前进时，螺旋桨搅动河水，翻起大量气泡，然而，螺旋桨并未向河道中鼓气，却有气泡冒出，其主要原因是：

·螺旋桨高速旋转；

·船体移动过程中，造成水下螺旋桨区域真空，后方河水来不及填充该区域；

在以上两种作用下，导致该区域压强迅速变小，而使得河水的沸点迅速变低，从而河水汽化，因此局部区域形成海水沸腾现象。

沸腾时，形成了大量的细小的空泡，即内部为真空，外部为水膜，水包真空泡，空泡形成后，迅速变小，最终消失，然后在空泡消失的瞬间，释放出大量的能量。

2.潜艇

军事专家在潜艇使用过程中发现，潜艇螺旋桨，在使用1-2年后，螺旋桨桨叶上产生小弹坑一样的孔，潜艇航速也很难提升，即使更换各种材质的螺旋桨，也无可避免出现该种情况。经各国专家经过研习后，一致认定了一种现象「空泡」，即潜艇在海水中高速前进，螺旋桨高速运转，在螺旋桨周围形成了大量的空泡。

在空泡爆炸的瞬间，产生巨大的能量同时，腐蚀了螺旋桨，因此，潜艇经过一段使用后，需对螺旋桨进行保养甚至更换。而潜艇速度越快，螺旋桨转速越高，形成的空泡数量越多，潜艇需要克服的空泡阻力越大，因此，在空泡形成后，潜艇较难提速。

3．超空泡导弹

前苏联军事专家，已研究出海底超空泡鱼雷导弹，在空气中，阻力约为水中的1/900，如若在海水中鱼雷导弹四周通过气体包围，导弹航速将大大增加。

其原理即在鱼雷顶部装置空泡发生器，不断释放空泡包裹导弹，最终在海水中速度可达到100节，约185公里每小时。

4．小结

空泡普遍存在于生活之中，无论其应用于民用还是军用，该现象产生的要素有二：

·螺旋桨高速旋转

·形成瞬时的真空区域

空泡消失瞬间，产生巨大的能量，能腐蚀最耐用的螺旋桨上的材料，说明空泡能量足以空化或腐蚀所有的物质。

5.LAN技术原理

鉴于以上，利用空泡效应，我公司研发出新型技术，LAN，用以处理VOCs废气，其基本原理，利用空泡发生装置，在密封空间内，释放出大量的纳米空泡，与VOCs废气发生反应，纳米空泡与VOCs充分接触后，一方面将VOCs由气相捕捉至液相，随即，空泡破裂，产生的巨大能量强行矿化VOCs，从而达到去除废气中的VOCs的目的。

二.LAN技术介绍

1.微纳米空泡介绍

微纳米级空泡，使水分子的原子团变的更小、超微细气泡中的氧容易溶入原子团的间隙中，同时氧分子打破了水的界面使超微细气泡更容易溶入水中；水分子团始终进行著「布朗运动」，不断地进行不规则【布朗运动：1827年，苏格兰植物学家R·布朗发现水中的花粉及其它悬浮的微小颗粒不停地作不规则的曲线运动，称为布朗运动】冲撞。在「布朗运动」的同时，超微细气泡也沉降、破裂；超微细气泡的会合期【超微细气泡的寿命】最长可为24天左右。在大量超微细气泡在与异味气体结合时破裂，瞬间产生巨大能量【约3微秒时间】，破裂时产生一定能量的超声波（水能量波）、并产生大量的羟基自由基（目前公认的最强氧化基团）。

基于以上原理，我们将此技术治理废气，微纳米空泡能起到捕捉并分解VOC及异味分子。

2.微纳米空泡发生装置

本次技术核心技术在于微纳米空泡发生装置，如下示意图：

图1 微纳米空泡发生装置示意图

·文丘里发生器

喷淋水由水泵高速泵入该装置，在文丘里装置内，水流速度进一步加速，进入螺旋桨。

·螺旋桨

经文丘里加速后，进入螺旋桨，此时，形成类似於潜艇工作方式，水流高速由螺旋桨甩出，螺旋桨高速旋转，螺旋桨处形成瞬时真空，大量空泡在此区域形成，随即在释放口高速射出。

2.2.2微纳米空泡与普通气泡区别

图2 微纳米空泡与普通气泡区别

图3 微纳米空泡的压坏现象

2.3 微纳米空泡小试实验

2.3.1 微纳米空泡粒径实验

蒸留水　　水圧约0.63MPa

图4 空泡粒径分布图

经微纳米空泡发生器后，60%气泡粒径在30微米以下。以普通工业用喷嘴水珠直径8mm，普通喷嘴一滴水，表面积为50.24mm2，体积为268mm3，以平均粒径30um计算微纳米空泡，普通一滴水容积268mm3，单个纳米微气泡容积14130um3，可容纳19000000个纳米微气泡，单个微纳米气泡比表面积2826um2，总计比表面积2826*19000000um2=53694mm2。

微纳米气泡样图

图6微纳米空泡设备样图

工作方式：

废气由底部进入设备，高压泵由底部水箱将水抽入微纳米空泡发生装置，形成空泡，空泡粒径分布在2-50um，可将大部分废气的有机污染物捕捉，同时，空泡破裂，破裂同时发生压坏现象，将附著于空泡表面的有机污染物彻底矿化，生成二氧化碳和水，少部分未矿化的有机物随水流进入水箱，经净化的废气由设备顶部排出。

三、LAN技术应用对象

综合以上，LAN技术对COD，VOCs及氨氮类等有机化合物处理，且处理对象无选择性，具体如下表所示：

表1 LAN技术应用对象

环保类别

领域

技术特点

备注

废水

印染脱色

氧化染料中显色基团，达到脱色目的

铜氨蚀刻液除氨氮

空泡负电与氨氮附著后，氧化，彻底氧化氨氮

高盐废水

不受高盐分影响

废气

家具厂

线路板厂

印刷厂

矿化大部分VOCs，少部分进入循环水中

维护保养简单可行

微纳米空泡技术中试实验

4.1 中试机

表3 LAN中试机参数

4.2 现场中试情况

4.2.1 现场图片

下图为现场中试图片

图7 广州黄埔区某大型线路板多层板印刷企业

实验情况

中试第三方监测数据

表2 中试数据

监测进气风量

202m3/h

设备运行时间

168小时

进气VOCs浓度

223mg/m3

出气VOCs浓度

13.2mg/m3

设备运行初始时间

2017.05.01

废气取样时间

2017.05.08

取样时间

循环水COD

13mg/L

2017.05.02

空白，自来水

216mg/L

2017.05.04

419mg/L

2017.05.06

658mg/L

2017.05.8

第三方监测报告

监测数据分析

1.废气

在连续7天的运行168小时状况下，最终取样，在进气浓度达到223mg/m3，情况下，排气浓度VOCs仍可持续稳定低至13.2mg/m3，VOCs去除率高达95%，从其废气成分分析，主要含有丁酮丙酮类易溶于水的有机污染物，并有少量的三苯和非甲烷总烃，考虑到微纳米空泡不仅有高于普通喷淋200倍的比表面积，同时伴随有空化效果，该类废气达到95%去除率，属于正常现象。

2.废水

从循环水的COD监测来看，COD呈递增状况，大部分（95%）的VOCs被微纳米空泡捕捉，伴随著空泡的破裂，捕捉的VOCs被空化，但仍有部分进入循环水中，因此引起循环的COD上升。

循环水COD计算

7天内，VOCs总量

202*24*7*223=7.6kg

取丙酮，折算COD

7.6*2.2=16.7kg

丙酮含量最大，1kg丙酮约合2.2kgCOD

废气去除率

95%

进入循环水及空化的COD总量Q2

Q2=Q1*95%=15.8kg

循环水中实测COD浓度

658mg/L

循环水中实际COD总量

130L*658mg/L=0.09kg

若无空化作用，理论循环水COD

120000mg/L

微气泡空化的COD

15.8-0.09=15.7kg

微气泡对总COD去除率

15.7/16.7=94%

1.微气泡对废气的污染物的空化作用确实存在，否则，循环水中理论COD浓度应高达120000mg/L，而实测，仅有658mg/L；

中试结论

1）微气泡对该线路板厂的多层板印刷工序产生的废气，去除效果显著，去除率可高达95%；

2）废气持续稳定达标排放；

3）通过监测喷淋水的COD，根据物料守恒原理，微纳米空泡技术的压坏现象确实存在，能去除废水中95%的有机污染物；

4）喷淋水经一段时间后，需进行处理后，主要去除水中粘性物质，可再回用至水箱中，当循环多次后，循环水不再适用，建议当作零星废水转移，不增加厂内废水处理负担。

五.微纳米空泡（LAN）与传统技术对比

进气浓度以300mg/m3，计，24小时运行，最终排气浓度以50mg/m3计

每万方风量计

LAN技术

活性炭

备注

投资成本

25万/10000m3

6万/10000m3

技术参数

2组微纳米空泡发生装置，2台高压水泵，1台不锈钢塔

1吨活性炭，活性炭饱和吸附量0.3kg/kg，吸附总量300kg，每小时吸附的VOCs量为2.5kg

以市场上最好最优的活性炭计量

更换周期

180天，循环水委外

5天更换活性炭

每年运行费用清单

1.电耗

4.4kw*24*365=38544kwh

电费=38544*0.8=30835元

新活性炭

5000元

不计引风机电耗在内

循环水零星废水委外周期

180天

更换人工费

1000元

周期内，循环水处理周期

7天

饱和活性炭委外费用

3500元

一年内，循环水处理次数

51次

每次更换费用总计

9500元

一年内循环水总量

102吨

每年更换次数

73次

循环水吨水处理费用

200元/吨

每年活性炭费用

693500元

2.循环水处理费用

20400元

含1名兼职人员费用

3.污泥当作零星费用委外费用

102*0.1*800=8160元

4.循环水当作零星废水委外费用

4*800=3200元

运行费用合计

62595元

693500元

使用寿命

5年

五年投资费用

562975元

3527500元

每年投资费用

112595元

705500元

说明：在同等达标排放基础上，LAN一次性投入费用贵，但其运行费用仅为活性炭的16%，且不会有活性炭二次污染问题出现

微纳米空泡（LAN）结论

1.微纳米空泡技术是一种军工技术工业化应用，其利用文丘里及螺旋桨的有效融合，产生了空泡。

2.空泡在废气处理中，比表面积为普通气泡的200倍以上，因此有著良好的污染物捕捉能力，同时由于空泡存在，在空泡破裂瞬间，释放出大量能量，能够矿化有机废气，生成二氧化碳和水分子，微纳米空泡技术能够对VOCs废气有效处理，并且能够持续稳定达标排放；

3.微纳米空泡技术对有机物的有效捕捉和氧化作用，使得循环水更换周期延长，再辅以循环水废水处理，大大延长了循环水循环周期；

4.微纳米空泡技术是一种将废气中的污染物全方位考虑气水污泥多位考虑的废气处理技术，因此能够彻底解决VOCs废气问题。

5.与传统废气技术相比，其具有一次性投资费用高，但后期运行费用省的特点。