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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(lèi)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。
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(lái)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(guò)程，減少水下氮和磷營(yíng)養(yǎng)鹽的釋放。
(3)去除藻類(lèi)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(lèi)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(wú)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(guò)程，促進(jìn)污泥有機(jī)化學(xué)污染物的溶解，逐步完善無(wú)機(jī)物化底泥土壤層，阻隔內(nèi)源性環(huán)境污染。
除用于湖泊.河道的治理外，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者也將微納米曝氣在其它領(lǐng)域進(jìn)行相關(guān)研究。通過(guò)對(duì)一靜態(tài)旋流微氣泡浮選柱的使用條件的優(yōu)化，并對(duì)含含水的廢水進(jìn)行了處理，結(jié)果表明，微泡懸浮柱對(duì)含油廢水的去除率達(dá)到90%以上。對(duì)于生物凈化作用，米歇森等網(wǎng)對(duì)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(yàn)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(zhǎng)時(shí)間，菌株的作用也更加持久。Hotta等利用微米級(jí)曝氣法在海洋環(huán)境中進(jìn)行了海體底泥污染試驗(yàn)。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(qiáng)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(duì)含油餐飲廢水進(jìn)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?？梢?jiàn)，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(shí)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(diǎn)。
曝氣技術(shù)的相關(guān)科學(xué)研究在已經(jīng)進(jìn)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(diǎn)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jìn)了微生物菌種對(duì)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(lèi)相互依存管理體系7o。
微納米曝氣組成微生物菌種技術(shù)實(shí)施三年后，改善了水利樞紐的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)，對(duì)碳、氮、磷的環(huán)境污染有很強(qiáng)的減少作用。水質(zhì)總磷遠(yuǎn)低于高錳酸鹽指數(shù)，促進(jìn)了水氮/磷比的提高，有利于藍(lán)藻的減少。微納米曝氣融合微生物菌種強(qiáng)化技術(shù)有效應(yīng)用于恢復(fù)水利樞紐水體富營(yíng)養(yǎng)化水質(zhì)，本實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究結(jié)果為水體富營(yíng)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)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(lèi)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。
還原性強(qiáng)
微納米泡破裂后，由更高濃度的正離子氣-水分子聚集的機(jī)械能在一瞬間釋放出來(lái)，使H2O溶解形成具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·0H)I3"]。Zhang等四在衰減系數(shù)全反射傅里葉變換紅外光譜技術(shù)(ATR-IR)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)，一旦破裂，高能的納米氣泡破裂，在水中生成大量的羥基自由基(2.07V)，具有很強(qiáng)的氧化能力(2.07V)，能夠氧化分解有機(jī)物，凈化處理水體。
(VI)的氧對(duì)流換熱。
隨著微納米泡直徑的減小，氣泡的比表面積繼續(xù)增大，界面張力促使內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)壓力不斷增大，使得大量的O2按照氣-水相界面融入水相培土壤。由于氣泡存在于水中的時(shí)間較長(zhǎng)，氣體與藥液接觸的時(shí)間越長(zhǎng)，而且氣泡堆積密度越大，促使氣體接觸液面的距離也隨之?dāng)U大，O2的使用率因此提升"I。
