一种纳米气泡发生器及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于环保处理技术，设及高浓度有机含四氯化碳实验室残液的处理系统中 气泡发生器领域，尤其设及一种纳米气泡发生器及其应用。
【背景技术】
[0002] 四氯化碳（CCI4)是一种人工合成的低沸点有机氯代控（比重1. 591g/cm3,沸点 77°C)，微溶于水。国外研究表明：四氯化碳属于典型的肝脏毒物，高浓度时，首先是影响中 枢神经系统，随后影响肝、肾。它在环境中具有持久性、长期残留性和生物蓄积性，因此自 1979年被美国EPA列入了"含四氯化碳地下水中优先控制的污染物"，也被我国列入了68种 "水中优先控制的污染物"名单。
[0003] 上个世纪屯十年代由于大量制造和使用农药，造成了一些地区地下水被四氯化碳 污染，如美国的密西根含水层和加拿大渥太华附近的含水层均受到过四氯化碳的污染（在 含水层中它多W非水相（NAPL)存在）。
[0004] 美国前^dordArmy军事基地造成的污染使得Marina的市政供水中CCI4超标， 2000年8月测得CCI4浓度达15μg/L。美国Livermore地区的地下水监测发现有毒有害垃 圾的堆放导致CCI4污染物的产生，有毒物质渗滤液中CC14的浓度高达500μg/L。2000年 4月，化化er&Sons垃圾填埋场附近的MW-10井中地下水CCI4浓度达6. 3μg/L。
[0005] 在国内，山东小清河沿岸的浅层地下水曾经遭受CCI4的污染，最高浓度达380μg/ L污染面积达80km2。小清河鸭旺口、西闽两测点浅层地下水CCI4含量为16. 0-380.ομg/ L。1997年，检测出上海市闽北区自来水中CCI4含量为1. 17μg/l，北京市西城区和宣武区 则分别为0. 24和0. 32μg/L。2000年对我国某地区浅层地下水开展四氯化碳含量监测，发 现南郊水源地内有3眼水井受到了污染，2001年5月份，已有53眼岩溶地下水水井受到了 污染，面积达17. 5km2,水中四氯化碳最高浓度达3909. 2μg/l，超过国家饮用水标准1954.6 倍，严重威胁着供水地区20余万人的身体健康。
[0006] 现有治理技术
[0007] 四氯化碳是±壤和地下水中常见的有机污染物，容易随雨水或灌概水通过淋溶作 用进入±壤和地下水中，引起±壤和地下水体的污染。目前有关地下水中四氯化碳污染治 理的传统方法有W下几种：
[0008] 1.活性炭吸附法
[0009] 用活性炭吸附水源中的四氯化碳，无需添加任何化学试剂，技术要求不高，低浓度 吸附效果好，一些难W降解的物质可直接吸附在活性炭上。通过考察了活性炭投加量、吸附 时间、溫度等因素对去除效果的影响。
[0010] 此法工艺成熟，操作简单效果可靠，但吸附效率不稳定，四氯化碳处于低浓度时效 果好，高浓度时处理不稳定，有效吸附寿命短，载体需要进行二次解吸才能进行循环运用， 且通过溶剂解吸后的溶液，又形成含四氯化碳的混合体，如何再将其分离，需要进一步研 究。
[0011] 2.曝气技术修复法
[0012] 曝气技术修复将压缩空气注入地下水饱和带，气体向上运动过程中引起挥发性污 染物自±体和地下水进入气相，使得含有污染物的空气升至非饱和带，再通过气相抽提系 统处理从而达到去除污染物的目的。运种处理地下水饱和带挥发性有机污染物的原位修复 技术，由于可原位施工的优势使其得到广泛应用，多应用于分子量较小、易从液相变为气相 的污染物。
[0013] 但是曝气技术修复法容易受到气流形态变化、气泡数量、气泡尺寸、气流通道密度 等因素影响，同时因处理工艺不同而降低处理能力。曝气技术修复法在实施中，若污染区存 在局部低渗透性±层，空气与污染物难W充分接触，地下水饱和带若出现结构性裂隙或断 裂带，注入的空气则易形成优先流，导致曝气短路，极大地影响处理范围和处理效果，污染 区很难得到有效修复。同时曝气技术修复法也受到场地±体类型、场地均质性、地下水位及 流动、污染物的水溶性与挥发性的直接影响，使得修复效率下降、成本上升。
[0014] 3.原位化学氧化法
[0015] 原位化学修复技术采用的氧化剂高儘酸盐、Fenton试剂、过氧化氨和过硫酸盐等。
[0016] 将氧化剂注入到地下污染区，±壤和含水层本身含有大量的天然铁矿物，在铁矿 物催化的作用下氧化反应能有效修复±壤和地下水的有机污染物。研究表明原位化学修复 技术容易使修复区±壤产生矿化，使修复区±壤板结、透水性差，改变了修复区±壤结构。
[0017] 4.生物修复法
[0018] 利用生物注射和有机粘±吸附生物活性菌，通过生物的代谢作用，减少地下环境 中有毒有害化合物的工程技术方法，原位生物修复法能够处理大范围的污染物，并且能完 全分解污染物。
[0019]目前原位生物修复法对于处理地下水有机物污染源是一项新兴的技术，生物修复 的关键因素是合适的电子受体，而氧是最好的电了受体，由于在地下环境中缺乏氧运一电 子受体，同时微生物营养物质的供给不足，也使得微生物的生物降解不能持久。
[0020] 5.渗透反应墙修复法
[0021] 利用填充有活性反应介质材料的被动反应区，当受污染的地下水通过时，其中的 污染物质与反应介质发生物理、化学和生物等作用而被降解、吸附、沉淀或去除，从而使污 水得W净化。
[0022] 但是渗透性反应墙存在易被堵塞，地下水的氧化还原电位等天然环境条件易遭破 坏，反应墙工程措施及运行维护相对复杂等缺点，加上双金属系统、纳米技术成本较高，运 些因素阻碍了渗透性反应墙的进一步发展及大力推广。
[0023] 6.原位曝气修复法
[0024] 原位曝气技术是一种新兴的地下水可挥发性有机物的原位修复技术，将空气注入 污染区域W下，将挥发有机物从地下水中解析到空气流并引至地面上处理的原位修复技 术，同时向深井注入空气能为地下水中的好氧微生物提供足够氧气，促进上著微生物的降 解作用。该技术在可接受的成本范围内，能够处理较多的受污染地下水，系统容易安装和转 移，容易与其它技术组合使用。
[0025] 但是由于地质结构复杂，当注入空气遇到完整岩层带、松动破碎带或弯曲变形带 时，携带有挥发性有机物的注入空气难W穿透上述地质结构，同时注入空气遇到上述地质 结构时，空气阻力大，将使设备能耗大大提高。对既不容易挥发又不易生物降解的污染物处 理效果更不佳。
【发明内容】
[00%] 解决的技术问题：为了克服现有技术的不足而提供一种用于提高实验室四氯化碳 分离处理系统曝气反应箱中供氧量，从而提高四氯化碳的分离效率，解决传统处理工艺存 在的缺陷，并加W改进。为后续含四氯化碳实验室残液深度处理提供技术方案支持。
[0027] 技术方案：一种纳米气泡发生器包括高速转子叶轮、微孔曝气头及空气接入管，其 中高速转子叶轮和微孔曝气头交替设于空气接入管的排气口一端；所述高速转子叶轮的叶 片为单板形、圆弧形或机翼形中的一种；所述微孔曝气头为膜片式，且在每个膜片上开设至 少一个孔眼，每个孔眼上包覆一层不诱钢丝；其中高速转子叶轮的转子为焊接转子，高速转 子叶轮的叶片为34CrMo、35CrMoV或碳化娃材料中的一种。
[0028] 优选的，所述高速转子叶轮的叶片至少设有一组，每组叶片数为2~4个，且叶片 间旋转对称。
[0029] 一种纳米气泡发生器在实验室四氯化碳分离系统处理含四氯化碳残液中的应用。
[0030] 优选的，所述实验室四氯化碳分离系统包括含有S形吸附槽的活性碳过滤箱W及 带有纳米气泡发生器的处理区，二者置于曝气反应箱中，通过隔板隔开，并经导流管连通； 其中S形吸附槽内部填充活性炭填料并设有悬空板，悬空板沿垂直方向错位排列，且悬空 板的数量至少为1个；曝气反应箱的一端设有残液进水管，残液进水管为Ξ通管结构，与双 氧水加注管连通，并通过残液进水管底口与曝气反应箱连通；S形吸附槽的一端设置有出 水管，出水管分为多孔集水管和排液管，其中多孔集水管的数量至少为一个。
[0031] 优选的，处理含四氯化碳残液的工艺流程如下：四氯化碳残液通过残液进水管 进入曝气反应箱，同时双氧水反应试剂通过双氧水加注管进入曝气