微纳米气泡曝气技术在废气废水环境治理方面的应用

纳米技术在环境污染治理中的应用随着全球工业的不断发展，环境污染问题日益突出。

工业生产过程中产生的废弃物、废气、废水等会对环境和人类健康造成严重影响。

为了改善环境状况，人们在不断寻求技术手段。

纳米技术作为目前科学技术的前沿领域之一，其在环境污染治理中的应用也成为了研究热点。

一、纳米技术在污水处理中的应用纳米技术在污水处理中的应用领域广泛。

目前，纳米技术已经应用于污水的净化、重金属离子的去除、有机物质的降解等方面。

1、污水净化在污水的净化过程中，纳米技术被广泛用作二次处理手段。

采用纳米技术可以有效去除污水中悬浮物、细菌、病毒等有害物质，从而达到净化污水的目的。

研究表明，采用纳米材料对高浓度污水进行处理后，COD、BOD、NH3-N等污染物均能达到国家相应排放标准。

2、重金属离子去除重金属在环境中的存在会对水体、土地造成污染，并严重威胁人类健康。

采用纳米技术可以将水中的重金属离子高效地去除。

研究表明，各种纳米材料均可通过吸附等方式去除水中的重金属离子，并达到去除水中重金属的效果。

3、有机物质降解有机物质是污水中重要的组成部分，若未经处理排放，将对环境造成巨大的污染。

现代纳米技术可以将有机物质高效地降解，很好的解决了这一问题。

纳米颗粒与有机物质的接触面积大，因此能显著提高有机物质降解效率。

二、纳米技术在空气污染治理中的应用空气污染不仅对人类健康构成严重威胁，还对环境发展和气候变化产生影响。

纳米技术的应用将有效改善空气质量。

1、空气净化采用纳米材料可以直接捕捉和分解危害空气质量的气体，如二氧化硫、氮氧化物、甲醛等。

通过纳米材料的吸附和降解，将臭氧等有害气体转化为二氧化碳等无害物质。

2、涂料的应用纳米材料制成的涂料，在外墙等地方使用，可以起到保温隔热、降噪、捕捉空气中有害物质等作用。

纳米钛白粉涂料还可以反射太阳光谱中的紫外线，避免紫外线对墙体的损害。

三、纳米技术在土壤污染治理中的应用土壤污染已经成为了全球环境保护的重要议题。

高新技术2017年7期︱9︱探讨微纳米气泡在环境污染控制领域的应用倪 栋浙江省乐清市环境保护局，浙江 乐清 325600摘要：微纳米气泡通常是指直径为200nm ～50μm 的微小气泡，具有体积小、比表面积大、ζ电位高等特点。

在20世纪90年代由日本科学家研制出发生设备，并应用于水产养殖方面。

近年来，微纳米气泡由于其比普通气泡更突出的特点而受到人们的重视，并已被广泛应用于环境污染控制领域，显示出良好的技术优势和良好的应用前景。

目前，微纳米气泡技术的研究正成为环境污染控制领域的一个新热点。

关键词：微纳米气泡；环境污染控制；应用；净化；修复中图分类号：X83 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）07-0009-011 微纳米气泡的特性 1.1 存在时间长 普通气泡由于体积较大，在水中产生后会迅速上升，在水中的停留时间极短；而微纳米气泡由于体积小，在水中受到的浮力小，从而表现出上升缓慢的特性。

如直径为1mm 的气泡在水中的上升速度为6m/min，而如直径为10μm 的气泡在水中的上升速度仅为3mm/min，后者的上升速度是前者的1/2000。

另有研究表明，微纳米气泡在水中的悬浮时间可达252s。

1.2 传质效率高 微纳米气泡体积小，具有极大的比表面积，气液界面处的表面张力大。

微纳米气泡内部气体由于受到强表面张力的作用而被压缩，气泡体积缩小，气泡内压力增大，表现为自增压效应。

不断增大的内压使得气泡内气体穿过气液界面溶解到水中。

且随着气泡直径的减小，表面张力的作用效果越来越明显，最终内部压力达到一定极限值而导致气泡界面破裂消失。

微纳米气泡在收缩过程中的自增压特性，使得气液界面处传质效率增强，并且当水体中的气体含量达到饱和时，微纳米气泡仍可进行气液传质，从而达到较高的传质效率。

1.3 界面ζ电位高 微纳米气泡表面吸附带负电的离子，形成表面电荷离子层；由于负离子的电性吸引，在表面电荷离子周围又吸附带正电的反电荷离子层，从而形成双电层结构。

微纳米气泡发生器及喷头说明书微纳米气泡发生器专利号：49微纳米气泡发生器喷头专利号：35一、微纳米气泡曝气技术简介人们通常把存在于水里的大小在10到几十微米的气泡叫做微米气泡；把大小在数百纳米以下的气泡叫做纳米气泡，而存于双方中间的气泡混合状态称微纳米气泡。

图一微纳米喷头及其喷淋效果图二、普通曝气和微纳米曝气的效果对比图二、微纳米气泡的特点（1）水中停留时间长（2）带电性（3）自我增压和溶解（4）收缩性（5）界面动电势高（6）产生自由基离子（7）氧传质效率高三、基本结构和工作原理微纳米喷头的原理如下图所示。

将流体从卵形的机体的中心沿着内部切线的方向导入。

按照一定比例混合的气体和液体流入喷头，在机器内部高速回旋，再从两端的孔中喷出。

微纳米喷头外观图 微纳米喷头内部机理示意图155224323121133212115251311243附图标记：1-注射腔；12-出口端；3-喷嘴；11-入口端；2-连接板；13-圆柱型腔体；21-通孔；32-喷射端；22-安装槽；31-连接端；4-压环；5-导流盖；311-凸块；52-喷射口。

51-凹槽；四、性能参数（1）性能参数：气泡粒径：200nm-4um气泡含率：85%-95%上升速度：4mm/s-8mm/s五、技术特点：1、汽水混合成射流状态混合效率高，同时形成微米级气泡溶解效率高。

气泡由于直径小，延长了在水中停留时间，增加了氧转移率。

2、无堵塞维护成本低，无需定期清理曝气器；可以间歇运行不会堵塞，使用效果不会衰减，适合高浓度污泥曝气；3、微气泡曝气喷头材料采用耐腐蚀ABS工程塑料，延长使用寿命。

六、产品优势微纳米气泡曝气喷头包括注射腔、连接板和喷嘴；其中，注射腔可以包括入口端和出口端，该注射腔能够用于使流入的微纳米气泡液发生高速回旋；连接板可以与注射腔的出口端连通，该连接板能够用于使微纳米气泡液形成负压；喷嘴可以与连接板的出口侧连通，该喷嘴能够用于使微纳米气泡液进一步形成负压，并将微纳米气泡液喷出。

环境科学 微纳米气泡技术在喷涂废气治理中的应用研究王 猛（中南安全环境技术研究院股份有限公司安徽分公司，安徽 合肥 230001） 摘要：现阶段喷涂废气治理工作取得了一定进展，能够减少废气中（VOCs）气体对于周边环境的负面影响。

本文主要介绍了微纳米气泡技术，并且对于喷涂废气治理工艺简要介绍，提出了微纳米气泡技术在喷涂废气治理中的应用，结合相应实验作出验证。

关键词：微纳米气泡技术；喷涂废气治理；漆雾捕捉；废气净化微纳米气泡主要是指一些直径为数百纳米至五十微米之间的微小气泡，这种气泡具有优异的化学与物理特性，在不同领域有着广泛的应用。

现阶段喷涂废气治理工作中，借助该技术，能够有效降低废气中污染物的含量。

1 微纳米气泡技术概述微纳米气泡技术主要是通过一些旋回剪切、微孔加压等方式产生的微小气泡，这种气泡能够在气泡溃灭时发生空化效应，从而在极小范围内产生高温高压环境，为一些在常温常压下难以开展的化学反应提供可靠的物理化学反应。

这种技术在使用阶段，会产生瞬间高压高温的环境，尤其是在喷涂废气治理过程中，能够发挥自身重要作用，简化废气治理工作流程，从而降低当前废气中含有的污染物含量[1]。

在喷涂废气治理工作中，主要通过微小气泡溃灭时产生的空化效应，从而改变周边环境，从而达到分解废气中含有的VOCs成分。

在该反应中主要是围绕机械剪切、热解、自由基氧化以及超临界水氧化来实现对VOCs气体的分解。

机械剪切主要是利用空化效应中产生的瞬时加速度与瞬时速度，造成大分子主链出现碳链的断裂，从而实现对高分子化合物的降解。

不仅如此，在热解反应中，由于微小气泡在溃灭阶段产生局部瞬时高温，从而实现对气泡中的水蒸气以及其他气态化合物的裂解，并且与这些高分子化合物发生解链反应，将其转化成为自由基以及自由原子，最终完成对废气中含有的有机挥发性物质的降解。

自由基氧化则是在发生溃灭效应后，周边产生的自由基与高压高速微射流产生一定的剪切力，整体化学性质较为活泼，能够直接对常规条件下的有机物起到降解作用。

微纳米气泡曝气在污水处理中的应用研究微纳米气泡曝气在污水处理中的应用研究随着经济的快速发展和人口的增长，污水处理成为了一个重要的环保问题。

传统的污水处理方法中，曝气是一个必不可少的环节，用以增氧和混合污水。

然而，传统曝气方法存在着能耗高、效率低以及传质受限等问题。

近年来，微纳米气泡技术因其优良的性能而引起了人们的关注，并在污水处理中得到了广泛的应用和研究。

微纳米气泡，顾名思义，是微小到纳米级别的气泡。

与传统的气泡相比，微纳米气泡具有较小的直径、较长的寿命和较高的溶解氧浓度。

这些特性使得微纳米气泡成为一种高效增氧剂。

在传统的曝气方法中，气泡直径较大，容易聚集在一起，导致氧气传质效率低。

而微纳米气泡具有较高的界面积和较小的界面厚度，从而能够更充分地与水中的气体物质发生交换，提高溶解氧的传质效率。

微纳米气泡曝气技术在污水处理中的应用主要有两个方面：一是增氧，提高生物处理过程的效率；二是减少污泥的产生，优化污泥处理过程。

首先，微纳米气泡曝气技术能够显著提高生物处理过程的效率。

在污水处理厂的生物反应器中，微生物通过吞噬有机物质和氨氮等污染物，将其转化为无害物质。

然而，微生物要进行呼吸代谢需要充足的氧气供应，而传统的曝气方法由于氧气传质不充分，导致微生物的代谢活性受限，进而降低生物处理效率。

微纳米气泡曝气技术可以提供高浓度的溶解氧，有效满足生物反应器内微生物的氧需求，提高微生物代谢活性，从而提高生物处理效率。

其次，微纳米气泡曝气技术还可以减少污泥的产生，优化污泥处理过程。

在传统的活性污泥法中，由于氧气传质不充分，微生物增殖速度慢，导致过多的微生物滞留在反应器中，增加了污泥的产生。

而微纳米气泡曝气技术可以有效提高微生物增殖速度和代谢活性，使微生物能够更快地进行分裂和增殖，从而减少污泥产量。

此外，通过微纳米气泡曝气技术还可以改善污泥的浓缩效果，提高污泥的可压性，减少污泥处理过程中的能耗和成本。

然而，微纳米气泡曝气技术在污水处理中的应用还存在着一些挑战。

微气泡曝气对模拟黑臭水体的治理效果我国许多流经城镇的河段和城镇内的沟渠塘坝很容易受到有机物和氮磷的污染，这些水体环境容量小，自净能力弱，流动缓慢，很容易形成黑臭水体，影响周边自然环境和居民生活，严重威胁水质安全。

目前，对黑臭水体的治理，常用的方法有截污疏浚、生物修复和曝气充氧等手段。

水体自然富氧和耗氧的严重失衡是水体黑臭化的主要原因之一，因而，曝气充氧、提高溶解氧浓度是一种行之有效的治理手段。

微气泡曝气是一种新型的高效曝气技术，已经在污水处理领域得到了较多的应用。

微气泡是指直径小于50μm的气泡，其具有比表面积大、内部压力高、上浮速度慢等特点，与普通曝气方式相比，采用微气泡曝气可以显著提高气体传质速率和持气率。

本课题组的前期研究发现微气泡在水中自然破裂时能产生羟基自由基，微气泡的水力空化处理对铜绿微囊藻的生长有明显的抑制作用，也可以有效提高混凝沉淀除藻的效果。

因此，微气泡用于黑臭河道的曝气增氧不仅可以提高富氧的效率，还兼备抑藻的生态修复作用。

目前，已有采用微气泡曝气处理黑臭河道废水的研究，但由于处理的时间短，不能获得长期微气泡曝气对水生态环境的修复作用。

因而，本文采用微气泡曝气和普通曝气对模拟黑臭水体开展了长期修复治理工作，并对水质改善效果进行了评价和对比。

1材料和方法1.1曝气装置及运行参数本试验分别使用微气泡曝气和普通曝气两种曝气方式处理模拟黑臭水体，并进行对比。

两套装置的水槽均为PVC材质，形状为近似长方体，长约550mm，宽约420mm，正常运行时水深约280mm，总水量约为60L，水面下底泥厚度约为40mm。

微气泡的产生方式为加压溶气-减压释放法，需要水泵进行连续的水循环，循环水量为4.8L/min，不考虑短流的情况，整个水槽中水循环一次的时间约为12.5min。

为了防止出水对底泥产生搅动，微气泡出水距离底泥高度约110mm，且出水方向为水平；普通曝气采用球形微孔曝气头，为了增加大气泡在水中的停留时间，曝气头安装在距底泥高度约为40mm处。

微纳米气泡及其在环境工程领域的应用发布时间：2023-07-21T07:31:02.650Z 来源：《科技潮》2023年14期作者：邹鑫[导读] 随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重，对环境治理技术提出了更高的要求。

身份证号：43062XXXX103206630摘要：微纳米气泡是一种具有特殊物理化学特性的气体囊泡，在环境工程领域有广泛的应用前景。

本文主要介绍了微纳米气泡的形成机制、性质以及在环境处理中的应用。

微纳米气泡可以通过不同的方法产生，例如超声波、电解、激光等，具有较小的尺寸范围（微米到纳米级别）、高度稳定性和表面电荷等特点。

在环境处理中，微纳米气泡被广泛应用于水处理、废气处理、土壤修复等领域。

微纳米气泡可以用于氧化还原反应、气体吸附、溶解氧增加等，能够高效地去除水体中的有机污染物和重金属等有害物质。

此外，微纳米气泡还可以用于废气中有害气体的吸附和催化降解，以及土壤中有机物和重金属等的修复。

通过引入微纳米气泡技术，可以极大地提高环境处理的效率和效果。

关键词：微纳米气泡；环境工程；应用随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严重，对环境治理技术提出了更高的要求。

传统的环境处理技术如化学药剂法、生物法等存在着效率低、成本高、操作复杂等问题。

因此，开发高效、低成本、可持续的环境处理技术势在必行。

微纳米气泡作为一种新型的环境处理技术，近年来受到了广泛的关注。

微纳米气泡是指大小在微米到纳米级别的气体囊泡，其存在有利于提高质量传递速率和反应速率，从而提高环境处理的效率。

微纳米气泡具有较高的稳定性和较大的比表面积，可以提供更多的反应界面，进而促进气体吸附和溶解。

此外，微纳米气泡表面带有电荷，使其具有良好的生物相容性和抗菌性能。

因此，微纳米气泡在环境处理中有广泛的应用前景。

一、微纳米气泡概述微纳米气泡（Micro-Nano Bubbles）是一种微弱的、稳定的、高浓度的气泡，其直径在微米至纳米级别之间。