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微納米氣泡引起的羥基自由基還原性高，給飲用水消毒和液體表面清潔帶來很大潛力。許多使用案例也證實了該技術(shù)的有效殺菌和成本低廉。Sumikura等24研究了活性氧微納米氣泡對大腸埃菌的消毒殺菌作用，獲得了活性氧的消毒殺菌效果。微微納米氣泡產(chǎn)生的振波是導(dǎo)致?大腸埃希菌降解的主要因素。Chen等25產(chǎn)品開發(fā)了一套活性氧微納米氣泡發(fā)生裝置，用于淋浴消毒，避免病原菌生長，應(yīng)用效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)超聲波振動法。Broekman等26研究發(fā)現(xiàn)，微納米氣泡在高頻節(jié)能超音波應(yīng)用中可以有效消除附著在固體化學(xué)物質(zhì)表面的細(xì)菌和藻類。Tian等27科學(xué)研究了微納米氣泡對陶氏反滲透膜積垢的清洗效果，發(fā)現(xiàn)回轉(zhuǎn)曝氣清洗效果優(yōu)于空隙式。
微納米氣泡發(fā)生裝置主要由發(fā)生裝置、微納米曝氣頭和連接管組成。由曝氣頭根據(jù)循環(huán)泵充壓。在離心作用下，使其內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)，氣體根據(jù)進氣口進入負(fù)壓區(qū)，在罐體內(nèi)部分為附近的液體帶和核心汽體帶，由高速運行的氣石排氣部下氣體勻稱切成直徑5~30|^m的微納米氣泡。由于氣泡微妙，不會受到水中氣體溶解的危害，不會受到溫度、工作壓力等外部標(biāo)準(zhǔn)的限制，可長期停留在污水處理中，具有的氣浮機實際效果。
氧在水質(zhì)中的傳遞是通過氣體和廢水中的O2濃度梯度將O2從致密氣體遷移到低密度廢水中，因此O2濃度梯度和接觸范圍確定了曝氣的實際效果。在O2濃度梯度不變的標(biāo)準(zhǔn)下，氣水接觸總面積是決定曝氣實際效果的主要因素。
微納米氣泡技術(shù)合理解決了水質(zhì)中氣泡接觸總面積的問題。根本原因是微納米氣泡的面積可以合理擴大。例如，0.1cm的大氣泡可以分散成100nm的微氣泡，其面積可以擴大1萬倍，從而進一步提高溶解氧的率。同時，由于氣泡細(xì)小，氣浮機性能，可長期停留在污水處理中，從而達到良好曝氣實際效果的目的。
由于微納米氣泡發(fā)生裝置的原理和氣泡尺寸與基本曝氣設(shè)備有很大不同，因此該設(shè)備形成的微納米氣泡具有以下特性。
水解狀況:水中汽體的溶解性受壓力危害大于(1)，但電解質(zhì)溶液的離子化水可以在融入的微納米氣泡表面產(chǎn)生兩層電離子，并隨著面積的不斷減小而大幅收攏，可以抑制氣泡中汽體的釋放，進一步提高溶解度。
(2)超聲波:微納米氣泡因能量高而開裂，具有很強的作用。
(3)通電性:微納米氣泡表面含有負(fù)電，很難將氣泡融為一體，在水質(zhì)中會產(chǎn)生非常茂密細(xì)致的氣泡，不容易像基本氣泡一樣結(jié)合膨脹開裂。微納米氣泡的表面電位差一般為-30~-50mV，能吸收水質(zhì)中含有正電荷的化學(xué)物質(zhì)。利用表面正電荷對水質(zhì)顆粒的吸附，可以固定和分離水質(zhì)中的有機化學(xué)懸浮固體。因此，該技術(shù)在提高溶氧的同時，也具有一定的水處理實際效果。
(4)停留性:微納米氣泡在水質(zhì)上升得很慢，像香煙一樣彌漫在水中。比如10prn氣泡以100m/s的速度升高，在水質(zhì)上升高1m需要3小時，所以微納米氣泡會在水中停留很長時間。這一特點也是其融解效率相對較高的關(guān)鍵。這種停留的形成不僅與氣泡細(xì)水的浮力降低有關(guān)，還與其電荷有關(guān)。如果選擇電極進行觀察，隨著電級的變化，可以看到小氣泡的正負(fù)極健身運動和Z型的緩慢上升。
微米級曝氣在日本的應(yīng)用較早，不僅用于工業(yè)廢水、河流治理，還用于養(yǎng)殖.畜牧.食品工業(yè)等行業(yè)，在河道及湖泊凈化等方面的研究與應(yīng)用，已有70多個研究和應(yīng)用案例。2008年，Shaip公司將微納米曝氣技術(shù)與微生物技術(shù)相結(jié)合，處理一家日流量在200m3左右的污水廠，取得了良好的效果，使TN去除率達到90%以上。
我國對微納米曝氣技術(shù)的研究起步較晚，但隨著其技術(shù)交流和應(yīng)用的不斷開放，微納米級曝氣已逐漸應(yīng)用于國內(nèi)一些項目，并取得了良好的治理效果。
利用微納米曝氣技術(shù)，在廣州白云湖水質(zhì)改造工程中，采用微納米曝氣技術(shù)，使湖的上游進水水質(zhì)得到明顯改善，曝氣裝置對水體的溶氧改善效果良好，曝氣地點下游水體的溶氧狀況有很大改善，整個下游水體DO提高3Mmg/L，各水質(zhì)指標(biāo)均有所提高，相關(guān)研究表明，泡的大小與停留時間成正比"。范海濤“J”等研究發(fā)現(xiàn)，微孔曝氣也可以產(chǎn)生較小的氣泡，但在氣泡上升過程中可能發(fā)生合并，使得氣泡變大，從而間接降低了氣泡比表面積，從而使比表面積變小，從而受到浮力的影響，使水泡更快地排出水面。減少了氣泡在水中的停留時間，對氣液氧傳質(zhì)不利。
除用于湖泊.河道的治理外，國內(nèi)外很多學(xué)者也將微納米曝氣在其它領(lǐng)域進行相關(guān)研究。通過對一靜態(tài)旋流微氣泡浮選柱的使用條件的優(yōu)化，并對含含水的廢水進行了處理，結(jié)果表明，微泡懸浮柱對含油廢水的去除率達到90%以上。對于生物凈化作用，米歇森等網(wǎng)對用微生物與微納米曝氣法混合后，注入土壤間隙，以降解土壤中二甲苯。試驗結(jié)果表明，微納米粒曝氣可以提高微生物的活性，經(jīng)處理后二甲苯濃度基本被去除，微納米泡在土壤中維持較長時間，菌株的作用也更加持久。Hotta等利用微米級曝氣法在海洋環(huán)境中進行了海體底泥污染試驗。研究結(jié)果表明，微納米泡不僅能有效地消除底泥中的污染物，而且能增強污泥中的細(xì)菌活性，提高污泥的持續(xù)污染能力。將微泡氣浮與普通氣浮工藝相比較，采用微泡氣浮和普通氣浮工藝，對含油餐飲廢水進行預(yù)處理，在相似條件下，微泡氣浮技術(shù)具有較好的氣浮性能和較高的去除率。可見，微納米粒曝氣在曝氣技術(shù)上有一定的性，但微納米曝氣技術(shù)在實際應(yīng)用中要把水體和氣體混在一起才能曝氣，怎樣才能更好地推廣微納曝氣技術(shù)，也是當(dāng)前研究的熱點。
曝氣技術(shù)的相關(guān)科學(xué)研究在已經(jīng)進行了40多年，投資小，效果好。5o曝氣技術(shù)廣泛應(yīng)用于的水污染治理中，作為水質(zhì)原點的修復(fù)技術(shù)。根據(jù)缺乏自凈能力的水污染治理，曝氣加氧可以修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)和水質(zhì)凈化6o溶氧進入水質(zhì)，可以氧化發(fā)臭化學(xué)物質(zhì)，合理緩解或減少黑臭。水質(zhì)中溶解氧水平的提高可以鈍化處理污泥，抑制污泥中高錳酸鹽指數(shù)和磷的釋放，空氣氧化或溶解表面污泥中的恢復(fù)化合物，從而在表面堆積物表面產(chǎn)生以兼性細(xì)菌為主導(dǎo)的自然環(huán)境，促進好氧細(xì)菌的繁殖，抑制厭氧發(fā)酵微生物菌種和好氧溶解水環(huán)境中的有機化合物。曝氣復(fù)氧了水環(huán)境中有氧的自然環(huán)境，提高了水質(zhì)中細(xì)菌的數(shù)量和活力，從而促進了微生物菌種對受損成分的攝入，減輕了環(huán)境污染負(fù)荷，有利于建立細(xì)菌和藻類相互依存管理體系7o。
微納米曝氣組成微生物菌種技術(shù)對水利樞紐堆積物的改善作用?？茖W(xué)研究結(jié)果表明，曝氣區(qū)S3的相對性比附近非曝氣區(qū)S2和S4的TP降低了11.6%和2.7%，曝氣區(qū)S5的相對性比非曝氣區(qū)S4的TP降低了32%。S3.S5和S6在曝氣危害地區(qū)的相對性分別為23.0%.18.0%.10.3%。S3.S5和S6在曝氣危害地區(qū)的相對性分別為22.4%.5.5%.3.8%。積聚物微生物菌種共檢測22.113屬，曝氣前后對比，積聚物中有益菌變菌門成分增加26.42%，厚壁菌門成分增加5.25%，而標(biāo)有水體富營養(yǎng)化的綠彎菌門成分減少9.51%，酸鏈球菌門成分減少5.82%，球菌門成分減少8.16%，其他類別成分彈性系數(shù)較低。
微納米氣泡的關(guān)鍵特點如下：
(I)
微納米氣泡體積比一般氣泡小很多，水的浮力也小，所以上升緩慢，納米氣泡在上升過程中會繼續(xù)收攏，終在水中融化消退。汪敏剛等I38對微納米氣泡為人眼所見的乳白色出現(xiàn)時間(關(guān)鍵以微米氣泡為主)進行了反復(fù)準(zhǔn)確測量求平均值的科學(xué)研究，測量數(shù)據(jù)顯示微納米氣泡在水中的懸浮時間為5分鐘左右。
(I)
微納米氣泡頁面會吸引帶負(fù)電的正離子(如OH-)，產(chǎn)生表面正電荷的正離子層；空氣負(fù)離子會吸引帶正電的正離子(如H+)，在表面正電荷的正離子層周圍產(chǎn)生正電荷，這也是微納米氣泡頁面的雙電層結(jié)構(gòu)39，如圖0-2所示。雙電層促進氣泡之間的排斥，使氣泡無法相互結(jié)合，氣泡在溶液中的均勻分布40o雙電層正電荷引起的電位差。Z電位差越高，吸附功能越高。
