【摘要】：紫外線的微生物滅活作用應(yīng)用廣泛,其在水處理方面具有穩(wěn)定、安全、低耗和高效性等特點(diǎn),受到普遍認(rèn)可。在海洋領(lǐng)域,紫外線的微生物滅活作用在水產(chǎn)疫情、壓載水的生物入侵防范方面已實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。但是,在實(shí)際操作過程中,紫外線設(shè)備的高效、準(zhǔn)確、全面的有效劑量標(biāo)定一直是該領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸。本文基于紫外平行光劑量計(jì)算方法,篩選了海水條件下的劑量驗(yàn)證微生物,開發(fā)了紫外的生物聯(lián)合劑量標(biāo)定法;配合流場模擬計(jì)算,設(shè)計(jì)并優(yōu)化了中型螺旋流紫外線水消毒設(shè)備,利用多種生物聯(lián)合標(biāo)定了螺旋流紫外設(shè)備在7種透光率情況下的實(shí)用紫外劑量。論文取得如下成果。通過對適宜于海水環(huán)境的6種受試微生物的紫外線滅活效應(yīng)研究,確定了海水紫外線消毒裝備的驗(yàn)證劑量范圍在0-450 mJ/cm2。由于單物種的紫外劑量標(biāo)定齡期差異、敏感范圍有限,本課題選用了 MS2噬菌體、黑曲霉孢子和青島大扁藻、亞心形扁藻、鹽生杜氏藻、球等鞭金藻共6種適宜海水環(huán)境的生物開展了紫外平行光束滅活效應(yīng)研究。采用的紫外線劑量分別是0-200 mJ/cm2、0-500mJ/cm2和0-450mJ/cm2。通過噬菌斑計(jì)數(shù)、孢子萌發(fā)、顯微熒光與流式細(xì)胞活性計(jì)數(shù),計(jì)算生物存活率,建立了紫外線劑量與6種生物的響應(yīng)關(guān)系曲線。結(jié)果表明,兩種濃度MS2的紫外線劑量-滅活率關(guān)系存在顯著性差異(P0.05);紫外線劑量對高濃度的MS2形成更有效的滅活率曲線,MS2在1×107pfu/ml和1×108pfu/ml時(shí),取得4個(gè)對數(shù)級滅活率所需的紫外劑量分別為61.23和59.51 mJ/cm2;MS2噬菌體濃度為1×108pfu/ml時(shí)的紫外線劑量-滅活曲線可在0-160 mJ/cm2范圍內(nèi)置信度95%以上,其中在20-80 mJ/cm2的劑量范圍內(nèi)曲線呈線性關(guān)系。黑曲霉孢子對應(yīng)60-200 mJ/cm2劑量范圍內(nèi)曲線呈線性關(guān)系。相對于噬菌體和黑曲霉來說,微藻則對紫外線有一定的抗性,其對較高劑量紫外敏感,四種藻分別在 60-180 mJ/cm2,120-200 mJ/cm2,150-450 mJ/cm2 滅活率呈線性關(guān)系。結(jié)合設(shè)備應(yīng)用性,最終選取MS2、球等鞭金藻、曲霉孢子、青島大扁藻的紫外滅活率線性范圍 20-80mJ/cm2、60-180 mJ/cm2、100-150 mJ/cm2、150-450 mJ/cm2作為海水紫外線消毒設(shè)備有效劑量驗(yàn)證范圍。至此,紫外裝備的生物劑量驗(yàn)證在4種受試微生物的聯(lián)合劑量驗(yàn)證范圍在0-450 mJ/cm2內(nèi)得以完善,為紫外線海水消毒設(shè)備劑量標(biāo)定提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。利用CFD數(shù)值模擬分析了葉輪與導(dǎo)流板管式消毒設(shè)備形成的螺旋流流場并計(jì)算了紫外線劑量模擬值,設(shè)計(jì)安裝了螺旋流紫外線水消毒設(shè)備。以光強(qiáng)、流態(tài)分布及顆粒分散劑量擬合三個(gè)方面建立了螺旋流紫外線水消毒設(shè)備模型,優(yōu)化后的水消毒設(shè)備在UVT=95%水質(zhì)情況下理論劑量88 mJ/cm2。采用金藻、MS2聯(lián)合劑量標(biāo)定,等流量調(diào)整UVT=65%-95%。受試微生物的滅活率隨著UVT變化呈梯度增加趨勢。最終標(biāo)定螺旋流紫外線水消毒設(shè)備在5m3/h流量UVT=95%條件條件下獲得75.8 mJ/cm2實(shí)際紫外劑量,與CFD模擬值有14%偏離度。結(jié)合低壓紫外平行光的劑量運(yùn)算理論,搭建了實(shí)驗(yàn)級5.3W功率紫外平行光平臺。通過對微型生物齡期同步條件優(yōu)化,對多種驗(yàn)證生物進(jìn)行了紫外滅活實(shí)驗(yàn);建立海水型螺旋流紫外線水消毒設(shè)備CFD計(jì)算模型,提出了螺旋流理論的管式紫外線水消毒設(shè)備應(yīng)用性優(yōu)化方案,設(shè)計(jì)了5 m3流量設(shè)備,并利用選定的生物驗(yàn)證了管式紫外線消毒設(shè)備的實(shí)際劑量。在海洋微生物有效性活體檢驗(yàn)方法學(xué)、聯(lián)合劑量標(biāo)定、螺旋流流場管式紫外線消毒設(shè)備設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用性探討。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH122
【圖文】：

液用量較大；噬菌體裂解液中殘余培養(yǎng)基成分的紫外線光吸收對輻照有影響；噬菌體溶液培逡逑養(yǎng)基成分富集難度氋。實(shí)驗(yàn)改良了宿主菌體濃縮侵染侵染培養(yǎng)法，噬菌體的裂解總量濃度可逡逑提高１個(gè)對數(shù)數(shù)量級。技術(shù)路線如圖２－３：逡逑１／１０體量液邐邐逡逑體培養(yǎng)基邐１０９ｐｆｕＭＳ２逡逑%煎澹五

本文編號：2781586