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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(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。
微納米曝氣改善水體的主要作用。
溶解氧是清潔水質(zhì)的主要原因之一。高溶解氧有利于溶解水環(huán)境中的各種污染源，使水質(zhì)迅速凈化；相反，溶解氧低，水質(zhì)中的污染物溶解緩慢。微納米曝氣技術(shù)對(duì)改善水體有以下幾個(gè)方面。
(1)去除有機(jī)化合物的破壞和黑臭:由于微納米氣泡停留性強(qiáng)，可以帶來更充分的O2。在豐富多彩的好氧細(xì)菌標(biāo)準(zhǔn)下，有機(jī)化合物的環(huán)境污染指標(biāo)值COD和BOD顯著降低，黑臭消退。同時(shí)，去除了水質(zhì)底部有機(jī)化合物溶解引起的甲烷氣體、氯化氫等有害有害物質(zhì)。
（2）降低水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)鹽成分：由于微納米氣泡具有較強(qiáng)的氣浮機(jī)性、停留性和擴(kuò)散性，其升果較弱。水質(zhì)加氧后，可合理抑制河底綠膿桿菌有機(jī)溶解的全過程，減少水下氮和磷營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放。
(3)去除藻類藍(lán)藻水華:微納米曝氣具有很強(qiáng)的復(fù)氧作用，可以改善水生生物的生活條件，進(jìn)而控制藻類的生長(zhǎng)發(fā)育。
（4）提高水綠化和清晰度：環(huán)境污染水質(zhì)中的各種無機(jī)物和有機(jī)化學(xué)懸浮固體、活浮植物和死亡遺骸、大中型水生花渣、溶解生物渣是危害水綠化和透明度的關(guān)鍵化學(xué)物質(zhì)。微納米曝氣能更合理地促進(jìn)水生生物的生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而降低水土有機(jī)質(zhì)，顯著提高水質(zhì)清晰度，改善水綠色。
減少污泥內(nèi)源性環(huán)境污染:微納米曝氣充氧后，湖長(zhǎng)制(5)底泥表面氧含量增加，好氧微生物菌種主題活動(dòng)加強(qiáng)。根據(jù)生物排泄的全過程，促進(jìn)污泥有機(jī)化學(xué)污染物的溶解，逐步完善無機(jī)物化底泥土壤層，阻隔內(nèi)源性環(huán)境污染。
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。
微米級(jí)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(gè)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(dá)到90%以上。
我國(guó)對(duì)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(jí)曝氣已逐漸應(yīng)用于國(guó)內(nèi)一些項(xiàng)目，并取得了良好的治理效果。
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(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(jìn)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。
