方孔多孔板水力空化杀灭大肠杆菌的实验研究

传统的饮用水消毒技术是在原水中投加氯,但近年发现,氯在消毒的同时与水中有机化合物反应生成消毒副产物DBPs,其中最为常见的DBPs为三卤甲烷THMs、卤乙酸HAAs等,这些副产品具有"三致"(致癌、致畸、致突变)作用,严重威胁着人们的身体健康。为探索新的饮用水消毒方式,本文利用多孔板型水力空化反应装置,以大肠杆菌为原水病原微生物指示菌种,处理含有大肠杆菌的水样,使用平板菌落计数法求得不同时刻水样中大肠杆菌浓度。通过对不同孔口流速、不同几何参数多孔板、不同初始浓度菌液进行空化试验,提出了空化数、孔口流速、初始浓度、处理时间、孔口数量、孔口大小、孔口排列方式与大肠杆菌杀灭率的关系。试验结果表明,提高孔口流速、选取最佳初始浓度、延长处理时间、增多孔口数量和减小孔口大小可以提高大肠杆菌的杀灭率,水力空化对大肠杆菌具有显著的杀灭效果,可以作为新的消毒技术进一步研究。     

三角孔多孔板水力空化杀灭大肠杆菌的研究

实验基于自主研发的新型多孔板水力空化空蚀反应装置,选取病原微生物中较常见的大肠杆菌为指示菌,用压力数据采集系统测定了空化空蚀工作段的压力,用琼脂平板计数法检测空化空蚀作用前后大肠杆菌的菌落数,同时用生物显微镜观察其形态变化。通过不同孔口流速、不同菌液的初始浓度和不同几何参数的多孔板对大肠杆菌进行空化空蚀实验,分析了空化数、孔口流速、大肠杆菌初始浓度、孔口数量、孔口大小和孔口排列方式对大肠杆菌杀灭率的影响,阐述了水力空化空蚀作用对大肠杆菌的杀灭机理。     

变扩散角文丘里式水力空化杀灭原水中病原微生物试验研究

本文采用自主研发的变扩散角文丘里式水力空化发生装置,对杭州上塘河原水不同配比浓度水样进行灭菌处理,菌落总数和大肠杆菌作为指示微生物。水力空化对原水中病原微生物的杀灭效果可以通过检测分析菌落总数和大肠杆菌的杀灭率来表征。试验研究了文丘里式水力空化装置的扩散角、原水配比浓度、喉部流速、空化数以及水力空化作用时间对菌落总数和大肠杆菌杀灭率的影响。试验研究结果表明:选取合适的文丘里扩散角和原水配比浓度,提高喉部流速或降低空化数,延长水力空化作用时间等有益于原水中病原微生物的杀灭。水力空化作用能够杀灭原水中的病原微生物,是一种安全、高效、无消毒副产物的饮用水消毒新技术。     

水力空化去除水中难降解亲水性和疏水性污染物

利用自制的文丘里型、多孔板型及其组合式水力空化反应器,试验研究了水力空化对难降解亲水性污染物、疏水性污染物及其混合物去除效果的影响。重点研究了文丘里管的喉部相对长度对难降解疏水性污染物,以及多孔板三角形孔口的数量与大小对难降解亲水性污染物去除效果的影响,进一步采用文丘里管和三角形孔口多孔板的组合形式研究其对含亲、疏水性混合污染物的去除效果。结果表明:喉部相对长度为L/R=40时,疏水性污染物的降解率最高;适当地增加多孔板的孔口数量和减小孔径,有利于亲水性污染物的去除;文丘里管与孔口为棋盘式排列的多孔板组合是发生空化较优的水力条件。此外,提高流速,降低空化数,延长空化作用时间,选取适宜的废水初始浓度等,也有利于提高空化空蚀作用强度。     

三角孔多孔板下游空化流场的PIV剖析

采用粒子图像测速仪(PIV)对不同类型的三角形孔口多孔板下游空化流场的流动特性进行了量测,分析了孔口大小(边长a=2.6 mm,4.0 mm,5.1 mm和6.7 mm)、孔口数量(n=9,16,25和64)和孔口排列(棋盘式和交错式)对多孔板下游时均流速、紊动强度及紊动切应力分布的影响。结果表明,多孔板下游的时均流速、紊动强度及紊动切应力呈现不同程度的锯齿状分布,适当地缩小孔口、增加孔口数量,并将孔口布置为交错式排列有利于多孔板下游水流的掺混、紊动和剪切作用;在试验设计的不同规格三角形孔口多孔板中,孔口边长a=4.0 mm、孔口数量n=25且孔口为交错式排列的多孔板下游空化流场的流速梯度最大、紊动剪切作用最为剧烈。     

多孔板压力特性的试验研究

本文基于浙江工业大学水力学实验室设计的多孔板水力空化装置,采用SINOCERA-YE6263动态数据采集分析系统对多孔板下游压力的时均和频谱进行了试验研究。探讨了不同孔口形状、数量、大小、布置方式对多孔板下游压力的影响,结果表明:孔口按梅花形分布对多孔板下游压力的恢复有一定的抑制作用,孔口形状对多孔板下游时均压力的影响不大。孔口数量、大小、布置方式对脉动压力功率谱有直接影响,试验结论可为多孔板的设计提供依据。     

强电离放电等离子体在应急净化饮用水中的应用

为解决常规等离子体水处理技术中存在的处理时间长、处理量有限等问题,促进等离子体技术在饮用水应急净化领域的应用,研究了基于微流注与微辉光的强电离放电快速水处理技术。实验利用大气压强电离放电协同水力空化技术,在水中产生高浓度活性氧自由基,进行水中大肠杆菌的杀灭剂效、时效关系研究,同时研究了不同水质水源水的灭菌效果和水质改善情况。结果表明,当强电离放电功率为120~130 W、空化进气体积流量为0.1 L/min时,可100%杀灭水中l04~106 mL~(–1)的大肠杆菌,消耗的活性氧自由基体积质量为0.5~0.7 mg/L,灭菌时间仅需3~10 s;当放电功率为140~160 W、活性氧自由基体积质量为0.8~1.2 mg/L时,处理水库水源水中的微生物指标低于国家《生活饮用水卫生标准》限值,水体色度降至15度以下,水中有机物含量(UV254)去除率达68%~76%,且未检出甲醛等氧化消毒副产物,处理结果符合应急情况下饮用水的消毒净化要求。此外,强电离放电等离子体可在水中高效生成体积质量8 mg/L的活性氧自由基,能满足大流量水体的快速消毒净化需求。上述研究结果可为放电等离子体在饮用水应急消毒、医疗废水净化处理等领域的应用研究提供重要基础。     

大面积常压表面等离子体快速消毒灭菌实验研究

为评价一种可触摸等离子体的消毒灭菌效果,利用自制微秒脉冲电源和等离子体反应器,产生了面积为459 cm2的常压表面介质阻挡放电(SDBD)等离子体,以琼脂平板表面的细菌为处理对象,研究了等离子体的消毒灭菌过程。研究结果表明:等离子体的灭菌过程主要发生在前5~10 s,初始细菌数量约为104 CFU时,大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色葡萄球菌和铜绿假单胞菌都被杀灭2.5~2.8个对数;初始细菌数量低于600 CFU时,等离子体处理10 s后细菌被全部杀光;等离子体的消毒灭菌效率随着处理间距的增大而降低,当处理间距由1 cm增大到4 cm时,大肠杆菌的杀灭对数值由2.7下降到1.1。因此,等离子体可在10 s内快速有效的杀灭琼脂平板上的试验菌。     

等离子体产物溶液中扩散与大肠杆菌杀灭

大气压低温等离子体对微生物的杀灭主要通过紫外线、高能粒子刻蚀、强反应活性物质等效应实现。当利用等离子体杀灭水溶液中微生物时,由于液体的阻隔,紫外线与离子刻蚀的作用非常微弱,杀灭作用主要依靠水溶液中的活性物质。该研究利用介质阻挡放电等离子体处理水溶液中的大肠杆菌,通过菌落稀释计数法比较等离子体对不同深度细菌的杀灭效果,并使用pH指示剂可视化研究长寿命酸性物质扩散过程,探究长短寿命活性粒子对杀灭效果的不同影响。实验结果发现,即使将等离子体作用从1 min延长到10 min,等离子体也只能即时杀灭水溶液表层的大肠杆菌,且杀灭效果与长寿命活性物质的扩散深度无关;而溶液深层大肠杆菌的杀灭需要在等离子体处理后静置溶液一段时间,也能抑制甚至杀灭溶液中的大肠杆菌。短寿命活性物质对细菌有强烈快速的杀灭作用,但其在溶液中的寿命和扩散距离都很短,杀灭作用的有效距离有限;长寿命活性粒子虽然能作用于更大水体,但需要较长作用时间,无法做到即时迅速的杀灭。该研究对低温等离子体在不同场合的消毒运用提供了实验基础和设计参考。     

掺气条件下水流空化特性的研究

通过对水流的空泡动力学研究,建立了掺气条件下空泡溃灭时所诱导的泡周围水体压力脉冲方程,考虑了不同流速不同掺气浓度对空泡溃灭的影响,揭示了空泡在水体中的溃灭特性,数值模拟了空化数对空泡溃灭的影响规律。结果表明:空化数随着掺气浓度的增加而增加,减弱了空泡溃灭时的空蚀破坏能力,低流速下空化数随掺气浓度增加较大,高流速下空化数增加较小;流速越高,掺气浓度越低,空化数越小,计算结果与试验结果吻合较好。     

空化区圆柱突体空化特性的研究

通过空泡与空泡运动方程的研究,建立了水流空化区能量守恒方程,理论上对两种不同流速下圆柱突体诱导的空化区中空化特性进行了数值分析.试验在直流式水洞中进行,圆柱突体高为5mm,底部直径为6mm,掺气孔径为5mm.结果表明:同一流速下空泡半径随着掺气浓度的增加而减小;流速越高,掺气浓度越大,空泡半径越小.同一流速下空化数随掺气浓度的增加而增大;低流速下空化数最大值远大于高流速下空化数最大值,试验数据与理论吻合较好.     

青铜峡与八盘峡水电站水中泥沙含量对空化压力的影响

本文对黄河上游青铜峡、八盘峡水电站引用水中含沙量对水空化压力特性的影响进行了专项研究;实测了不同浓度含沙水样的初生空化与临界空化压力值.实测结果表明,随着含沙量的增大,初生空化与临界空化压力值均有所提高,且接近线性关系.此成果为黄河上游的水电站水轮机和水泵站的水泵合理确定安装高程提供重要依据,以减少空蚀带来的经济损失.     

大气压强电场放电在外来海洋生物应急防控处理装置中的应用实验研究

为了防控船舶压舱水造成的外来海洋生物传播,国际海事组织(IMO)于2004年制定了《国际船舶压舱水和沉积物管理与控制公约》,要求所有船舶必须安装通过IMO认证的船舶压舱水处理设备。然而截止目前,已装船使用的压舱水处理设备存在处理效果无法达到IMO排放标准的情况。为有效降低由压舱水引起的外来海洋生物入侵风险,开展压舱水应急处理技术研究非常必要。该研究基于大气压下微流注与微辉光交替协同形成强电场放电,建立协同水力空化技术高效生成羟基自由基的方法。通过研制分区激励式大气压非平衡等离子体发生阵列,构建高浓度活性粒子制备单元,与水力空化单元、液液混溶单元和残余氧化剂去除单元等优化组合,构成羟基自由基外来海洋生物应急防控处理装置。运用该装置开展大连港海水现场示范实验。实验结果表明:当处理水量为30~40 t/h,浮游植物含量为2.6×10~4~3.77×10~4 cells/m L时,10μm及以上大小的浮游植物杀灭率为100%,处理效果均达到IMO排放标准,海水水质得到明显改善。羟基自由基外来海洋生物应急防控处理装置可为中国防控船舶压舱水外来海洋生物入侵提供有效的技术手段。     

气液两相放电对亚甲基兰脱色效能的影响研究

为了强化混合气液两相放电处理水中有机物的过程,在两电极之间添加活性氧化铝填料,并且待处理溶液以雾状液滴形式均匀布洒在填料表面。动态连续流实验结果表明,当反应电压为25 kV、pH值为11、亚甲基兰溶液初始质量浓度为5 mg/L、反应时间为120 min时脱色率达到最高。各种反应条件下的能量利用效率范围为36.56-233.65 mg/(kWh)。pH值对于反应结果影响较大,在pH较高时能量利用效率较高。而在pH值一定时能量的利用率随着流速的增加和亚甲基兰初始质量浓度的增加而增加。高压脉冲电场和活性氧化铝填料之间的相互作用促进了亚甲基兰的降解。     

多相纳秒脉冲放电协同二氧化钛系统对大肠杆菌的灭活

基于压舱水处理技术的研究,利用多相纳秒脉冲放电协同二氧化钛(Ti O2)系统产生的强氧化性活性物质、冲击波、紫外光和强电场等对污水中的有害微生物进行有效灭活。实验中以大肠杆菌为目标灭菌物,通过多相纳秒脉冲放电来获取低温等离子体并和Ti O2光催化剂相结合。采用单喷嘴-筒式放电结构,研究了不同脉冲峰值电压、脉冲重复频率、鼓入气体体积流量、Ti O2镀膜长度、放电处理时间、大肠杆菌的初始浓度等条件对大肠杆菌灭活效果的影响。研究结果表明:当脉冲峰值电压为31 k V、脉冲重复频率为50 Hz、鼓入气体体积流量为80m L/min、Ti O2镀膜长度为1.0 cm、放电处理时间为10 min时,大肠杆菌的灭活率达到99.88%;大肠杆菌的剩余量随着脉冲峰值电压、脉冲重复频率、放电处理时间的增大而减小;随着大肠杆菌初始浓度的增加而增大;随着鼓入气体体积流量的升高而先减小后增大;随着Ti O2镀膜长度的增加而先减小后基本不变。     

高速水流空化区和空蚀区掺气特性的试验研究

本文用先进的量测仪器在浙江工业大学水力学实验室直流式水洞中分别对高速水流空化区、空蚀区的掺气特性进行了较为系统的试验研究.实测了空化区掺气前后压力的变化,分析了压力波形的可压缩流特征以及马赫数与压缩比的关系;实测了空蚀区不同掺气浓度的时均压力分布,分析了压力随掺气浓度的变化及背压对空蚀的影响;提出减免空蚀的最低掺气浓度与流速的关系,比较了掺气前后水流的空化数.     

30°斜式进水流道数模分析与泵装置特性试验研究

利用三维湍流数值模拟对某30°斜轴进水流道水力特性进行了分析,研究了设计流量工况下流道的内部流场、不同横断面和纵剖面速度等值线、出口断面速度均匀度和速度加权平均角以及流道水力损失。研究结果表明,斜式进水流道水流处于均匀渐缩,内部流态良好,无漩涡或脱流,出口断面流速分布均匀度Vu=98.2%,速度加权平均角度θ=88.42°,流道水力损失Δh=5.9cm,流道型线合理。试验研究了30°斜轴模型泵装置能量特性、空化特性和飞逸特性,得到5个叶片角度下模型和原型泵装置能量特性曲线、3个不同叶片角度下空化特性及叶片角-2°下的单位飞逸转速和单位飞逸流量。试验结果表明,模型泵装置最高效率随叶片角度减小而增大,叶片角-4°时的最高效率可达83%,较大范围运行工况下的空化性能优良,飞逸转速安全。研究结果对低扬程泵站水力优化设计具有重要的参考价值。     

DBD高级氧化耦合活性炭吸附处理水中碱性品红EI北大核心CSCD

在介质阻挡放电(DBD)水处理反应系统中耦合活性炭对污染物分子的吸附作用,实现反应时间与水力停留时间相分离,统一污染物降解与活性炭再生2个过程,才能达到废水连续高效处理的目标。在系统稳定微放电的条件下,以碱性品红模拟废水进行降解实验,考察放电参数、反应时间、p H值及初始质量浓度等因素对降解率的影响,并利用紫外–可见吸收光谱对中间产物进行初步分析。结果表明,处理时间与碱性品红降解率的变化呈正相关的关系;一定处理时间内,降解率取决于系统能量注入与系统发热量2个方面。在优化的实验条件下,处理12 min后碱性品红的降解率可达89.46%,发色基团完全消失,苯环发生开环。     

高温型电子消毒柜常见故障检修

电子消毒柜是近几年开发出来的一种集食具消毒、烘干、保洁、储存于一体的新型厨用电器,它对大肠杆菌、痢疾菌、葡萄球菌、乙肝病毒的杀灭率可达100％,能有效地保障人体健康,可广泛用于家庭、托儿所、接待室、会议厅、办公室、宾馆、饮食行业和医疗卫生等单位。     

DBD高级氧化耦合活性炭吸附处理水中碱性品红

在介质阻挡放电(DBD)水处理反应系统中耦合活性炭对污染物分子的吸附作用,实现反应时间与水力停留时间相分离,统一污染物降解与活性炭再生2个过程,才能达到废水连续高效处理的目标。在系统稳定微放电的条件下,以碱性品红模拟废水进行降解实验,考察放电参数、反应时间、p H值及初始质量浓度等因素对降解率的影响,并利用紫外–可见吸收光谱对中间产物进行初步分析。结果表明,处理时间与碱性品红降解率的变化呈正相关的关系;一定处理时间内,降解率取决于系统能量注入与系统发热量2个方面。在优化的实验条件下,处理12 min后碱性品红的降解率可达89.46%,发色基团完全消失,苯环发生开环。