一、皇家墨尔本理工大学（RMIT）概况
皇家墨尔本理工大学（Royal Melbourne Institute of Technology University，简称 RMIT）是澳大利亚历史最悠久的领军高等教育学府之一，也是一所融合科技、设计与企业精神的国际化综合大学。
学校创立于1887年，前身为“工人学院”，1954年因对英联邦的教育服务与战争贡献，被英国女王伊丽莎白二世授予“皇家”赞助，成为澳大利亚唯一有权使用“皇家”前缀与君主制徽章的高校，1992年正式升格为大学。
如今，RMIT 已发展为澳大利亚规模最大的双sector（高等教育+职业培训）大学，2026年QS世界大学排名位列全球前120，建筑与建造环境专业澳洲第1、全球第15，艺术与设计专业澳洲第1、全球第19，工程与技术、数据科学与人工智能等领域均稳居全球前列。
学校拥有墨尔本三大主校区及越南胡志明市、河内两大海外校区，在校生超9.7万人，其中国际学生约4万人，来自全球190个国家。
皇家墨尔本理工大学（RMIT）以实践导向、产业深度绑定为核心特色，课程由校企联合设计，2025年超5.1万名学生参与工学结合实习，与全球4000余家企业建立合作，科研成果注重落地转化，在环境工程、水处理技术等领域成果斐然。
本次微塑料去除技术，正是皇家墨尔本理工大学（RMIT）水有效技术与工具研究中心（Water Effective Technology and Tools Research Centre）的重磅突破。
二、研究背景：微塑料污染的全球危机与传统工艺瓶颈
微塑料（粒径＜5mm的塑料碎片）已成为全球水环境最严峻的新兴污染物之一。
监测数据显示，全球83%的自来水样本检出微塑料，其难以降解、可长期富集于水体，最终通过食物链进入人体，已在心脏、肠胃、大脑、胎盘等器官中被发现，长期接触会引发慢性毒性、炎症反应甚至细胞损伤，严重威胁生态平衡与人类健康。
污水处理厂是微塑料进入自然水体的最主要通道。
传统污水处理依赖溶气浮选（DAF）工艺，通过气泡粘附油污、悬浮固体后上浮分离，但该工艺仅能拦截大颗粒污染物，对10μm以下超细微塑料（占污水微塑料总量70%以上）捕获能力极弱，大量微塑料穿透处理单元，流入河流、海洋，或富集于污泥中造成二次污染。
当前全球微塑料治理技术普遍存在“成本高、效率低、难规模化”的痛点：膜过滤技术易堵塞、运营成本高；高级氧化技术能耗大、易产生副产物；单一气泡浮选技术对亚微米级微塑料去除率不足60%。
在此背景下，RMIT 团队聚焦“低成本改造、高效拦截、适配存量污水厂”核心需求，研发双气泡协同强化DAF工艺。
三、核心技术：双气泡协同机制与工艺原理
该技术由RMIT水有效技术与工具研究中心主任比普罗布·普拉马尼克（Biplob Pramanik）副教授领衔研发，核心是微气泡（10–50μm）+纳米气泡（＜200nm）双尺度气泡协同强化溶气浮选，通过两种气泡的功能互补，彻底突破传统工艺瓶颈。
1. 纳米气泡：吸附团聚，捕捉超细微塑料
纳米气泡尺寸极小（直径＜200nm），可深入水体微观孔隙，通过界面电荷效应在微塑料表面形成高密度负电荷区，一方面直接吸附0.1–10μm的亚微米级微塑料（传统工艺无法捕捉）。
另一方面通过静电桥接作用，拉近微塑料颗粒间距，促使其快速团聚成直径50–200μm的大絮体，解决细小微塑料难以粘附、易穿透的核心痛点。
2. 微气泡：浮力托举，高效分离絮体
微气泡（直径10–50μm）提供充足浮力，精准负载纳米气泡团聚后的微塑料絮体，快速托举至水体表层，形成高浓度浮渣层，便于机械刮渣分离。
实验证实：单独使用纳米气泡，微塑料去除率仅75%–80%；单独使用微气泡，去除率85%–87%；双气泡联用后，去除率直接提升至90%–97%，实现1+1＞2的协同效应。
3. 靶向适配：全类型微塑料高效捕获
该工艺可全面覆盖污水中常见微塑料类型：对聚乙烯（PE）去除率92.3%、聚丙烯（PP）91.7%、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）90.5%，且对0.1–50μm全粒径微塑料均稳定生效，填补传统工艺的粒径覆盖空白。
四、完整处理流程：低成本改造，适配存量污水厂
该技术无需新建构筑物、无需更换核心设备，仅通过优化现有DAF系统运行参数即可落地，改造成本极低，适配全球各类市政、工业污水处理厂。完整流程分为四大核心环节：
1. 前置混凝预处理
污水进入浮选单元前，投加常规混凝剂（如聚合氯化铝），利用污水中天然有机质、油脂的粘附性，辅助微塑料初步抱团，形成微小絮体。
实验证实：污水中有机质、油脂不会干扰处理效果，反而可提升团聚效率10%–15%，适配高污染、高油脂的实际污水工况。
2. 双气泡同步注入
通过调整DAF系统的气压（5bar）、溶气饱和时长（纳米气泡20min、微气泡5min）、气泡发生器参数，同步产出纳米气泡与微气泡，持续通入污水中。
双气泡在水体中均匀扩散，快速吸附、团聚微塑料，形成稳定的“气泡-微塑料”絮体。
3. 一级浮选刮渣分离
负载微塑料的絮体上浮至水体表层，形成厚度5–10cm的浮渣层，通过机械刮渣设备统一收集。
核心优势：在一级处理阶段直接截留微塑料，避免其进入后续生化单元或富集于污泥，从源头阻断二次污染风险。
4. 尾水深度处理
经过双气泡浮选处理后的出水，微塑料含量大幅下降（去除率超90%），可直接进入后续生化、消毒、深度过滤工序，最终达标排放至自然水体。
五、技术成效与核心优势
1. 卓越去除效率
实验室与中试数据显示：在含油量80mg/L、COD浓度350mg/L、悬浮固体220mg/L的典型高污染工况下，该工艺对微塑料整体去除率稳定保持90%以上，对10μm以下超细微塑料去除率达85%，远超传统工艺（＜60%）。
相关研究成果发表于环境领域顶级期刊《ACS ES&T Water》，获得国际同行高度认可。
2. 低成本易落地
- 改造成本低：仅优化运行参数，无需新增设备、无需基建投入，单厂改造成本较膜过滤技术降低80%以上；
- 运营成本低：能耗较高级氧化技术降低60%，无需额外药剂，维护简单；
- 适配性强：可直接对接全球90%以上存量污水处理厂的现有DAF系统，规模化落地周期短。
3. 强工况耐受性
该工艺不受污水中有机质、油脂、胶体颗粒干扰，在低温、高盐、高浊度等复杂工况下性能稳定，适配市政污水、工业废水、养殖废水等多场景应用。
六、研究意义与未来展望
1. 行业突破：破解微塑料治理规模化难题
RMIT双气泡协同强化DAF工艺，首次实现“低成本改造+全粒径覆盖+高去除效率+无二次污染”四大核心目标，为全球污水处理厂提供了可快速复制、规模化推广的微塑料治理方案，推动水环境微塑料治理从“实验室技术”走向“工程化应用”。
2. 健康与生态价值：阻断污染扩散链条
该技术可在污水处理一级阶段高效拦截微塑料，从源头减少微塑料流入自然水体，降低生态富集风险与人体暴露风险，为全球水生态安全与公众健康提供坚实技术保障。
3. 未来规划：加速产业化与全球推广
比普罗布·普拉马尼克（Biplob Pramanik）副教授团队表示，未来将重点推进三大方向：一是开展大规模工程化试点，优化工艺参数适配不同地区水质；二是开发智能化双气泡控制系统，实现精准调控与远程运维；三是推动技术全球化授权，助力发展中国家低成本解决微塑料污染问题。
作为皇家墨尔本理工大学（RMIT）环境工程领域的里程碑成果，双气泡协同强化DAF工艺彰显了RMIT“科研服务产业、技术赋能可持续发展”的核心使命，为全球水环境治理提供了“澳大利亚方案”，也为人类应对新兴污染物挑战注入了新动能。