2017-微纳米气泡技术及其在增氧灌溉方面的应用_北京中农天陆微纳米气泡水科技有限公司研发中心.pdf

微纳米气泡技术 及其在增氧灌溉方面的应用 2017 04 22 北京中农天陆微纳米气泡水科技有限公司 研发中心 主要内容 微纳米气泡技术及应用领域1 增氧灌溉2 技术及产品研发3 推广应用4 微纳米气泡技术及应用领域 微纳米气泡 指在发生时 直径在 1 50微 米的气泡为微米气泡 直径 1微米以下的气 泡为纳米级气泡 两者统称为微纳米气泡 通常外观表现为乳白色 1mm 毫米气泡 微米气泡 微纳米气泡 纳米气泡 微纳米气泡技术 微纳米气泡技术及应用领域 微纳米气泡的物理化学特性 上升速度慢 自身增压溶解 比表面积大 表面带电 微纳米气泡内部的压力远远大于 外界液体的压力 可以将更多的 气泡内的气体溶解到水中 并伴 随有 自身溶解消失 的现象 相对于微纳米气泡的体积 其 比表面积非常大 具有超常的 气体溶解能力 极大促进气液 之间的反应速度 表面带有负电荷 对水中微小粒子具 有增强吸附的作用 并随微纳米气泡 收缩 溶解的过程在产生表面电荷浓 缩 电离 产生氢氧自由基等现象 直径 1mm的气泡在水中上升的速 度为 6m min 而直径 10 m 的气 泡在水中的上升速度为 3mm min 后者是前者的 1 2000 微纳米气泡技术及应用领域 农业 灌溉 在设施园艺和旱地滴灌中 利用微纳米气泡快速发生装置对灌溉水进行曝 气处理 形成微纳米气泡水 可以 提高作物根际氧含量 促进根系生长 进而增加产 量 并提高水分和肥料利用效率 微纳米气泡水不仅能够提供充足的氧气 并且其特 有的带电性 氧化性 杀菌性等使其具有特殊的生物生理活性 促进植物的生长发 育 使粮食 蔬菜 水果大幅度增产 增产率可达 15 30 微纳米气泡技术及应用领域 设施园艺 目前 无土栽培 存在 两个难 题 一是营养液容易缺氧 导致作物烂根死亡 产量下降 二是营养液的 循环利用容易滋生病原微生物 容易导致 整个栽培系统全部 染病 造成重大的经济损失 而 微纳米气泡技术将空气或者氧气溶入营养液中形成微 纳米气泡富氧水对营养液进行增氧 将臭氧溶入营养液中形成微纳米气泡臭氧水 浓 度高且杀菌更彻底 微纳米气泡技术及应用领域 土壤 基质消毒 土壤及重复利用的基质 连作 时 易带病菌 传病 病害发生难以控制 利用微纳米气泡快速发生装置将臭氧高效溶解在水中 便可制取较高浓度的微纳米气 泡臭氧水 利用 臭氧极强的氧化性 对土壤 基质进行消毒 该消毒 方法杀菌彻底 广 谱 无残留 绿色环保 微纳米气泡技术及应用领域 水产养殖 采用微纳米气泡快速发生装置溶氧 可以 提高增氧稳定性 而且溶氧值可 达 超饱和 不但能解决池塘养殖中因为缺氧而产生的鱼浮头的问题 而且可以消除有 害气体 促进水体对流交换 改善水质条件 降低饲料 的沉淀 系数 提高鱼 池 活性和 初级生产率 从而可提高放养密度 增加养殖对象的摄食强度 促进生长 使亩产大 幅度提高 充分达到养殖增收的目的 这种增氧法在未来的工厂化养殖中会 起到决定 性的增产作用 左 普通水 2年生长 右 微纳米气泡水 5个月生长 水产养殖 贝类 鱼类的生长速度提高 保鲜度提高 微纳米气泡技术及应用领域 农副产品加工 机能性的微纳米臭氧气泡水可以实现无害化的 物理 杀菌 既能保持其 株型与原质 又可以达到无菌化的目的 去除鲜果 蔬菜上附着的残留农药有更显著 的效果 从源头解决粮食蔬菜水果的污染问题 微纳米臭氧气泡水浸泡肉鸡 生肉 冻鱼 冻虾 可杀灭屠宰 运输过程中携带 的有害病菌 降解饲养过程中吸收的生物激素 抗生素 荷尔蒙等对人体有害的物 质 还可去除腥味 微纳米气泡水清洗消毒 微纳米气泡技术及应用领域 污水处理 微纳米臭氧气泡机能水同时具有臭氧的强氧化性和微纳米气泡的持久性及 高溶解性 在工业废水处理的氧化 杀菌 脱色 脱臭 透明度改善上有非常显著的 效果 并且由于臭氧本身的分解产物为氧气 进行上述处理后其残余部分对环境无污 染等诸多符合现代环保技术要求的特性 使臭氧机能水在国内外的工业废水处理行业 中日益受到重视和更广泛的应用 污水处理 微纳米气泡技术及应用领域 湖泊水体的富营养化治理 微纳米气泡 技术 是集水环境治理气浮 过滤 消毒 溶氧 为一体的高 端 水环境治理技术 可以让水体有机污染的氧化分解速度加快 尤其是配 合适当的水平方向的水体搅拌装置 可将微纳米气泡在水平方向上扩大分布范围 最 大可能的与周围水体充分混合 进行氧化反应 对水质净化的效果可以起到 重要 的效 果 这是其它净化技术所不能比的 它在根本上改变了水体环境 可让微生物的好氧 生化效率发挥到最佳状态 微纳米气泡技术及应用领域 流速测定 随着经济的发展 社会各个领域对水文测验工作提出了更多方面的要求 以多普勒便携式 在线式 流速 流量测定仪 借助水体中运动的微型颗粒间接测定水 流流速 考虑到不影响水质的条件且获得较好的跟随性 微纳米气泡是一种理想的介 质 因为微纳米气泡可以均匀分散到水体 作为反射介质效果理想 微纳米气泡技术及应用领域 洗浴保健 微纳米气泡浴 水中如果含有大量的微纳米气泡 就会降低水的透明度 颜色像牛奶一样发白 故微纳米气泡浴又称牛奶浴 水中的 微纳米 气泡 加压溶解 产生 的低音频率具有去除污垢的效果 同时低音频率更具有刺激脑内啡的产生 令人有镇 静与愉悦的感觉 此外 如果水中含有以氧气产生的超微氧气泡 当身体浸泡在这种 含高氧量的水中 可以滋养皮肤 延缓老化 达到高氧疗法之功效 并且没有任何添 加剂 符合现代人对环保及健康生活的要求 增氧灌溉 增氧灌溉 Aeration irrigation 是通过在灌溉水中加气 直接向作物根系输氧来实现根域气体环境的优 化 促进作物生长 从而获取农作物增产增收的极为节水 节能与利于环境的新型高效节水灌溉 技 术 有利于 缓解当前农业用水紧缺 将成为未来节水灌溉的发展方向之一 增氧灌溉的优势 改善根系分布 扩大根系体积 增强根系活力 提高水分利用 效率 促进肥料吸收 有机质的分解机养分利用 提高水肥利用效率 促进 作物生长 提高产量和 品质 改良 土壤 提高 土地生产力 减少灌水量 排水量和耗水量 提高降雨利用率和灌溉水利用率 从而有效减少氮磷地表径流 排放 量 增氧灌溉 张雁南 孙志龙 刘毓璟 曹兵 增氧滴灌对 灵武长枣 枣吊生长与果实品质的影响 J 北方园艺 2016 18 14 18 以 灵武长枣 为试材 采用完全随机区组设计 设置增氧浓度 CK TR1 TR2 TR3等 4个处理 分析了不同增氧灌溉 处理对 灵武长枣 生长与果实品质的影响 以确定适宜的增氧浓度 结果表明 TR2理下 枣吊长增长量较大 叶绿 素含量较高 TR3处理下 对枣吊增粗作用效果最显著 TR1 TR2处理对 提高单果质量 维生素 可溶性总糖等指 标方面作用显著 综上所述 增氧浓度为 7 0 5 mg L 1的处理能促进 灵武长枣 生长 提高果实品质 可在生产 中推广使用 CK 3 0 5 mg L 1 TR1 5 0 5 mg L 1 TR2 7 0 5 mg L 1 TR3 9 0 5 mg L 1 增氧灌溉 张文萍 姚帮松 肖卫华 邹运梅 增氧滴灌对烟草根系发育状况的影响研究 J 现代农业科技 2013 23 9 11 采用机械加气 常规滴灌和化学溶氧滴灌 3 种方式进行灌溉 研究表明 机械加气滴灌和化学溶氧滴灌可在旺长期 和现蕾期提高烟草根干重 总根数 主根数 机械加气滴灌根冠比随着烟草的生长呈现接近并递增的趋势 机械加 气滴灌方式可使烟草根系活力达到最优 根系体积扩大 不定根及细根量增多 根系活力增强 刘杰 根区加气对温室小型西瓜形态指标和产量及品质的影响 J 节水灌溉 2010 11 24 27 在日光温室地下滴灌条件下 向温室小型西瓜根区加气 1次 d 1次 2 d 1次 4 d 并以不加气的处理为对照 研究 结果表明 根区加气处理对地下滴灌条件下日光温室 小型西瓜形态指标和产量及品质产生了明显影响 3种加气频率 在产量上与对照组相比分别提高了 7 3 18 6 4 5 可溶性总糖和可溶性固形物含量提高显著 卢泽华 蔡焕杰 王健 加气灌溉对温室番茄生长及产量的影响 J 节水灌溉 2011 11 67 70 研究了加气灌溉对番茄生长发育及产量等方面的影响 结果表明 加气处理均可促进番茄生长提高产量 但优果率不 高 其中 相较于对照 相同灌水量加气灌溉对开花时间影响不大 但增高 13 90 增粗 4 13 增产 28 52 加气灌溉 条件下 kcp 0 8 更利于促进温室番茄生长 提高产量 增氧灌溉 胡德勇 增氧灌溉改善秋黄瓜生长及土壤环境的机理研究 D 湖南 湖南农业大学 2014 1 114 试验 以 秋黄瓜为研究对象 设 3个处理 处理 1 T1 为早中晚三次增氧灌概 处理 2 T2 早上一次增氧灌概 处理 3 CK 增氧灌概有利于改善耕作层 土 壤的根际氧环境 有利于秋黄瓜种子萌发 出苗整齐 在促进秋黄瓜根系生长的同时也 没有出现幼苗陡长的现象 从初花期到结瓜期 加大对秋黄瓜耕作层土壤氧气补给力度 有利于秋黄瓜 结实率 单株 瓜重及生物产量的提高 根 茎 叶 果实的干物质积累量的増加 最终实现产量显著増加 且对比结果多次增氧效 果较好 从幼苗期后加大对秋黄瓜耕作层 土 壤氧气补给力度 有利于増强秋黄瓜根系活力 增加秋黄瓜可溶性蛋白质和可溶性 糖含量 提高秋黄瓜叶片叶绿素含量 增强植株清除体内超氧自由基的能力 代谢活力和光合作用 从而改善秋黄瓜 品质 同时 对维持结瓜末期秋黄瓜的根系活力 延缓衰老也有虽著效果 且这些效果以多次增氧更为明显 增氧灌概对増加秋黄瓜盆栽 土 壤中微生物数量 微生物生物量碳和氮的积累及增强 土 壌酶活性均有促进作用 而且多 次增氧效果更好 增氧灌概够 促进秋黄瓜对 土 壤中碱解氮 速效憐 速效钟的吸收和 土 壌中有机质的分解及养分利 用 增氧灌溉 才硕 时红 潘晓华 刘方平 谢亨旺 许亚群 徐涛 微纳米气泡增氧灌溉对双季稻需水特性及产量的影响 J 节水灌溉 2017 2 12 15 微纳米气泡增氧灌溉处理的灌水量 排水量和耗水量均低于常规水灌溉处理 早 晚稻水分利用效率 耗水量 分别提高 7 78 和 8 37 降雨利用效率分别提高 6 03 和 24 58 产量分别提高 4 05 和 3 35 同时 微纳米气泡增氧灌溉具 有良好的节肥效果 2 种灌溉 W 方式和 3 种氮肥 N 用量组合试验 常规水灌溉 氮肥空白 W0N0 常规水灌溉 氮肥减量 W0N1 常规水灌溉 氮肥常规用量 W0N2 微纳米气泡水灌溉 氮肥空白 W1N0 微纳米气泡水灌溉 氮肥减量 W1N1 微纳米气泡水灌溉 氮肥常规用量 W1N2 增氧灌溉 以常规粳稻秀水 09 杂交籼稻国稻 6号和两优培九为试材 于 2007 2008年采用大田试验 研究了增氧灌溉对水稻生理特 性和后期衰老的影响 结果表明 与常规灌溉水相比 超微气泡水的溶氧量明显提高而且下降速率慢 增氧灌溉处 理 土壤氧化还原电位显著或极显著提高 有效穗数 结实率和产量显著提高 增氧灌溉处理下秀水 09和两优培九 叶 片光合速率分别较对照提高了 4 13 和 3 78 而且增氧灌溉 显著提高叶片叶绿素和可溶性蛋白质含量 气孔导度也 有较大的增加 此外 增氧灌溉处理还 增强了水稻生育后期的根系功能 提高了叶片超氧化物歧化酶活性 降低了 叶片丙二醛含量 延缓叶片衰老 延长了叶片功能期从而促进籽粒灌浆结实 朱练峰 刘 学 禹盛苗 等 增氧灌溉对水稻生理特性和后期衰老的影响 J 中国水稻科学 2010 24 3 257 263 增氧灌溉 才 硕 微纳米气泡增氧灌溉技术在水稻灌区 节水减排 中的应用研究 J 节水灌溉 2016 9 117 120 128 研究 结果表明 微纳米气泡增氧灌溉技术可以减少灌水量 排水量和耗水量 提高降 雨利用率和灌溉水利用率 从而有效减少氮磷地表径流排放量 与常规水灌溉处理相 比 早 晚稻采用微纳米气泡增氧灌溉技术分别节水 灌 水 量 7 44 和 4 46 降 雨 利 用 率 分 别 提 高 5 92 和 4 28 灌 溉 水 利 用 效 率 分 别 提 高 13 36 和 10 54 总氮排放量分别减少 8 36 和 8 12 总磷减少 27 5 和 27 27 增氧灌溉 微 纳米气泡增氧灌溉是利用微纳米 气泡快速发生 装置对灌溉水体进行曝气增氧 采用迅速提高灌溉水 体的溶解氧含量的措施来优化作物根域水气状况 从而促进作物生 长发 实现增产增收的一种新型灌 溉 技术 与传统增氧方式相比 微纳米气泡曝气技术可迅速提高灌溉水体的溶氧值 且溶氧值下降速率缓慢 对于灌溉增氧效果明显 微纳米气泡水不仅能够提供充足的氧气 并且其特有的带电性 氧化性 杀 菌性等使其具有特殊的生物生理活性 促进植物的生长发育 这都是传统的增氧方式无可比拟的 对 于微纳米气泡曝气技术增氧灌溉更为深入的研究 对于实际生产具有重要意义 张天柱 薛晓莉 杨文华 等 节水增氧灌溉 J 农家书屋 2015 10 60 61 技术及产品研发 微纳米气泡快速发生装置 微纳米气泡快速发生装置 把气体 如 空气 氧气 臭氧等 用高速旋回切割方式溶入 水中 快速 高效地制取微纳米气泡水 提高气体的溶解效率 满足对水体进行处理的要求 因此可以广泛应用于工业 农业以及生活用水的处理中 本装置成功解决了现有其他微纳米气 泡发生装置在制取微纳米气泡水过程中的速度慢 效率低等问题 是目前一种先进的微纳米气 泡水发生装置 技术及产品研发 微纳米气泡快速发生装置 增氧曲线 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100110120 OD 值 mg L 曝气时间 min 微纳米气泡发生装置增氧曲线 空气源 氧气源 空气源曝气 从低氧状态 1 8mg L 达到 饱和状态 8 2mg L 需要 90 分钟 之后溶氧缓慢 120分 钟溶氧值达 8 9mg L 氧气 源曝气 从低氧状态 1 8mg L 达到 饱和状态 8 2mg L 仅仅需 要不到 20分钟 120分钟时溶 氧值可高达 42 2mg L 水温 24 水量 5m3 水源 地下井水 空气源曝气后衰减 微纳米气泡水衰减非常缓慢 72小时后溶氧值仍有 8 3mg l 仅下降 0 5mg l 基本维持在饱 和溶氧值 8 2mg l 附近 氧气源曝气后衰减 微纳米气泡水由于溶氧值较 高 衰减幅度较大 但 72小时 后溶氧值仍然高达 26mg l 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 OD 值 mg L 时间 h 微纳米气泡水衰减曲线 空气源 氧气源 水温 24 水量 5m3 水源 曝气的地下井水 微纳米气泡快速发生装置 增溶氧值衰减曲线 技术及产品研发 技术及产品研发 研发成果 以微纳米气泡技术为核心技术 自主研发设备 10余款 根据市场应 用进行实时技术更新升级 目前共申请获得 18项专利 其中发明专利 5项 实用 新型专利 10项 外观设计 1项 软件著作权 2项 2013年被授予专利试点单位 技术及产品研发 研发成果 2015年我公司发布了微纳米气泡 TL X快速发生装置企业标准 并通 过了国家级科技成果鉴定 我公司研发的微纳米气泡 TL X快速发生装置可产生 100纳米到 10微米的气泡 专家一致认为该技术达到了国际领先水平 推广应用 广西 玉林兴业县 高效节水灌溉工程 项目地主要一黄金橘种植为主 其中 4 灌溉系统高位 蓄水池水量容积为 80m 灌水系统控制面积约为 250 亩 加强灌溉用水的管理 实行用水许可 总量控 制 定额管理 推行节水的灌溉制度 精细化管理作 物生长 建立合理的投入机制和运行管理机制 清华大学 水利信息自动化 在研究河流水动力学实验时 使用声学多普勒流 速测量仪 ADV 测定水流流速 该仪器借助 水体中运动的微型颗粒间接测定水流流速 由于 试验水体清澈 水中悬浮微粒较少 测得结果不 太理想 考虑到不影响水质的条件且获得较好的 跟随性 微气泡是一种理想的介质 推广应用 南京水利水电自动化研究所 水利信息自动化 山东海洋水文装备试验场水池高 7 5米 宽 8米 水池总长 195米 总蓄水量在 12000吨左右 项 目配置 2套 5吨 小时的微纳米气泡快速发生装置 广西玉林农业嘉年华 鱼菜共生系统 广西玉林农业嘉年华的鱼菜共生系统 应用微纳米气泡发生装置后 快速高效地提高了水体的溶解氧 完全避免了鱼菜共生系统由于高密 度鱼群以及菜类根系呼吸消耗过快 水体溶氧很快消耗殆尽 鱼类出 现缺氧死亡和菜类根系出现烂跟等问题的发生 北京农业嘉年华 营养液增氧与消毒 北京农业嘉年华的无土栽培设施 引进了我公司的微纳米气泡营养液 增氧消毒装置为营养液进行增氧消毒 用于增氧时接入氧气产生微纳 米级的高浓度氧 为植物根系提供充足氧气 用于消毒时接入臭氧产 生高浓度的微纳米臭氧气泡 能快速杀灭营养液中的病原微生物 该 装置是我公司自主知识产权产品 推广应用 北京国际都市农业科技园 土壤与基质消毒 土壤及重复利用的基质连作时易带病菌 传病 病害发生难以 控制 利用微纳米气泡土壤消毒机将臭氧高效溶解在水中 制 取较高浓度的微纳米气泡臭氧水 利用臭氧极强的氧化性 对 土壤 基质进行消毒 该装置是我公司自主知识产权产品 中国农业大学 蔬菜清洗消毒 农副产品加工方面 利用微纳米气泡的气浮效果 清洗的秽物 上浮分离而漂走 是一种节省水又环保的清洗方法 利用超细 微气泡的电性吸引污秽物而清除 一些有机系的农药残留物也 会因气泡的自我加压破裂而分解 同时利用臭氧的强氧化性可 以强力分解农药残留 我公司拥有该发明自主知识产权 推广应用 推广应用 天津湖水净化项目 合作客户 清华大学 北京大学 中国农业大学 北京工业大学 甘肃自然能源研究所 中国科学院生态环境研究中心 水利部南京水利水文自动化研究所 北京农业嘉年华 广西玉林农业嘉年华 山东惠民县鑫诚农业科技示范园 山东博兴县国丰高效生态循环农业园 北京国际都市农业科技园 无锡德莱电子科技有限公司 北京世能华奇科技发展有限公司 宁波史瑞迪科技有限公司水处理项目 新疆惠利灌溉公司增氧灌溉项目 天津市北辰区池塘治理项目 匈牙利布达佩斯大学微纳米项目 谢谢 北京中农天陆微纳米气泡水科技有限公司 地址 北京市海淀区 清华东路 17号中国农业大学东区 邮编 100083 电话 010 62310289 8006 传真 010 62312878 8007 网址 邮箱 sales