同轴降膜反应器耦合电场-放电杀菌技术用于饮用水安全消毒的研究.pdf

1、消毒是饮用水处理中的重要环节，现行的饮用水消毒主要通过投加消毒剂完成，不可避免的带来了消毒副产物(DBP)的问题，对人体健康造成隐患。为解决这一问题，本文开发了一套空气隔离-同轴降膜电场/放电反应器，将电场和放电技术用于饮用水的安全消毒。
　　 该反应器采用同轴电极模式，电极间距14mm。内电极为不锈钢筒，电场和放电系统的区别在于外电极的结构，分别为圆滑的不锈钢筒和利于放电的铜丝螺线管。高压极（外电极）位于气相，低压极（内电极）

2、位于液膜以下，有效处理区域在内电极极外壁的液膜处，最高场强10kV/cm。与传统液相电场/放电反应器相比，该同轴降膜反应器中的空气将高压极与液相介质隔离开，是一种气相放电模式，有效控制了泄漏电流，从而减少了电流的欧姆热效应造成的能量损耗，也降低了电极腐蚀。
　　 以饮用水为研究对象，系统考察了同轴电场和电晕放电用于饮用水杀菌时，输入电压、输入频率、微生物初始浓度和不同菌种对杀菌效果的影响。研究结果表明，电场和放电的杀菌效果均随输

3、入电压和频率的增加而提高。在输入电压10kV，频率10kHz时，处理时间50s时可使腐生杂菌数量分别下降2.1和3.5个对数，使大肠杆菌数量分别下降2.23和3.82个对数。
　　 对电场和放电的单位水量电耗、自由基产生和物料温升情况进行了对比研究。当细菌数量下降1个对数时，电场杀菌的电耗为13.89kW·h/m3，电晕放电杀菌的电耗为6.39kW·h/m3，放电杀菌具有经济快速的优点。同时检测了两种处理手段过程中自由基产生情况

4、，结果表明放电过程中会产生羟基自由基等活性物质，有形成消毒副产物的风险，安全性较差;而电场处理过程中无自由基等活性物质生成，安全性较高。两种手段处理后的水样温升都不显著，在5℃以内。
　　 考察了两种手段处理后细胞膜受损情况，发现电场处理后存在一定比例的亚致死细胞，而放电处理后的细菌则不存在亚致死情况，杀灭更为彻底。机理研究表明，电场和放电均会对细胞蛋白质二级或三级结构造成破坏，从而破坏蛋白质构象，使其正常功能难以维持而死亡。而