同軸受限水射流空化對生水中常見細菌滅殺機理研究

《同軸受限水射流空化對生水中常見細菌滅殺機理研究》是依託武漢大學，由龍新平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：同軸受限水射流空化對生水中常見細菌滅殺機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：龍新平
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

殺菌消毒對保障飲水安全至關重要。當前普遍使用的氯化法會產生對人體有害的化學殘留物，空化特別是水力空化無毒副產物，但能耗和成本過高。本申請首次提出一種基於同軸受限射流空化的水力空化殺菌新方法，它具有無毒副產物、空化強度大、能耗低、控制方便等優點。申請將結契約軸受限水射流空化、空泡動力學、細菌細胞的形態分析等，重點研究同軸受限射流空化流動及空泡潰滅的規律、不同程度空化對細菌細胞的破壞作用，揭示同軸受限射流幾何與流動參數對空化程度的影響、同軸受限水射流空化作用下細菌細胞的破碎機制，並提出綜合考慮能耗與殺菌率的同軸受限射流空化發生器的最佳化設計準則。其成果可加深對射流泵內同軸受限射流空化機理的認識，豐富水力空化殺菌方法，為其大規模套用提供技術支撐，並為空化污水處理提供有力參考。

結題摘要

利用空化方法處理水中的細菌，實現對細菌細胞的破碎或滅殺，是一種高效、節能、環保的物理殺菌方法。水力空化作為新型的空化殺菌技術具有能耗低、空泡輸運性強、殺菌效果好、處理量大等特點，具有廣闊的套用前景。本課題採用實驗研究、數值模擬相結合的方法，開展同軸受限水射流空化流動特性及其對水中細菌滅殺效果的機理研究，取得的主要成果如下：（1）對同軸受限射流空化發生器全流動工況下外特性變化和內部空化流動特性進行了系統的研究，將外特性參數變化與內部流動規律關聯起來，擴展了其工作範圍，深化了對同軸受限射流空化發生器內空化發生、發展規律及其控制方法的認識；（2）對影響同軸受限射流空化發生器性能的幾何與動力因素進行了深入的研究，得到了工作壓力、吸入壓力、出口壓力、面積比、喉管長度和結構、擴散管角度等對其空化性能的影響規律；（3）對同軸受限射流空化處理大腸桿菌細胞進行了較為系統的研究。分析了處理時間、空化狀態、初始濃度、面積比等對殺菌率的影響，給出了處理大腸桿菌細胞的合適工作範圍和對應能耗關係，初步分析了細菌細胞的破碎機制，提出了綜合考慮能耗和殺菌率的同軸受限射流空化發生器的設計準則。 在本項目執行期間，共發表論文22篇，其中SCI檢索論文16篇，EI檢索論文17篇，授權專利4項。培養博士生2名，碩士生3名。參加國際學術會議4次，國內學術會議11次。研究成果加深了對同軸受限水射流空化流動機理以及對細菌細胞滅殺機理的認識，對完善同軸受限射流空化發生器的設計理論具有關鍵作用，對水力機械空化的研究具有重要參考價值。