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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）促進作物生長發(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，進而降低硝氮地表徑流消耗。繩以健等30設(shè)計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、毗蟲啉、樂果農(nóng)藥等三種常見化肥殘留的污泥負荷可達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。
我國水源明顯不足，水環(huán)境污染問題極為。為了更好地實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展觀，完成人與自然的和諧發(fā)展趨勢，破壞水質(zhì)恢復(fù)的分析和實踐活動成為當(dāng)今的熱門話題。目前，鑒于湖長制環(huán)境污染日益嚴重，水質(zhì)曝氣作為一種投資少、效果好的項目，被廣泛采用。
現(xiàn)階段，我國一般?選用的曝氣機設(shè)備，不能引起微納米級細微氣泡，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)之間的細微氣泡，可快速溶解在水中，進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潛力。
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電，很難將氣泡融為一體，在水質(zhì)中會產(chǎn)生非常茂密細致的氣泡，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。
微納米曝氣組成微生物菌種技術(shù)實施三年后，改善了水利樞紐的各項水質(zhì)指標(biāo)，對碳、氮、磷的環(huán)境污染有很強的減少作用。水質(zhì)總磷遠低于高錳酸鹽指數(shù)，促進了水氮/磷比的提高，有利于藍藻的減少。微納米曝氣融合微生物菌種強化技術(shù)有效應(yīng)用于恢復(fù)水利樞紐水體富營養(yǎng)化水質(zhì)，本實驗科學(xué)研究結(jié)果為水體富營養(yǎng)化水利樞紐水體改善提供參考。
微納米曝氣組成微生物菌種技術(shù)改善水利樞紐水質(zhì)?？茖W(xué)研究結(jié)果表明，在實施微納米曝氣的幾年內(nèi)，曝氣區(qū)表面溶氧平均值為9.5mg/L，而非曝氣區(qū)為8.7mg/L。在底層水質(zhì)中，曝氣區(qū)平均值為8.8mg/L，非曝氣區(qū)平均值為7.8mg/Lo。2018年溶氧平均值為8.9mg/L，2019年升至9.6mg/L。水利樞紐pH值變化區(qū)域為7.04~8.61o，水質(zhì)清晰度從上下游水質(zhì)清晰度不到1m，再到曝氣區(qū)域為1m1.5m。2018年清晰度平均值為1m，2019年清晰度平均值提高到1.1m。水利樞紐上下游非曝氣區(qū)高錳酸鹽指數(shù)均為1.06mg/L；曝氣區(qū)二期和中下游高錳酸鹽指數(shù)均為0.92mg/L；2018年曝氣區(qū)一、三期高錳酸鹽指數(shù)均為0.88mg/Lo，2019年降至0.94mg/L。水利樞紐上下游非曝氣區(qū)總磷值為0.57mg/L，曝氣區(qū)二期和中下游總磷值為0.039mg/L；曝氣區(qū)一、三期總磷值為0.033mg/L。2018年總磷濃度值平均值為0.044mg/L，2019年總磷濃度值平均值降至0.042mg/Lo水利樞紐上下游非曝氣區(qū)可溶活力磷平均值為0.010mg/L；曝氣區(qū)二期和中下游可溶活力磷平均值為0.008mg/L；2018年曝氣區(qū)一、三期可溶活力磷平均值為0.007mg/L，2019年SRP平均值為0.008mg/L。水利樞紐上下游非曝氣區(qū)葉綠素a均值為8.27ugL；曝氣區(qū)二期和中下游葉綠素a均值為6.17ug/L；曝氣區(qū)一、三期葉綠素a均值為4.30ug/L。2018年葉綠素a總平均值為6.45ug/L，2019年總平均值降至6.04ug/L。曝氣區(qū)二期藻類總產(chǎn)量減少率為22.1%；曝氣區(qū)一、三期藻類總產(chǎn)量減少率為34.5%，春季藻類總產(chǎn)量減少率為27.1%；夏季藻類總產(chǎn)量減少率為31.9%；冬季藻類總產(chǎn)量減少率為25.9%。夏季藻類植物總產(chǎn)量較高，因此減少率也較高，其次是春季和冬季。藻類總產(chǎn)量的平均減少率為28.3%，藍藻的平均減少率為33.9%，藻類的平均減少率為34.4%，硅藻泥的平均減少率為18.7%o微納米曝氣成分。微生物菌種技術(shù)對不同類型的藻類有一定的減少作用。2018年藻類總進化率平均為7.2x106cels/L，2019年藻類總進化率平均降至7.1*106cels/L。
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時代，日本生物學(xué)家開始為水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域開發(fā)微納米氣泡35。1991年，Ketkar等36對沉淀氣泡技術(shù)進行了科學(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，表現(xiàn)出與一般氣泡不同的多種特點，使氣泡在水質(zhì)中的溶解氧更，對浮顆粒的剝離有更好的實際效果，對污染源的分解力。
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電的正離子(如OH-)，產(chǎn)生表面正電荷的正離子層；空氣負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。
