变喉部长径比文丘里式空化空蚀杀灭大肠杆菌的试验研究

作     者：耿坤 

作者单位：浙江工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董志勇

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：喉部长径比 水力空化 文丘里管 大肠杆菌 饮用水消毒 

摘      要：水是生命之源,是维持生命最重要的物质之一,我国是世界上严重缺水的国家之一,在水资源短缺的情况下,为保障居民正常的生产生活,饮用水处理显得尤为重要。目前我国给水处理厂普遍采用加氯消毒方式,其经济有效、操作简单。然而,加氯消毒避免不了消毒副产物的产生,近年来随着国内外学者对氯消毒副产物的研究发现其对人体具有“三致(致癌、致畸、致突变)作用,为了消除这种安全隐患,人们开始把目光聚焦到水力空化消毒技术上。水力空化消毒作为一种新型的饮用水消毒技术,安全高效、绿色环保、无消毒副产物等特点使其在饮用水消毒领域具有潜在的前景。本文基于自主研发的文丘里式水力空化反应装置,采用三维粒子图像测速仪PIV对水力空化工作段的流动特性进行剖析,得到水力空化流场中流速、紊动强度、雷诺应力的分布规律;利用YE6263压力数据采集系统对空化空蚀装置运行过程中工作段的脉动压力进行采集,运用数理统计方法处理数据得到空化流场中时均压力的沿程变化及空化数与时均压力的关系;采用PHOTRON APX-RS高速摄影机观察空化空蚀装置运行过程中工作段的流场状态,从喉部长径比和喉部流速两个角度分析空化流场中空泡的特性。基于上述流动特性研究,选取大肠杆菌为病原微生物的指示菌,对大肠杆菌水样进行灭菌处理。用琼脂平板计数法检测大肠杆菌的杀灭率,同时利用生物显微镜观察大肠杆菌在空化空蚀作用前后的形态变化。分析了文丘里管喉部长径比、初始浓度、喉部流速、运行时间、水流空化数对大肠杆菌杀灭率的影响。实验结果表明:喉部长径比L/R=60时,大肠杆菌的杀灭效果最好;降低空化数、增加喉部流速、延长运行时间、选取合适的大肠杆菌初始浓度均有利于提高大肠杆菌的杀灭率。