脈沖電弧液電放電船舶壓載水處理技術研究.pdf

1、隨著全球經濟一體化的不斷發(fā)展，遠洋船舶運輸呈現爆發(fā)式的增長。遠洋貨輪中壓載水的轉移和隨意排放所引起的海洋環(huán)境污染問題，特別是壓載水中致病有害細菌和繁殖能力強的藻類在轉移過程中造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞等問題日益嚴重。因此，壓載水隨意排放已經被國際環(huán)境組織確認為海洋的四大威脅之一。船舶壓載水所引起的海洋環(huán)境問題已經得到國際海事組織的高度重視。針對這一問題，本文提出一種新的壓載水處理方法，即脈沖電弧液電放電船舶壓載水處理方法，研究該方法的基本原

2、理和應用效果，重點研究該方法在液中等離子體放電過程中產生沖擊壓力波、液電空化、紫外光解、氧化劑氧化和電磁輻射（EMP）等綜合效應及對水中病原體和有害生物殺滅效果的基本規(guī)律。
　　本文首先研究了脈沖電弧液電放電形成、發(fā)展過程的特點，對脈沖電弧液電放電過程中產生沖擊壓力、離子束密度和等離子體通道半徑、電導率、電阻、溫度、等的規(guī)律進行了探索，并應用氣泡模型對脈沖液電放電變化規(guī)律進行了計算分析。然后設計制作了脈沖電弧液電放電電源、水處理反

3、應器以及放電電極，針對船舶壓載水中以大腸桿菌為代表的細菌和以藍藻為代表的藻類以及其他浮游生物開展了系統(tǒng)的大量的滅活實驗。最后總結分析了光致分解效應、液電空穴效應、自由基氧化效應以及電磁輻射效應等作用，分析了放電過程中能量密度隨放電參數變化規(guī)律，探討了脈沖電弧液電放電技術應用于船舶壓載水處理的可行性。研究結果表明：
　　（1）脈沖電弧液電放電主要包括三個過程：先導放電擊穿過程；主放電過程和液電空化過程。其中，先導擊穿放電過程一般在1

4、0ns以內，主放電過程中的預擊穿時延隨著液相放電中液體介質的電導率的增加從200ms降低到1ms。
　?。?）脈沖電弧液電放電強度與高壓脈沖電源參數（脈沖電容大小，放電電壓和重復頻率）以及放電電極參數（電極距離，電極直徑和電極材料）密切相關。
　?。?）脈沖電弧液電放電能夠產生相當強的沖擊壓力波、紫外線、自由基活性基團等物化效應，對大腸桿菌的滅活率達到99.9％以上，對藻類的滅活率達到99%以上，能夠滿足國際海事組織對船舶壓