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船舶压载水快检设备评价与光催化H2O2灭活技术研究
| 论文题名： | 船舶压载水快检设备评价与光催化H2O2灭活技术研究 |
| 关键词： | 船舶压载水;指示性分析;紫外光催化;微生物灭活 |
| 摘要： | 随着压载水公约对我国正式生效，针对压载水中微型生物快速检测以及高效灭活的研究具有重要意义。目前，压载水指示性分析快速检测设备准确性难以保证，压载水处理技术也存在处理效率低，难以保证稳定、长效机制等问题。基于此，本文开展了压载水快检设备对比分析研究，采用紫外光催化结合过氧化氢技术对压载水中细菌和微藻进行灭活处理，为寻求高效的压载水灭活处理工艺提供了理论依据。 针对目前压载水合规检测设备(CMDs)准确性不高等问题，对主流压载水快速检测设备进行了性能测试，考察了不同水质环境因素（浊度和可溶性天然有机物腐殖酸浓度）和生物因素（死藻和藻细胞浓度）对检设备影响，研究发现综合荧光法表现较好。不同影响因子均会不同程度上影响CMDs的指示性分析结果。权值因子分析结果表明，死藻和藻细胞浓度对CMDs检测准确性影响最大，需要在快检设备考察中重点关注。 对细菌和微藻的灭活研究表明，光催化结合过氧化氢技术对压载水中微藻和细菌灭活较好，过氧化氢的加入可以有效提高光催化效率和灭活率，能够有效抑制受损细菌暗修复再生情况。连续流小试试验证明表明，UV辐射强度为44.2mW/cm2，TiO2平均负载量为9.48mg/cm2，进水H2O2浓度为20mg/L时，5min内大肠杆菌、肠球菌和微小原甲藻的对数灭活率能分别达到5.86log、5.23log和3.11log。该系统能够有效灭活细菌和微藻细胞，对细胞结构造成不可逆损伤并造成其死亡，细菌细胞的脂质过氧化物(MDA)含量增加到101nmol/L，超氧化物歧化酶(SOD)活性迅速下降到51.7U/mgpro，微藻的叶绿素a被迅速降解到5.3μg/L。 建立了基于CFD的UV/TiO2/H2O2消毒反应器模型，并进行结构优化设计和数值模拟。对不同参数的导流叶片消毒器的流态进行了模拟计算，结果表明，通过在消毒器进出口设置导流叶片可以改变腔体内部水流集中的情况，均匀化流速分布。导流叶片的存在有利于反应器入口流道区域产生二次环流，帮助反应器流道水流及微生物与H2O2的二次混合从而提升消毒性能，优选出了最佳导流叶片参数。光强仿真结果表明，反应器内部不存在照射死角，可以有效的照射到反应器内部水体。 |
| 作者： | 张顺 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 施悦;张爱国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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