同軸降膜反應器耦合電場-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投加消毒劑完成，不可避免的帶來了消毒副產(chǎn)物(DBP)的問題，對人體健康造成隱患。為解決這一問題，本文開發(fā)了一套空氣隔離-同軸降膜電場/放電反應器，將電場和放電技術(shù)用于飲用水的安全消毒。
　　 該反應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，最高場強10kV/cm。與傳統(tǒng)液相電場/放電反應器相比，該同軸降膜反應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造成的能量損耗，也降低了電極腐蝕。
　　 以飲用水為研究對象，系統(tǒng)考察了同軸電場和電暈放電用于飲用水殺菌時，輸入電壓、輸入頻率、微生物初始濃度和不同菌種對殺菌效果的影響。研究結(jié)果表明，電場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，處理時間50s時可使腐生雜菌數(shù)量分別下降2.1和3.5個對數(shù)，使大腸桿菌數(shù)量分別下降2.23和3.82個對數(shù)。
　　 對電場和放電的單位水量電耗、自由基產(chǎn)生和物料溫升情況進行了對比研究。當細菌數(shù)量下降1個對數(shù)時，電場殺菌的電耗為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)濟快速的優(yōu)點。同時檢測了兩種處理手段過程中自由基產(chǎn)生情況

4、，結(jié)果表明放電過程中會產(chǎn)生羥基自由基等活性物質(zhì)，有形成消毒副產(chǎn)物的風險，安全性較差;而電場處理過程中無自由基等活性物質(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胞膜受損情況，發(fā)現(xiàn)電場處理后存在一定比例的亞致死細胞，而放電處理后的細菌則不存在亞致死情況，殺滅更為徹底。機理研究表明，電場和放電均會對細胞蛋白質(zhì)二級或三級結(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