脈沖電弧液電放電船舶壓載水處理技術(shù)研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的不斷發(fā)展，遠(yuǎn)洋船舶運(yùn)輸呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長(zhǎng)。遠(yuǎn)洋貨輪中壓載水的轉(zhuǎn)移和隨意排放所引起的海洋環(huán)境污染問題，特別是壓載水中致病有害細(xì)菌和繁殖能力強(qiáng)的藻類在轉(zhuǎn)移過(guò)程中造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞等問題日益嚴(yán)重。因此，壓載水隨意排放已經(jīng)被國(guó)際環(huán)境組織確認(rèn)為海洋的四大威脅之一。船舶壓載水所引起的海洋環(huán)境問題已經(jīng)得到國(guó)際海事組織的高度重視。針對(duì)這一問題，本文提出一種新的壓載水處理方法，即脈沖電弧液電放電船舶壓載水處理方法，研究該方法的基本原

2、理和應(yīng)用效果，重點(diǎn)研究該方法在液中等離子體放電過(guò)程中產(chǎn)生沖擊壓力波、液電空化、紫外光解、氧化劑氧化和電磁輻射（EMP）等綜合效應(yīng)及對(duì)水中病原體和有害生物殺滅效果的基本規(guī)律。
　　本文首先研究了脈沖電弧液電放電形成、發(fā)展過(guò)程的特點(diǎn)，對(duì)脈沖電弧液電放電過(guò)程中產(chǎn)生沖擊壓力、離子束密度和等離子體通道半徑、電導(dǎo)率、電阻、溫度、等的規(guī)律進(jìn)行了探索，并應(yīng)用氣泡模型對(duì)脈沖液電放電變化規(guī)律進(jìn)行了計(jì)算分析。然后設(shè)計(jì)制作了脈沖電弧液電放電電源、水處理反

3、應(yīng)器以及放電電極，針對(duì)船舶壓載水中以大腸桿菌為代表的細(xì)菌和以藍(lán)藻為代表的藻類以及其他浮游生物開展了系統(tǒng)的大量的滅活實(shí)驗(yàn)。最后總結(jié)分析了光致分解效應(yīng)、液電空穴效應(yīng)、自由基氧化效應(yīng)以及電磁輻射效應(yīng)等作用，分析了放電過(guò)程中能量密度隨放電參數(shù)變化規(guī)律，探討了脈沖電弧液電放電技術(shù)應(yīng)用于船舶壓載水處理的可行性。研究結(jié)果表明：
　　（1）脈沖電弧液電放電主要包括三個(gè)過(guò)程：先導(dǎo)放電擊穿過(guò)程；主放電過(guò)程和液電空化過(guò)程。其中，先導(dǎo)擊穿放電過(guò)程一般在1

4、0ns以內(nèi)，主放電過(guò)程中的預(yù)擊穿時(shí)延隨著液相放電中液體介質(zhì)的電導(dǎo)率的增加從200ms降低到1ms。
　?。?）脈沖電弧液電放電強(qiáng)度與高壓脈沖電源參數(shù)（脈沖電容大小，放電電壓和重復(fù)頻率）以及放電電極參數(shù)（電極距離，電極直徑和電極材料）密切相關(guān)。
　?。?）脈沖電弧液電放電能夠產(chǎn)生相當(dāng)強(qiáng)的沖擊壓力波、紫外線、自由基活性基團(tuán)等物化效應(yīng)，對(duì)大腸桿菌的滅活率達(dá)到99.9％以上，對(duì)藻類的滅活率達(dá)到99%以上，能夠滿足國(guó)際海事組織對(duì)船舶壓