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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(lái)很大潛力。許多使用案例也證實(shí)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(duì)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(kāi)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(zhǎng)，應(yīng)用效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)超聲波振動(dòng)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(duì)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。
微納米曝氣在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的分析和應(yīng)用具體體現(xiàn)在：（1）凈化澆水用粗鹽，（2）清理蔬菜和水果上的殘留物，（3）促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育28。蔡碩等29發(fā)現(xiàn)微納米氣泡充氧灌溉技術(shù)可以降低灌溉流量、排放量和用水量，提高農(nóng)田灌溉利用率，進(jìn)而降低硝氮地表徑流消耗。繩以健等30設(shè)計(jì)方案采用活性氧微納米曝氣和催化氧化的加工工藝，氯氰菊酯、毗蟲(chóng)啉、樂(lè)果農(nóng)藥等三種常見(jiàn)化肥殘留的污泥負(fù)荷可達(dá)80%左右。周云鵬等31科學(xué)研究了微納米充氧氣泡農(nóng)田灌溉對(duì)小青菜、青菜、油麥菜生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的危害，發(fā)現(xiàn)適合水培蔬菜的充氧濃度值為10~20mg/L。
我國(guó)水源明顯不足，水環(huán)境污染問(wèn)題極為。為了更好地實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展觀，完成人與自然的和諧發(fā)展趨勢(shì)，破壞水質(zhì)恢復(fù)的分析和實(shí)踐活動(dòng)成為當(dāng)今的熱門(mén)話題。目前，鑒于湖長(zhǎng)制環(huán)境污染日益嚴(yán)重，水質(zhì)曝氣作為一種投資少、效果好的項(xiàng)目，被廣泛采用。
現(xiàn)階段，我國(guó)一般?選用的曝氣機(jī)設(shè)備，不能引起微納米級(jí)細(xì)微氣泡，溶氧率低，能耗高。微納米氣泡發(fā)生裝置可生產(chǎn)直徑在50|mm和數(shù)十納米(nm)之間的細(xì)微氣泡，可快速溶解在水中，進(jìn)一步提高溶解氧的率。該技術(shù)作為一種新型水質(zhì)曝氣技術(shù)，在水環(huán)境中具有極其廣闊的市場(chǎng)潛力。
氧在水質(zhì)中的傳遞是通過(guò)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(shí)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(shí)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(wèn)題。根本原因是微納米氣泡的面積可以合理擴(kuò)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(kuò)大1萬(wàn)倍，從而進(jìn)一步提高溶解氧的率。同時(shí)，由于氣泡細(xì)小，氣浮機(jī)性能，可長(zhǎng)期停留在污水處理中，從而達(dá)到良好曝氣實(shí)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(jìn)一步提高溶解度。
(2)超聲波:微納米氣泡因能量高而開(kāi)裂，具有很強(qiáng)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(huì)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(kāi)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(duì)水質(zhì)顆粒的吸附，可以固定和分離水質(zhì)中的有機(jī)化學(xué)懸浮固體。因此，該技術(shù)在提高溶氧的同時(shí)，也具有一定的水處理實(shí)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(shí)，所以微納米氣泡會(huì)在水中停留很長(zhǎng)時(shí)間。這一特點(diǎn)也是其融解效率相對(duì)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(jìn)行觀察，隨著電級(jí)的變化，可以看到小氣泡的正負(fù)極健身運(yùn)動(dòng)和Z型的緩慢上升。
改變微納米曝氣器的通氣量，隨空氣流量的增加，氧傳質(zhì)系數(shù)(Km)逐漸增大。標(biāo)準(zhǔn)氧傳質(zhì)效率(SOTE)隨曝氣量的增大而降低。結(jié)果表明，水溫度對(duì)KLa和SOTE均有顯著影響，隨溫度升高，PH升高先降后升，在pH=7.2時(shí)達(dá)到小。隨著NHQ的增加，曝氣組比例降低，且隨濁度增加而增加。SOTE值隨溫度的升高而增大，與微孔曝氣組的趨勢(shì)一致，但其值小于微納米曝氣組。與SOTE相比，微納米曝氣比SOTE對(duì)通氣量的變化更為敏感。
新開(kāi)發(fā)的微納米曝氣充氧設(shè)備是指比較其他微納米曝氣充氧設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)?？茖W(xué)研究新型微納米曝氣充氧設(shè)備的功能測(cè)試，獲得新型微納米曝氣充氧設(shè)備的性能參數(shù)，并與市場(chǎng)上曝氣設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行比較。對(duì)新型微納米曝氣充氧設(shè)備的河段進(jìn)行模擬計(jì)算，獲得內(nèi)部河段的工作壓力、流速、相同的實(shí)際標(biāo)值變化，并分析其原因，為事后的改進(jìn)提供基本的理論支持點(diǎn)。模擬計(jì)算可以降低經(jīng)濟(jì)成本，節(jié)約原材料，穩(wěn)定性大。利用新型微納米曝氣充氧設(shè)備和曝氣盤(pán)曝氣設(shè)備，對(duì)水污染控制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究，比較兩種設(shè)備對(duì)污染物的污泥負(fù)荷，分析水質(zhì)中細(xì)菌的變化。后，根據(jù)基本建設(shè)示范項(xiàng)目，分析示范項(xiàng)目中設(shè)備系統(tǒng)軟件的建設(shè)成本，比較其他水污染處理方法的成本，確保新型微納米曝氣充氧設(shè)備的優(yōu)勢(shì)。后對(duì)試驗(yàn)探究的效果進(jìn)行總結(jié)分析，對(duì)下一步的分析進(jìn)行展望。新型微納米曝氣設(shè)備與SBR系統(tǒng)軟件緊密結(jié)合仿真模擬解決水污染控制，不僅充分發(fā)揮微納米曝氣設(shè)備激光切割優(yōu)化和高溶解氧優(yōu)勢(shì)，還具有SBR系統(tǒng)軟件間歇曝氣降低運(yùn)行成本，實(shí)驗(yàn)效果，為曝氣設(shè)備的應(yīng)用和推廣提供基本理論支持。
微納米曝氣組成微生物菌種技術(shù)對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)性分別為22.4%.5.5%.3.8%。積聚物微生物菌種共檢測(cè)22.113屬，曝氣前后對(duì)比，積聚物中有益菌變菌門(mén)成分增加26.42%，厚壁菌門(mén)成分增加5.25%，而標(biāo)有水體富營(yíng)養(yǎng)化的綠彎菌門(mén)成分減少9.51%，酸鏈球菌門(mén)成分減少5.82%，球菌門(mén)成分減少8.16%，其他類別成分彈性系數(shù)較低。
納米氣泡是指孔徑為0.1.50微m的氣泡，在10微m中稱為micro-bubble，在20世界90時(shí)代，日本生物學(xué)家開(kāi)始為水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域開(kāi)發(fā)微納米氣泡35。1991年，Ketkar等36對(duì)沉淀氣泡技術(shù)進(jìn)行了科學(xué)研究，豐富多彩，提高了微納米氣泡的出現(xiàn)方式?，如電解鹽水、充壓融化、切割等37o。
科研人員發(fā)現(xiàn)，由于微納米氣泡規(guī)格小的特點(diǎn)，表現(xiàn)出與一般氣泡不同的多種特點(diǎn)，使氣泡在水質(zhì)中的溶解氧更，對(duì)浮顆粒的剝離有更好的實(shí)際效果，對(duì)污染源的分解力。
微納米氣泡的關(guān)鍵特點(diǎn)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(guò)程中會(huì)繼續(xù)收攏，終在水中融化消退。汪敏剛等I38對(duì)微納米氣泡為人眼所見(jiàn)的乳白色出現(xiàn)時(shí)間(關(guān)鍵以微米氣泡為主)進(jìn)行了反復(fù)準(zhǔn)確測(cè)量求平均值的科學(xué)研究，測(cè)量數(shù)據(jù)顯示微納米氣泡在水中的懸浮時(shí)間為5分鐘左右。
(I)
微納米氣泡頁(yè)面會(huì)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(huì)吸引帶正電的正離子(如H+)，在表面正電荷的正離子層周?chē)a(chǎn)生正電荷，這也是微納米氣泡頁(yè)面的雙電層結(jié)構(gòu)39，如圖0-2所示。雙電層促進(jìn)氣泡之間的排斥，使氣泡無(wú)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。
