞬间，由于气液界面消失的剧烈变化，界面上集聚的高浓度离子将积蓄的化学能一下子

[5]释放出来，此时可激发产生大量的羟基自由基。本次试验研究将基于微纳

米气泡的一些特殊行为特性，进行微纳米气泡法处理工业废水的探讨。。

本课题拟开展微纳米气泡强化处理污水中的有机物、氨氮、铁锰离子、酚类的

机理与效果研究。探讨一种新型、高效、无二次污染的高级氧化处理方法，对微纳米气泡法在污水处理中的推广应用有重要意义。

二、国内外研究现状分析

2.1微纳米气泡强化氧化法处理污水的现状

利用羟基自由基的强氧化性可以对工业废水中大量污染物进行处理。有研究结

果证实，使用臭氧作为微气泡承载气体更容易产生大量羟基自由基，而且值得注意的是，尽管臭氧具有强氧化性，但自身却不能氧化分解某些有机物，如聚乙烯醇等，但将臭氧与微气泡技术联用后，却可以在短时间内有效地将这些不能降解的有机物氧化为无机物[6]。

Takahashi 等[7]证实强酸条件下空气微气泡破裂产生自由基可以去除酚;Li

等[8]发现酸性条件下铜可以催化氧气气泡破裂产生自由基，以去除聚乙烯醇; Chu 等[9,10]发现臭氧微气泡能够提高臭氧传质效率，并强化溶解性污染物的氧化去除; Liu等[11]在染料废水混凝气浮处理中，发现微气泡可以提高氧传质速率及污染物去除效率。

2.2微纳米气泡强化氧化法处理污水的机理

微气泡由于尺寸小，可表现出一些特殊的行为特性，如存在时间长、传质效率高、表面电荷形成的ζ 电位高以及可释放出自由基等特性。 1. 延长停留时间

普通气泡在水体中产生后，会迅速上升到水面并破裂消失，气泡存在的时间短;而微气泡一经产生，在水中上升的速度较慢，从产生到破裂的历程通常达到几十秒甚至几分钟[22]，而且在上升过程中体积会不断收缩并于水中最终溶解消失，如图1中所示。对于微气泡来说，体积越小的气泡在水中的上升速度就越慢，例如:气

泡直径为 1 mm 的气泡在水中上升的速度为 6 m/min，而直径为10 μm 的气泡在水中的上升速度为 3 mm/min，后者是前者的1/2000。

图1 普通气泡、微气泡与纳米气泡的区别

2(提高传质效率

当气泡直径较小时，微气泡界面处的表面张力对气泡特性的影响表现得较为显著。这时表面张力对内部气体产生了压缩作用，使得微气泡在上升过程中不断收缩并表现出自身增压效应。从理论上看，随着气泡直径的无限缩小，气泡界面的比表面积也随之无限增大，最终由于自身增压效应可导致内部气压增大到无限大。因此，微气泡在其体积收缩过程中，由于比表面积及内部气压地不断增大，使得更多的气体穿过气泡界面溶解到水中，且随着气泡直径的减小表面张力的作用效果也越来越明显，最终内部压力达到一定极限值而导致气泡界面破裂消失[22]。因此，微气泡在收缩过程中的这种自身增压特性，可使气液界面处传质效率得到持续增强，并且这种特性使得微气泡即使在水体中气体含量达到过饱和条

件时，仍可继续进行气体的传质过程并保持高效的传质效率。 3. 界面ζ 电位高

微纳米气泡界面周围的电荷离子会形成双电层，气泡表面吸附有带负电的表面电荷离子如 OH,等。在表面电荷离子层周围，由于电性吸引又分布有带正电的反电荷离子层如 H3O+等，如图 2所示(图 2 中 H+即为H3O+)。微气泡的表面电荷产生的电势差常利用ζ 电位来表征[23]，ζ 电位是决定气泡界面吸附性能的重要因素。气泡的体积越小则界面处产生ζ 电位就会越高，相应对水体中带电粒子的吸附性能也就越好。当微气泡在水中收缩时，电荷离子在非常狭小的气泡界面上得到了快速浓缩富集，表现为ζ 电位的显著增加，到气泡破裂前在界面处可形成非常高的ζ 电位值[5]。

图2 气泡界面带电机理示意图

4. 释放自由基

微气泡破裂瞬间，由于气液界面消失的剧烈变化，界面上集聚的高浓度离子将积蓄的化学能一下子释放出来，此时可激发产生大量的羟基自由基[5]。羟基自由基具有超高的氧化还原电位，其产生的超强氧化作用可降解水中正常条件下难以氧化分解的污染物如苯酚等，实现对水质的净化作用。有研究结果证实，使用臭氧作为微气泡承载气体更容易产生大量羟基自由基，而且值得注意的是，尽管臭氧具有强氧化性，但自身却不能氧化分解某些有机物，例如聚乙烯醇等，但将臭氧与微气

泡技术联用后，却可以在短时间内有效地将这些不能降解的有机物氧化为无机物[6]。

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