纳米曝气装置及其方法：装置下部为进气区,由进气管和缓冲室组成.进气管连接供气装置,缓冲室用于缓存气体.装置上部为气体切割区,由基座,顶盖,密封胶圈,紧固螺钉和纳米曝气膜组成.纳米曝气膜内部均匀排布定向排列碳纳米管,并贯穿膜片两侧.密封胶圈与纳米曝气膜连接为一体,边缘固定于基座和顶盖间的卡槽内,卡槽在紧固螺钉的作用下被密封.本发明可将气体切割为直径1~10nm的气泡,增加其与液相的接触,强化液相传质速率,提高曝气有效利用率,削减实际曝气量,节约设备***和运营成本.同时,也可降低气流对活性污泥的强烈冲刷作用,减少其机械流失的可能性,增加生物处理系统的稳定性,提高其运行效能.
微纳米气泡与普通气泡在水中上升状态：气液传质率高，液体中气体的体积和直径共同决定了气液的比表面积，气液的比表面积又决定了气体的传质效率。通过气液界面的表面张力理论能够发现，当气泡的直径变小时，其表面张力对其的影响将会变得越明显。微纳米气泡相对于普通气泡拥有更小的直径，因此它受到其表面张力的影响更大并且在促使其收缩，同时逐渐增大气泡的内部压力。当微纳米气泡的收缩达到某一极限值时，气泡内部的气压将会趋于无限大，这种自增压效应会使微纳米气泡溶于水或者在水面处消失。通过上述过程，可以使得水中的气体溶解率达到一种过饱和的状态，实现了气液传质，同时产生较好的传质效率。
界面电位高，微纳米气泡的界面ζ电位表示由于气泡表面吸附有电荷离子的双电层而形成的电势差，它是影响气泡表面吸附性能的重要因素。当微纳米气泡在水中发生收缩时，存在于气泡表面上的电荷离子，浓度将会迅速富集，使得微纳米气泡的界面电位迅速升高；微纳米气泡之前，在其界面位置会产生很高的界面电位。
