同軸降膜反應(yīng)器耦合電場(chǎng)-放電殺菌技術(shù)用于飲用水安全消毒的研究.pdf

1、消毒是飲用水處理中的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)行的飲用水消毒主要通過(guò)投加消毒劑完成，不可避免的帶來(lái)了消毒副產(chǎn)物(DBP)的問(wèn)題，對(duì)人體健康造成隱患。為解決這一問(wèn)題，本文開發(fā)了一套空氣隔離-同軸降膜電場(chǎng)/放電反應(yīng)器，將電場(chǎng)和放電技術(shù)用于飲用水的安全消毒。
　　 該反應(yīng)器采用同軸電極模式，電極間距14mm。內(nèi)電極為不銹鋼筒，電場(chǎng)和放電系統(tǒng)的區(qū)別在于外電極的結(jié)構(gòu)，分別為圓滑的不銹鋼筒和利于放電的銅絲螺線管。高壓極（外電極）位于氣相，低壓極（內(nèi)電極）

2、位于液膜以下，有效處理區(qū)域在內(nèi)電極極外壁的液膜處，最高場(chǎng)強(qiáng)10kV/cm。與傳統(tǒng)液相電場(chǎng)/放電反應(yīng)器相比，該同軸降膜反應(yīng)器中的空氣將高壓極與液相介質(zhì)隔離開，是一種氣相放電模式，有效控制了泄漏電流，從而減少了電流的歐姆熱效應(yīng)造成的能量損耗，也降低了電極腐蝕。
　　 以飲用水為研究對(duì)象，系統(tǒng)考察了同軸電場(chǎng)和電暈放電用于飲用水殺菌時(shí)，輸入電壓、輸入頻率、微生物初始濃度和不同菌種對(duì)殺菌效果的影響。研究結(jié)果表明，電場(chǎng)和放電的殺菌效果均隨輸

3、入電壓和頻率的增加而提高。在輸入電壓10kV，頻率10kHz時(shí)，處理時(shí)間50s時(shí)可使腐生雜菌數(shù)量分別下降2.1和3.5個(gè)對(duì)數(shù)，使大腸桿菌數(shù)量分別下降2.23和3.82個(gè)對(duì)數(shù)。
　　 對(duì)電場(chǎng)和放電的單位水量電耗、自由基產(chǎn)生和物料溫升情況進(jìn)行了對(duì)比研究。當(dāng)細(xì)菌數(shù)量下降1個(gè)對(duì)數(shù)時(shí)，電場(chǎng)殺菌的電耗為13.89kW·h/m3，電暈放電殺菌的電耗為6.39kW·h/m3，放電殺菌具有經(jīng)濟(jì)快速的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)檢測(cè)了兩種處理手段過(guò)程中自由基產(chǎn)生情況

4、，結(jié)果表明放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生羥基自由基等活性物質(zhì)，有形成消毒副產(chǎn)物的風(fēng)險(xiǎn)，安全性較差;而電場(chǎng)處理過(guò)程中無(wú)自由基等活性物質(zhì)生成，安全性較高。兩種手段處理后的水樣溫升都不顯著，在5℃以內(nèi)。
　　 考察了兩種手段處理后細(xì)胞膜受損情況，發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)處理后存在一定比例的亞致死細(xì)胞，而放電處理后的細(xì)菌則不存在亞致死情況，殺滅更為徹底。機(jī)理研究表明，電場(chǎng)和放電均會(huì)對(duì)細(xì)胞蛋白質(zhì)二級(jí)或三級(jí)結(jié)構(gòu)造成破壞，從而破壞蛋白質(zhì)構(gòu)象，使其正常功能難以維持而死亡。而