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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)能超音波應用中可以有效消除附著在固體化學物質(zhì)表面的細菌和藻類。Tian等27科學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。
微納米氣泡發(fā)生裝置主要由發(fā)生裝置、微納米曝氣頭和連接管組成。由曝氣頭根據(jù)循環(huán)泵充壓。在離心作用下，使其內(nèi)部產(chǎn)生負壓區(qū)，氣體根據(jù)進氣口進入負壓區(qū)，在罐體內(nèi)部分為附近的液體帶和核心汽體帶，由高速運行的氣石排氣部下氣體勻稱切成直徑5~30|^m的微納米氣泡。由于氣泡微妙，不會受到水中氣體溶解的危害，不會受到溫度、工作壓力等外部標準的限制，可長期停留在污水處理中，具有的氣浮機實際效果。
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濃度梯度不變的標準下，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備有很大不同，因此該設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)中的有機化學懸浮固體。因此，該技術在提高溶氧的同時，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鍵。這種停留的形成不僅與氣泡細水的浮力降低有關，還與其電荷有關。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。微納米曝氣技術對改善水體有以下幾個方面。
(1)去除有機化合物的破壞和黑臭:由于微納米氣泡停留性強，可以帶來更充分的O2。在豐富多彩的好氧細菌標準下，有機化合物的環(huán)境污染指標值COD和BOD顯著降低，黑臭消退。同時，去除了水質(zhì)底部有機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)營養(yǎng)鹽成分：由于微納米氣泡具有較強的氣浮機性、停留性和擴散性，其升果較弱。水質(zhì)加氧后，可合理抑制河底綠膿桿菌有機溶解的全過程，減少水下氮和磷營養(yǎng)鹽的釋放。
(3)去除藻類藍藻水華:微納米曝氣具有很強的復氧作用，可以改善水生生物的生活條件，進而控制藻類的生長發(fā)育。
（4）提高水綠化和清晰度：環(huán)境污染水質(zhì)中的各種無機物和有機化學懸浮固體、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鍵化學物質(zhì)。微納米曝氣能更合理地促進水生生物的生長發(fā)育，進而降低水土有機質(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，湖長制(5)底泥表面氧含量增加，好氧微生物菌種主題活動加強。根據(jù)生物排泄的全過程，促進污泥有機化學污染物的溶解，逐步完善無機物化底泥土壤層，阻隔內(nèi)源性環(huán)境污染。
除用于湖泊.河道的治理外，國內(nèi)外很多學者也將微納米曝氣在其它領域進行相關研究。通過對一靜態(tài)旋流微氣泡浮選柱的使用條件的優(yōu)化，并對含含水的廢水進行了處理，結果表明，微泡懸浮柱對含油廢水的去除率達到90%以上。對于生物凈化作用，米歇森等網(wǎng)對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。試驗結果表明，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時間，菌株的作用也更加持久。Hotta等利用微米級曝氣法在海洋環(huán)境中進行了海體底泥污染試驗。研究結果表明，微納米泡不僅能有效地消除底泥中的污染物，而且能增強污泥中的細菌活性，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，對含油餐飲廢水進行預處理，在相似條件下，微泡氣浮技術具有較好的氣浮性能和較高的去除率?？梢姡⒓{米粒曝氣在曝氣技術上有一定的性，但微納米曝氣技術在實際應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，也是當前研究的熱點。
微納米曝氣組成微生物菌種技術實施三年后，改善了水利樞紐的各項水質(zhì)指標，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有效應用于恢復水利樞紐水體富營養(yǎng)化水質(zhì)，本實驗科學研究結果為水體富營養(yǎng)化水利樞紐水體改善提供參考。
采用微納米氣泡曝氣技術項目進行藻類控制，項目分三期基本建設，總曝氣面積14.5hm2。微納米技術工程噸污水處理費用約為0.02元/m3，合理性優(yōu)良。圍隔實驗期內(nèi)，圍隔內(nèi)的溫度范圍為21.5。26.1。隔離試驗結束時，三個微納米曝氣組的溶解氧濃度值在12.4mg/L左右，而空缺對照試驗的溶解氧濃度值為8.7mg/L，與曝氣組誤差較大，達到3.7mg/L，顯示了微納米曝氣的實際充氧效果。曝氣組高錳酸鹽指數(shù)的大污泥負荷來自曝氣生物菌種組，達到50%，比立曝氣組高19.8%。總磷和可溶活力磷的大污泥負荷來自曝氣+鎖磷劑組，各達70.3%和50%。曝氣生物菌種組對葉綠素A的大污泥負荷為70.2%，比立曝氣組增加33.5%，藻類總進化率的大污泥負荷為78.9%，比立曝氣組增加13.9%，藍藻減少率為86.8%。
微納米曝氣組成微生物菌種技術改善水利樞紐水質(zhì)?？茖W研究結果表明，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。
微納米氣泡的關鍵特點如下：
(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(關鍵以微米氣泡為主)進行了反復準確測量求平均值的科學研究，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構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。
