山东建筑大学等机构在 《Chemosphere》上发表研究， 采用臭氧微气泡（Ozonated Microbubbles）强化气浮工艺 ，系统处理高藻水体。该技术能高效破坏藻细胞并同步去除胞内外藻毒素，对藻细胞、胞外 微囊藻毒素、胞内微囊藻毒素及总微囊藻毒素的最高去除率分别达96.6%、60.1%、95.2%和93.7%，为解决水华导致的富营养化问题提供了创新高效的解决方案。
技术核心：臭氧微气泡强化气浮系统
本研究旨在克服传统气浮工艺中气泡与藻细胞粘附效率低、对有机污染物去除效果差的问题。研究构建了一套臭氧微气泡强化气浮实验系统 ，其中臭氧微气泡由一台上海行恒科技有限公司的MF-5000型微气泡发生器与臭氧发生器联用制备，气泡直径介于40-55 μm，工作压力为0.4 MPa。
完整的实验装置示意图 展示了臭氧生成、微气泡制备、气浮反应及尾气吸收单元。实验以铜绿微囊藻为对象，并投加聚合氯化铝（PAC）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为混凝剂和表面改性剂。
高效去除效能：藻细胞与藻毒素
对藻细胞与微囊藻毒素的去除
研究表明，臭氧微气泡强化气浮能有效破坏藻细胞完整性，并显著提升各类污染物的去除率。在最优臭氧投加量下，系统展现出卓越性能（藻细胞、胞内外及总微囊藻毒素随时间的去除趋势）：
- 藻细胞去除率高：最高去除率达96.6%。
- 微囊藻毒素（Mc-lr）去除全面：尽管臭氧可能导致胞内藻毒素泄漏，但高浓度臭氧可确保其被氧化降解，胞外、胞内及总Mc-lr的最高去除率分别达到60.1%、95.2%和93.7%。
臭氧的高效利用
该系统实现了臭氧的高效传质与利用。臭氧吸收率在所有投加量下均高于91%，利用率高于84%。与传统微孔曝气臭氧工艺相比，其吸收率和利用率最高可分别提升41.9%和46.2%。
对藻源有机物的深度去除
胞外有机物与胞内有机物
通过三维荧光光谱分析发现，臭氧微气泡能有效去除各类藻源有机物。对于胞外有机物，能强化去除疏水性高、分子量大的富里酸、腐殖酸类物质 ；对于以芳香类蛋白物质为主的胞内有机物，高浓度臭氧可有效氧化破坏其结构（不同臭氧投加量下，胞外与胞内有机物的三维荧光光谱图）：
有机物分子量分布与组成变化
臭氧微气泡处理能有效降解大分子有机物。随着臭氧投加量增加，有机物逐渐从大分子（>30 kDa）向小分子（<3 kDa）转化并被进一步氧化（不同分子量区间的DOC浓度变化）：
液相色谱-有机碳检测分析表明，处理后水体中生物聚合物（主要为蛋白质）的比例下降了27%，证实了其强氧化能力（有机物组成变化）：
作用机制阐释：絮凝粘附与氧化降解协同
絮体形态与粘附机制
扫描电镜观察表明，臭氧的添加破坏了藻细胞表面结构，促进了胞内聚合物的流出。这些流出的高分子藻源有机物可作为"吸附桥"，使藻细胞、混凝剂与微气泡形成更致密的絮体，从而提升气浮效率（不同臭氧投加量下浮渣及藻细胞表面的SEM图像）：
羟基自由基的关键作用
电子顺磁共振谱证实，臭氧微气泡体系在水中产生了羟基自由基，且其信号强度随臭氧投加量增加而增强（EPR谱图）：
自由基淬灭实验进一步表明，羟基自由基对有机物的去除贡献显著，是氧化降解的主要活性物种（淬灭剂对各类污染物去除率的影响）：
结论与优势
- 高效去除：可同步高效去除藻细胞、藻毒素及各类藻源有机物，解决传统工艺的瓶颈。
- 机制清晰 ：去除作用主要依赖于臭氧微气泡的强氧化 （产生·OH）与微气泡的物理粘附/吸附桥联双重协同机制。
- 臭氧利用率高：微气泡大幅提升了臭氧的气液传质效率与利用率，降低了运行成本。
- 应用潜力大：该工艺为应对藻华爆发、控制水体富营养化及保障饮用水安全提供了一种极具前景的技术选择。
文献来源 : Chemosphere312 (2023) 137220.
源文献链接 : https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.137220
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核心结论 ：研究表明，臭氧微气泡强化气浮工艺通过氧化与絮凝/气浮的协同，是实现高藻水体中藻类及藻源污染物高效去除的有效方法。
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