高强度脉冲磁场处理含菌废水的实验研究

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脉冲磁场杀菌是一种物理非热杀菌技术,与传统的物理和化学灭菌法相比,杀菌能力强,作用快,且无毒害残留因而不会造成二次污染,是一种新的很有前景的杀菌技术。因此近年来受到人们越来越多的关注。   论文在对处理室进行设计并对磁场分布进行计算的基础上,以污水杂菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌为代表菌种,研究了磁场强度、脉冲数等物理因素和温度、初始菌落数、pH值等介质特性对不同菌种的杀灭效果。根据实验、计算和分析结果探讨了杀菌的主要作用机制,分析了不同实验因素对杀菌效果的影响规律及主次关系,并找出最佳参数组合。   研究表明:   (1)当脉冲电流频率ω较小时,处理室内磁场可近似看成均匀分布。随着ω的增大,管内磁场的分布将变成非均匀,且中心处磁场较大,边缘处磁场较小。   (2)随着磁场强度的增大,杀菌率先升高再降低后又升高;杀菌率随着脉冲数的增加总体趋于上升,但存在一定的波动;介质温度越高,杀菌效果越好,但这个温度远低于热致死温度范围;杀菌率随pH值的升高而先升高后降低,在pH值为4.5左右时出现峰值,杀菌效果最好,即介质偏酸性时杀菌效果较好:杀菌率随着初始菌落数的增加而升高,初始菌落数越高,杀菌效果越好。   (3)杀菌的主要作用机制都是脉冲磁场对细胞膜特性的影响,最终导致细胞膜上的信号转换系统紊乱,离子在细胞内液和外液中的浓度失衡由此改变基因转录及细胞代谢活动和生理功能。   (4)影响脉冲磁场对污水细菌总数杀菌效果的因素主次顺序为磁场强度>温度>脉冲数>pH值;影响脉冲磁场对污水大肠菌群杀菌效果的因素主次顺序为磁场强度>温度>pH值>脉冲数。最佳参数组合为磁场强度6.33T,污水温度40℃,脉冲数为20,pH值为6。最佳参数组合下,污水的细菌总数和大肠菌群数杀菌率分别为96.8%和97.2%。
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