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原文传递臭氧/光催化法灭活压载水中微生物的研究

论文题名：	臭氧/光催化法灭活压载水中微生物的研究
关键词：	船舶压载水;臭氧氧化;光催化法;海洋微生物;灭活效果
摘要：	船舶压载水是现代远洋船舶航海安全和高效营运的保证，然而如何防治压载水带来的有害生物传播已经成为了世界性的环境问题。光催化和臭氧两种技术的联合，不仅增强了光催化技术的氧化能力，同时降低了臭氧用量节约了成本，还扩大了处理范围。因此我们将该工艺运用于处理压载水中微生物，既满足压载水处理的各项标准，又实现处理装置的高效、小型化，对于船舶压载水的处理研究具有保护环境、实现可持续发展的重要意义。　　建立了UV/O3/Ag-TiO2灭活反应装置，实现了反应处理装置的小型化，同时通过对UV/O3/Ag-TiO2复合处理海水中微生物的灭活效果进行测定，证明了UV/O3/Ag-TiO2复合灭活反应装置的可行性和高效性。　　分别对不同反应体系处理海洋细菌和微藻的灭活效果进行测定，结果证明紫外光强6.5 mW/cm2，臭氧投加量4.92 g/h，处理水量500L/h，UV/O3/Ag-TiO2处理3秒后大肠杆菌、肠球菌和溶藻弧菌的灭活率都在4.8 lg以上；处理3秒后杜氏盐藻、前沟藻和三角褐指藻灭藻率分别为0.92lg、0.60lg和0.57lg。UV/O3/Ag-TiO2灭菌处理1秒即可达到公约要求，灭藻处理1秒亦可达到UV/Ag-TiO2和O3单独处理3秒的相同效果，从处理成本考虑，若取得相同处理效果，UV/O3/Ag-TiO2复合工艺紫外辐射强度和臭氧投加量均可节约67％。由于水力停留时间的大大缩短，其处理压载水的装置容积亦可减少，从而处理成本大大降低，证明了UV/O3/Ag-TiO2复合技术在处理压载水中微生物上的优越性。　　考察了O3和UV/Ag-TiO2分别在UV/O3/Ag-TiO2灭菌灭藻过程中的作用，研究表明分别提高紫外辐射强度和臭氧投加量，复合灭菌效果随之提高：紫外光强6.5 mW/cm2，臭氧投加量从1.30 g/h增加到7.28g/h，UV/O3/Ag-TiO2灭菌率由4.0 lg增加到4.85lg；臭氧投加量4.92 g/h，紫外辐射强度由1.2 mW/cm2上升到6.5 mW/cm2时灭菌率由3.5lg提高到4.8lg，可见臭氧在UV/O3/Ag-TiO2灭菌过程中不如紫外辐射作用显著。而O3在灭藻过程中却成为主要物质，随着投加量增加灭藻率提高幅度明显。　　UV/O3/Ag-TiO2处理海洋细菌以及微藻其表面结构的破坏程度均明显高于O3和UV/Ag-TiO2单独作用，直接证明UV/O3/Ag-TiO2复合体系对压载水中微生物的表面破坏具有一定优势。UV/O3/Ag-TiO2处理压载水中微生物，会对细胞膜产生脂质过氧化作用，细胞膜的破裂导致K+、蛋白质物质大量外泄，胞内SOD生物合成能力短时间内增强。推测蛋白质的泄漏可能并不是造成细胞死亡的主要原因，细胞膜渗透性的改变对细胞的破坏有辅助作用，它是提高灭菌率的重要原因。臭氧可能是破坏细胞膜的主要原因，而UV/Ag-TiO2和臭氧的联用作用效果更强，对细胞膜甚至细胞的损伤最为严重，从微观角度证明UV/O3/Ag-TiO2复合工艺处理压载水中的微生物其破坏作用高效、迅速、彻底，存在的优势显著。
作者：	杜佳暄
专业：	环境科学与工程
导师：	尤宏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文