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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。
微納米曝氣在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的分析和應(yīng)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(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育28。蔡碩等29發(fā)現(xiàn)微納米氣泡充氧灌溉技術(shù)可以降低灌溉流量、排放量和用水量，提高農(nóng)田灌溉利用率，進(jìn)而降低硝氮地表徑流消耗。繩以健等30設(shè)計(jì)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(chóng)啉、樂(lè)果農(nóng)藥等三種常見(jiàn)化肥殘留的污泥負(fù)荷可達(dá)80%左右。周云鵬等31科學(xué)研究了微納米充氧氣泡農(nóng)田灌溉對(duì)小青菜、青菜、油麥菜生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的危害，發(fā)現(xiàn)適合水培蔬菜的充氧濃度值為10~20mg/L。
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。
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。
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(duì)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(shì)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(duì)通氣量的變化更為敏感。
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(jí)曝氣浮床技術(shù)對(duì)河道底泥進(jìn)行了脫氮試驗(yàn)，結(jié)果表明：微納米級(jí)曝氣浮床技術(shù)對(duì)河道底泥進(jìn)行了脫氮試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)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(duì)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(guó)對(duì)微納米曝氣技術(shù)的研究并不多見(jiàn)，研究的是微納米粒曝氣在黑臭水體的修復(fù)效果，對(duì)于微納米曝氣過(guò)程中氧傳質(zhì)的變化鮮見(jiàn)報(bào)道。
采用微納米氣泡曝氣技術(shù)項(xiàng)目進(jìn)行藻類(lèi)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(duì)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(lái)自曝氣生物菌種組，達(dá)到50%，比立曝氣組高19.8%?？偭缀涂扇芑盍α椎拇笪勰嘭?fù)荷來(lái)自曝氣+鎖磷劑組，各達(dá)70.3%和50%。曝氣生物菌種組對(duì)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(lèi)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。
