近年來(lái)，隨著(zhù)城市工業(yè)化建設的迅猛發(fā)展，工業(yè)廢水肆意排放，從而導致水體富營(yíng)養化，藻類(lèi)橫生。藻類(lèi)大規模繁殖，肆意掠奪水體生物的養分，同時(shí)產(chǎn)生含毒性次級代謝物，致使水生生物大量死亡，細菌滋生，嚴重破壞了水文生態(tài)環(huán)境健康，并威脅著(zhù)人類(lèi)飲用水安全。人類(lèi)社會(huì )發(fā)展與水文環(huán)境可持續發(fā)展間的矛盾日益突出，人們對藻類(lèi)污染的治理問(wèn)題愈加重視。目前，國內外對藻類(lèi)污染的傳統治理方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法，但傳統方法存在投資大，操作復雜，處理效率不高，可能產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題。因此，安全高效的藻類(lèi)處理方法亟待被提出。

氣~液放電等離子體高級氧化技術(shù)通過(guò)兩極間高強電場(chǎng)擊穿形成放電通道，電子在放電通道內加速獲得能量，并與電極間其他氣體分子碰撞產(chǎn)生OH，H2O2，O，O3等強氧化性化學(xué)物質(zhì)。同時(shí)，在放電過(guò)程中因分子激發(fā)、解離、電離而形成電磁場(chǎng)、紫外線(xiàn)、沖擊波、局部熱效應等物理效應。氣~液放電等離子體高級氧化技術(shù)結合了物理法與化學(xué)法的優(yōu)勢，可以避免生物技術(shù)的不可預知性，是集光、電和化學(xué)氧化技術(shù)于一體的新興水體處理方法。利用液相放電處理次甲基藍染料廢水，處理120 min后，98%的廢水脫色降解。利用納秒脈沖氣液彌散放電對水中病菌進(jìn)行處理，獲得了顯著(zhù)的殺菌效果。通過(guò)氣液界面處的瞬時(shí)空氣火花放電殺除溶液內的大腸桿菌時(shí)發(fā)現放電產(chǎn)生的活性氧和活性氮在殺菌過(guò)程中起重要作用。

基于氣~液放電高級氧化技術(shù)，結合微放電技術(shù)，通過(guò)電極陣列排布的形式設計氣~液放電裝置。由于采用微放電技術(shù)，極大地縮短了放電空間擊穿間隙，降低擊穿電壓，提高電源能量利用效率；同時(shí)輔以陣列排布，放電面積可根據陣列排布靈活調節。結合微放電形式有效地增加了放電空間與周?chē)后w接觸面積，顯著(zhù)提高了放電處理效率，能在短時(shí)間內實(shí)現微生物廢水的高效處理。本文以小球藻模擬藻類(lèi)廢水，探究氣~液放電對小球藻的殺滅效果，為安全高效處理藻類(lèi)廢水提供解決路徑。

1實(shí)驗方案及裝置

基于微電極結構，采用陣列式電極排布形式，設計氣~液放電等離子體藻類(lèi)廢水處理裝置如圖1所示。其結構由上至下分別為儲液池、微放電電極陣列和配氣室3部分。儲液池為柱形石英管（外徑d外=100 mm，內徑d內=96 mm，高h=150 mm）與配氣室嵌合構成的半封閉區域。微放電電極陣列位于儲液池底部，嵌于配氣室頂部，主要由16根毛細石英管（d外=1.0 mm，d內=0.2 mm，l=20.0 mm）內置鎢絲電極（d=0.16 mm，l=50.0 mm）構成，鎢絲從毛細石英管一端置入，置入深度為19.0 mm，且相鄰石英管的軸心距離為5.0 mm.配氣室位于處理裝置底部。

由聚四氟乙烯加工成柱體腔室，氣體從腔室底部開(kāi)孔處注入，通過(guò)配氣室頂部毛細管陣列流入儲液池。當儲液池液體接地，且鎢絲電極連通交流高壓后，則會(huì )在毛細管口位置的氣泡內形成微放電陣列，產(chǎn)生大量的活性粒子、自由基并與藻類(lèi)廢水相接觸，以此來(lái)殺除廢液中的小球藻。

圖1氣~液放電等離子體藻類(lèi)廢水處理裝置

1.1實(shí)驗試劑

小球藻原液（濃度為107CUF/mL,CUF/mL為每毫升菌落總數），無(wú)菌水（121℃下滅菌20 min），硝酸（1 mol/L），過(guò)氧化氫（質(zhì)量濃度0.03 g/mL），硫酸鈦（質(zhì)量濃度0.85 g/mL）。

1.2實(shí)驗儀器

低溫等離子體電源（CTP-2000K，南京蘇曼電子有限公司），氣體流量控制器（D07-7B，北京七星華創(chuàng )電子股份有限公司），流量顯示儀（D08-4E，北京七星華創(chuàng )電子股份有限公司），示波器（DPO5054B，泰克有限責任公司），高壓探頭（P6015A，泰克有限責任公司），電流探頭（4100，皮爾遜），紫外可見(jiàn)分光光度計（TU-1950，北京普析通用儀器有限責任公司），掃描電子顯微鏡（S4800，日本日立公司），移液器（0——1000 mL，大龍興創(chuàng )實(shí)驗儀器股份公司）。

1.3實(shí)驗分析

氣~液放電等離子體藻類(lèi)廢水處理系統如圖2所示。將10 mL小球藻原液與90 mL的無(wú)菌水均勻混合，得到待處理的小球藻溶液。實(shí)驗氣體為空氣，通過(guò)氣體流量控制器及顯示儀控制，以1 SLM（SLM為每分鐘標準升）流量注入到氣液放電反應器中。注入氣體后，在儲液池內注入60 mL待處理的小球藻溶液。由于放電電壓波動(dòng)明顯，本實(shí)驗通過(guò)平均放電功率來(lái)調控放電電壓，利用電壓和電流探頭連接示波器采集放電電壓和電流數據，通過(guò)Origin軟件繪制電壓和電流波形，則注入放電區域的平均功率可由測得的電壓和電流數據估算得到。

2分析方法

放電時(shí)間通過(guò)計時(shí)器控制，分別于10,20,30,60,120,180,240,300 s時(shí)采集4 mL處理液，注入石英比色皿內，利用可見(jiàn)分光光度計在最大吸收波長(cháng)680 nm處進(jìn)行測量，并記錄相應的吸光度值。將該吸光度值與標定曲線(xiàn)吸光度值進(jìn)行對比，獲得小球藻的濃度。因此，小球藻失活效率為

其中，η為小球藻失活效率，C0為零時(shí)刻小球藻濃度，Ct為t時(shí)刻小球藻濃度。