脈沖電場(chǎng)-脈沖等離子體新型殺菌技術(shù)研究.pdf

1、高壓脈沖電源與不同電極結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器匹配在水處理中有脈沖電場(chǎng)(PEF)和脈沖非熱等離子體(NTP)兩種應(yīng)用形式。本文分別以油田注水和飲用水為研究對(duì)象，開展了對(duì)PEF和NTP新型殺菌技術(shù)的研究。 首先，以油田注水為研究對(duì)象，考察了脈沖頻率、樣品溫度、細(xì)菌初始濃度、電導(dǎo)率、電極距離等操作參數(shù)對(duì)PEF殺菌的影響，并對(duì)參數(shù)優(yōu)化。開發(fā)了脈沖電場(chǎng)和超聲波聯(lián)用殺菌工藝，證實(shí)PEF可以有效的去除腐生菌、鐵細(xì)菌和硫酸鹽還原菌等有害菌，超聲波和PEF

2、聯(lián)用具有協(xié)同殺滅腐生菌和鐵細(xì)菌的作用?？疾炝穗妼?dǎo)率、細(xì)菌初始濃度和Fe2+對(duì)NTP殺菌的影響，同時(shí)考察了曝氣氣源(O2、N2和空氣)和曝氣強(qiáng)度對(duì)NTP殺菌的影響，試驗(yàn)表明曝氣有利于殺菌，曝O2的效果最好。氧氣曝氣強(qiáng)度為667m3/(m3h)時(shí)，經(jīng)過150s的處理，腐生菌、鐵細(xì)菌和硫酸鹽還原菌的失活率分別為1.85、4.51和5.70log。 其次，以飲用水為研究對(duì)象，系統(tǒng)的考察了PEF和NTP消毒時(shí)，單脈沖能量的影響和連續(xù)流條件

3、下的殺菌效果，比較了火花隙開關(guān)電源和閘流管開關(guān)電源與反應(yīng)器匹配的殺菌效果，研究了天然水體中存在的腐殖酸對(duì)PEF和NTP殺菌效果的影響，結(jié)果表明水中的有機(jī)物對(duì)NTP殺菌的影響很大。 在以上研究的基礎(chǔ)上，以含腐殖酸的自配水以及兩種實(shí)際水樣為處理對(duì)象，從殺菌效果、速率、成本、安全性等方面比較PEF/NTP、ClO2、UV、H2O2和O3等殺菌方法。研究表明除H2O2外，其他方法均能快速高效殺菌，其中ClO2和UV殺菌受水中有機(jī)物影響最

4、大。以自來(lái)水廠水源水為處理對(duì)象，細(xì)菌失活率為1log時(shí)，ClO2殺菌最經(jīng)濟(jì)快速。從安全性角度而言，PEF和UV幾乎無(wú)消毒副產(chǎn)物，然而PEF殺菌比UV徹底，且受水中有機(jī)物影響較小。總而言之PEF是一種有優(yōu)勢(shì)的高效安全消毒方法，而NTP可用于殺菌和污染物的共去除。 最后，探討了PEF和NTP技術(shù)對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞程度，發(fā)現(xiàn)NTP對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞比PEF更劇烈。分析了NTP殺菌的機(jī)理，證實(shí)NTP殺菌是電場(chǎng)和自由基、臭氧等氧化性活性物質(zhì)的