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。微微納米氣泡產生的振波是導致?大腸埃希菌降解的主要因素。Chen等25產品開發(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)回轉曝氣清洗效果優(yōu)于空隙式。
微納米曝氣在現(xiàn)代農業(yè)中的分析和應用具體體現(xiàn)在:(1)凈化澆水用粗鹽,(2)清理蔬菜和水果上的殘留物,(3)促進作物生長發(fā)育28。蔡碩等29發(fā)現(xiàn)微納米氣泡充氧灌溉技術可以降低灌溉流量、排放量和用水量,提高農田灌溉利用率,進而降低硝氮地表徑流消耗。繩以健等30設計方案采用活性氧微納米曝氣和催化氧化的加工工藝,氯氰菊酯、毗蟲啉、樂果農藥等三種常見化肥殘留的污泥負荷可達80%左右。周云鵬等31科學研究了微納米充氧氣泡農田灌溉對小青菜、青菜、油麥菜生產和產品質量的危害,發(fā)現(xiàn)適合水培蔬菜的充氧濃度值為10~20mg/L。
微米級曝氣在日本的應用較早,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用,已有70多個研究和應用案例。2008年,Shaip公司將微納米曝氣技術與微生物技術相結合,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去除率達到90%以上。
我國對微納米曝氣技術的研究起步較晚,但隨著其技術交流和應用的不斷開放,微納米級曝氣已逐漸應用于國內一些項目,并取得了良好的治理效果。
利用微納米曝氣技術,在廣州白云湖水質改造工程中,采用微納米曝氣技術,使湖的上游進水水質得到明顯改善,曝氣裝置對水體的溶氧改善效果良好,曝氣地點下游水體的溶氧狀況有很大改善,整個下游水體DO提高3Mmg/L,各水質指標均有所提高,相關研究表明,泡的大小與停留時間成正比"。范海濤“J”等研究發(fā)現(xiàn),微孔曝氣也可以產生較小的氣泡,但在氣泡上升過程中可能發(fā)生合并,使得氣泡變大,從而間接降低了氣泡比表面積,從而使比表面積變小,從而受到浮力的影響,使水泡更快地排出水面。減少了氣泡在水中的停留時間,對氣液氧傳質不利。
除用于湖泊.河道的治理外,國內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。
曝氣技術的相關科學研究在已經進行了40多年,投資小,效果好。5o曝氣技術廣泛應用于的水污染治理中,作為水質原點的修復技術。根據缺乏自凈能力的水污染治理,曝氣加氧可以修復生態(tài)系統(tǒng)和水質凈化6o溶氧進入水質,可以氧化發(fā)臭化學物質,合理緩解或減少黑臭。水質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和磷的釋放,空氣氧化或溶解表面污泥中的恢復化合物,從而在表面堆積物表面產生以兼性細菌為主導的自然環(huán)境,促進好氧細菌的繁殖,抑制厭氧發(fā)酵微生物菌種和好氧溶解水環(huán)境中的有機化合物。曝氣復氧了水環(huán)境中有氧的自然環(huán)境,提高了水質中細菌的數量和活力,從而促進了微生物菌種對受損成分的攝入,減輕了環(huán)境污染負荷,有利于建立細菌和藻類相互依存管理體系7o。