电化学技术控制军团菌的机理和应用研究

摘要

军团菌是一种在自然界中是普遍存在的革兰氏阴性杆菌，易滋生于大型公共场所的循环冷却水、冷却塔系统以及夏秋季节的喷泉系统等。军团菌随着这些系统中水的蒸发作用，附着在气溶胶表面，随着空气飘散，免疫力低下的人群，一旦吸入了被军团菌污染的空气，就可能患上症状类似肺炎的军团病。近年来，我国城市发展迅猛，现代化设施在给人们带来舒适的同时，也为军团菌的孳生创造了有利条件，人们接触军团菌的机会越来越多，患上军团病的几率也越来越大。常用的军团菌控制方法诸如氯消毒、正离子消毒、臭氧消毒、紫外线(UV)消毒等方法都存在各种各样的缺陷，电化学技术是一种新型的水处理技术。近年来，电化学技术用于水处理杀菌消毒取得了长足的发展，该技术的应用也逐渐涉及到多个领域，已有研究表明，电化学技术可以有效控制水中细菌的形成。 本研究将电化学技术应用于军团菌的控制。电化学技术杀菌的主导机制是电解过程中产生了具有强杀菌作用的活性氯和活性氧类物质，并通过扫描电镜观察经过不同杀菌方法处理后细菌细胞表面结构的变化，从微观角度更加直观的表明，电解杀菌过程是多种活性物质的作用。在电流密度为10mA/cm<'2>，通电5min的情况下，在通电结束的瞬间时，军团菌和总菌的杀菌率分别为72.34％和74.10％，在通电结束10min时杀菌率均达到99.99％；可见电化学方法具有持续杀菌作用，并且在相同处理条件下，对于军团菌和总菌的杀灭效果相当。在此基础上，进行一次性动态杀菌试验，探讨电场处理强度等参数对杀菌效果的影响，发现，在电场处理强度为33.3 mA·h/L时，单次杀菌率可达到99.9％。 在现场试验数据分析的基础上，提出电化学技术控制循环水系统军团菌生长的方案。从实际应用出发，建立循环水系统旁流杀菌处理的模型，由模型计算得知，只有当设备处理流量大于系统补水量时，系统处理强度才可能持续上升，达到杀菌灭藻的目的。最后，通过电化学水处理设备的设计开发及试点效果的评估，确定了电化学技术应用于循环水中军团菌控制的可行性。

目录

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第一章 引言

1.1军团菌概况

1.1.1军团菌与军团病

1.1.2容易孳生军团菌的场所

1.1.3军团病的传播

1.2军团菌的控制方法

1.2.1物理方法

1.2.2化学方法

1.2.3物理化学方法

1.3军团菌污染状况(上海)

1.3.1季节性差异的影响

1.3.2消毒方式的影响

1.3.3生物膜等微生态环境因素的影响

1.4军团菌的检测和控制指标

1.4.1军团菌的检测

1.4.2军团菌的控制指标

1.4.3其他国家为控制军团病制定的法律和规范

1.5电化学技术的研究进展

1.5.1电化学技术概述

1.5.2国内外关于电化学技术的机理研究

1.6本课题的研究思路及研究内容

1.6.1本课题的研究思路

1.6.2本课题的研究内容

1.6.3本课题的研究手段和参照标准

第二章 电化学技术控制细菌机理的初探

2.1电化学技术杀菌的主导机制

2.1.1试验准备

2.1.2试验方法

2.1.3试验结果与讨论

2.2不同杀菌方法控制军团菌的对比试验

2.2.1试验准备

2.2.2试验方法

2.2.3试验结果与讨论

2.3电化学技术控制军团菌与总菌的对比试验

2.3.1试验准备

2.3.2试验方法

2.3.3试验结果与讨论

2.4电化学杀菌的主要影响因素研究

2.4.1试验准备

2.4.2试验方法

2.4.3试验结果与讨论

2.5本章小结

第三章 电化学技术在循环水系统中的应用

3.1空调冷却水现场脱膜试验

3.2循环水系统的军团菌控制方案

3.2.1处理工艺流程

3.2.2额定处理强度

3.2.3额定处理流量

3.3电化学杀菌循环处理模型

3.3.1完全混合模型

3.3.2电化学杀菌循环处理模型

3.3.3电化学杀菌循环处理模型的应用

3.4本章小结

第四章 电化学水处理设备的开发及试点工程评估

4.1电化学水处理设备的设计思路

4.2电化学水处理设备的设计构造

4.3电化学水处理设备的试点评估

4.3.1试点工程系统介绍

4.3.2试点工程结果与讨论

4.3.3试点工程的模型应用

4.3.4试点工程的经济效益比较

4.4本章小结

第五章 结论与建议

5.1结论

5.2建议

致谢

参考文献

附录

个人简历 在校期间发表的学术论文