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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(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。
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對通氣量的變化更為敏感。
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(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(xiàng)目，并取得了良好的治理效果。
用微納米曝氣法進(jìn)行的植物浮床處理河道支溪水氮化試驗(yàn)表明，微納米級曝氣浮床技術(shù)對河道底泥進(jìn)行了脫氮試驗(yàn)，結(jié)果表明：微納米級曝氣浮床技術(shù)對河道底泥進(jìn)行了脫氮試驗(yàn)。通過對攻.NH4+-N去除率分別達(dá)到70.31%.63.25%o洪濤及其他利用微納米曝氣技術(shù)處理黑臭水體的研究結(jié)果，微納米曝氣技術(shù)對黑臭水體中TP.NHZ-N和COD&去除率分別達(dá)21.4%.40.3%和39.1%。我國對微納米曝氣技術(shù)的研究并不多見，研究的是微納米粒曝氣在黑臭水體的修復(fù)效果，對于微納米曝氣過程中氧傳質(zhì)的變化鮮見報(bào)道。
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。
采用微納米氣泡曝氣技術(shù)項(xiàng)目進(jìn)行藻類控制，項(xiàng)目分三期基本建設(shè)，總曝氣面積14.5hm2。微納米技術(shù)工程噸污水處理費(fèi)用約為0.02元/m3，合理性優(yōu)良。圍隔實(shí)驗(yàn)期內(nèi)，圍隔內(nèi)的溫度范圍為21.5。26.1。隔離試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，三個(gè)微納米曝氣組的溶解氧濃度值在12.4mg/L左右，而空缺對照試驗(yàn)的溶解氧濃度值為8.7mg/L，與曝氣組誤差較大，達(dá)到3.7mg/L，顯示了微納米曝氣的實(shí)際充氧效果。曝氣組高錳酸鹽指數(shù)的大污泥負(fù)荷來自曝氣生物菌種組，達(dá)到50%，比立曝氣組高19.8%。總磷和可溶活力磷的大污泥負(fù)荷來自曝氣+鎖磷劑組，各達(dá)70.3%和50%。曝氣生物菌種組對葉綠素A的大污泥負(fù)荷為70.2%，比立曝氣組增加33.5%，藻類總進(jìn)化率的大污泥負(fù)荷為78.9%，比立曝氣組增加13.9%，藍(lán)藻減少率為86.8%。
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。
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，對浮顆粒的剝離有更好的實(shí)際效果，對污染源的分解力。
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(shí)間(關(guān)鍵以微米氣泡為主)進(jìn)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(shí)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(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。
