本课题组针对城市封闭和半封闭型重污染黑臭水体开发了纳米气泡生态修复技术，该技术不投加药剂和微生物、环境友好：

1）纳米气泡具有巨大的比表面积、缓慢的上升速度和自我压缩作用，可大大促进氧气的气液传质速率，实现水体的高效增氧。同时纳米气泡上升速度缓慢并不会导致水体在垂直方向扰动。因此，底层水体的溶解氧浓度能够得到有效改善，同时不会导致沉积物的上浮。（Separation and Purification Technology. 193, 20, 408-414, 2017;）

2）纳米气泡强制爆破技术形成强氧化性的自由基，直接氧化水中大分子有机物为小分子有机物，更有利于好氧条件下微生物对有机物的降解。（Chemosphere. 220, 1067-1074, 2019; Ultrasonics Sonochemistry,22,132-138,2014）

3）纳米气泡生成过程中产生的压力梯度，促使藻细胞内气囊破裂、光合作用受损，活性快速下降，抑制藻类繁殖。（Water Research,62, 241-248, 2014; Chemosphere, 136, 245, 2015）

4）超小粒径的纳米气泡具有长久的稳定性，可以通过布朗运动扩散和渗透至底泥，提升底泥溶解氧和氧化还原电位水平，有效地调控污染物的界面行为，原位修复底泥，大大降低疏浚成本。（专利 CN 108726824 A）

图1 纳米气泡修复黑臭水体技术

稳定、成本低是黑臭水体治理技术的关键，然而现有技术主要依赖多相流泵提供气液混合用压力，发生气泡一般是微米尺寸，且能耗高，效率极低。且由于多相流泵体空间小，在含有大量泥沙杂质的黑臭水体中经常出现叶轮受损的故障，不稳定；并且高性能多相流泵基本依赖进口，价格昂贵，投资极大。

本课题组利用普通污水潜水泵作为流体输送设备，通过自主研发的高效率相平衡和介孔气体分散器实现气体高效溶解和溶余气体的快速分离，通过两级释放系统强化液体局部压力降和提升局部液流速梯度抑制微米气泡的生成，制备高浓度的纳米气泡。该技术克服了多相流泵方式生成大量微米气泡的瓶颈，在天然水体中可以产生高浓度的纳米气泡，适合处理含大量固体颗粒物的天然水体，稳定性强，能耗低。泵体无需依赖进口，极大降低了设备成本。

针对不同水质污染程度的黑臭水体，通过调控气泡的大小、气泡内部气体、气液混合水力条件等操作条件，开发了成套发生装备（如图2所示）和关键治理技术，可短期提升水体透明度和溶解氧，长期修复底泥提升水质。

图2 纳米气泡发生装备

四、市场分析

根据日本微纳米气泡行业协会在2014年发布的《微纳米气泡经济技术海外市场调查》：到2023年，微纳米气泡技术相关产业市场容量在3800亿人民币（6.4兆日元）（图3）。全球利用微纳米气泡技术的相关产品和服务将在2017年左右开始增长，未来的20年，将达到万亿人民币级市场；未来，微纳米气泡在环保、农业领域将有极其巨大的市场空间，在环境领域可用于水质净化，污水生物处理和土壤净化等方向，有广阔的应用市场前景。

图3 《微纳米气泡经济技术海外市场调查》微纳米气泡市场预测