微納米氣泡在強化臭氧化中的應用
1 微納米氣泡在水體增氧中的應用
污染物直接排放到附近的河流和湖泊中，微生物在分解污染物的過程中迅速消耗水體中的溶解氧，導致含氧量迅速下降，河流發(fā)黑發(fā)臭，生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。對水體進行曝氣復氧，不僅可有效解決發(fā)黑發(fā)臭問題，而且不會產生二次污染。
洪濤等采用國產微米氣泡發(fā)生裝置，考察了微米曝氣與普通曝氣對黑臭河水的處理效果。相同曝氣強度下，微米氣泡可產生更高的溶解氧( DO) ，曝氣60 min 時，DO 可達9. 87 mg /L，而普通曝氣在100 min 時才達到6. 54 mg /L。同時微米氣泡對COD、NH3 －N、Geosmin 和2-MIB 的 很大去除率分別比普通曝氣高出12%、10%、16%、12%。靳明偉等利用日本的超微氣泡曝氣機進行實驗研究，發(fā)現(xiàn)該技術能夠很好地提高水中的溶解氧并有效消解底泥有機物，減少底泥厚度，實現(xiàn)水體的修復。
2 微納米氣泡在氣浮工藝中的應用
氣浮工藝是指在水體中通入或產生大量的微細氣泡，使其黏附在雜質絮體上，依靠浮力使其上浮在水面，從而實現(xiàn)固液的高效分離，微納米氣泡ζ 電位高、與懸浮物的接觸時間較長使氣泡與懸浮物黏附效率提高，從而氣浮效率可大大增強。
Liu 等比較了微米氣泡氣浮工藝與傳統(tǒng)氣泡氣浮工藝對印染廢水的預處理效果。結果表明: 微納米氣泡氣浮工藝能夠減少絮凝劑的投加量并能加快預處理的速率，相比傳統(tǒng)氣泡，微納米氣泡對COD、色度和油的去除效率要高出30，110，40 個百分點，處理后廢水的可生化性由0. 290 提高至0. 363。有學者提出了利用微納米氣泡治理含藻污水，將藻類俘獲在氣泡表面，實現(xiàn)清水與藍藻的分離。
3 微納米氣泡在強化臭氧化中的應用
臭氧是一種強氧化劑，被廣泛用于水體中無機和有機化合物的去除，改善飲用水的口感和色度。雖然臭氧具有強氧化性，但本身卻無法氧化分解一些有機物或將有機物徹底分解。而研究發(fā)現(xiàn)，臭氧微納米氣泡卻能有效地分解一些難分解的有機物，微氣泡破裂瞬間可激發(fā)產生大量羥基自由基，增強對污染物的分解效果。
Chu 等利用臭氧微氣泡與普通氣泡對模擬印染廢水進行處理試驗，臭氧微氣泡工藝每消耗1 g 臭氧去除TOC 的量是普通氣泡工藝的1. 3 倍，自由基的數(shù)量也較高，處理效果顯著優(yōu)于普通氣泡。Chu等考察了微氣泡臭氧化工藝的污泥減量化效果，對比傳統(tǒng)的臭氧氣泡接觸工藝，微氣泡臭氧化可顯著增強臭氧的利用率、提高污泥的溶解率。微氣泡系統(tǒng)中臭氧的利用率大于99%。
4 微納米氣泡在增強生物活性中的應用
研究發(fā)現(xiàn)微納米氣泡對動植物有促進生物活性的作用，這種作用并非只是溶解氧增加的結果。在相同溶解氧條件下，在微納米氣泡溶液中培養(yǎng)的生菜，其生長速度要快于不含微納米氣泡的溶液的生長速度，所以微納米氣泡可在細胞生理活動中發(fā)揮作用。Okamoto 等將微納米氣泡技術用于凈化海底污泥，利用微納米氣泡對細菌生物活性的促進作用，來加快對污泥中污染物的降解，微納米氣泡不僅可提升微生物對污泥的凈化效果，而且凈化時間還大大縮短。
結語與展望
微納米氣泡所表現(xiàn)出的特性遠遠超出了人們對傳統(tǒng)氣泡的認識，對氣泡的應用不再僅局限在減小氣泡直徑來增加溶氧效率，而是更廣泛地探究微納米氣泡更多的潛在特性，如強化臭氧化，促進生物活性等，強調微納米氣泡裝置與其他技術聯(lián)用，使得微納米氣泡在水處理領域的應用前景更加廣闊。
現(xiàn)有微納米氣泡發(fā)生裝置的工作原理不同，使用時對裝置選擇要有針對性，過流斷面漸縮突擴的微納米氣泡發(fā)生裝置，充氧量調節(jié)幅度不大，水量水質變化幅度較大時不宜采用，而在既需提高溶解氧又需對水體進行混合攪拌的領域具有較大優(yōu)勢。
對于微納米氣泡發(fā)生裝置，其性能仍需優(yōu)化，流體數(shù)值計算模擬可以考察流動的細微結構以及發(fā)展過程，可進一步提高對微納米氣泡發(fā)生機理的認識，有利于提出高效 很優(yōu)的方案，所以需加強對微納米氣泡發(fā)生裝置的數(shù)值計算模擬。
第一作者: 熊永磊，男，碩士研究生，主要從事水處理與生態(tài)修復研究。
通信作者: 楊小麗，女，博士，副教授，主要從事水處理與生態(tài)修復研究。
