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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(lái)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(duì)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(kāi)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(zhǎng)，應(yīng)用效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)超聲波振動(dòng)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(lèi)。Tian等27科學(xué)研究了微納米氣泡對(duì)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。
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(guān)，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(huà)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(fù)壓區(qū)，氣體根據(jù)進(jìn)氣口進(jìn)入負(fù)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(yùn)行的氣石排氣部下氣體勻稱(chēng)切成直徑5~30|^m的微納米氣泡。由于氣泡微妙，不會(huì)受到水中氣體溶解的危害，不會(huì)受到溫度、工作壓力等外部標(biāo)準(zhǔn)的限制，可長(zhǎng)期停留在污水處理中，具有的氣浮機(jī)實(shí)際效果。
氧在水質(zhì)中的傳遞是通過(guò)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(wèn)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(wàn)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(kāi)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(kāi)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(guān)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(chǎng)，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(kāi)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。
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。可見(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)。
