近年來(lái)，隨著城市工業(yè)化建設(shè)的迅猛發(fā)展，工業(yè)廢水肆意排放，從而導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，藻類橫生。藻類大規(guī)模繁殖，肆意掠奪水體生物的養(yǎng)分，同時(shí)產(chǎn)生含毒性次級(jí)代謝物，致使水生生物大量死亡，細(xì)菌滋生，嚴(yán)重破壞了水文生態(tài)環(huán)境健康，并威脅著人類飲用水安全。人類社會(huì)發(fā)展與水文環(huán)境可持續(xù)發(fā)展間的矛盾日益突出，人們對(duì)藻類污染的治理問題愈加重視。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)藻類污染的傳統(tǒng)治理方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法，但傳統(tǒng)方法存在投資大，操作復(fù)雜，處理效率不高，可能產(chǎn)生二次污染等問題。因此，安全高效的藻類處理方法亟待被提出。

氣~液放電等離子體高級(jí)氧化技術(shù)通過(guò)兩極間高強(qiáng)電場(chǎng)擊穿形成放電通道，電子在放電通道內(nèi)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(qiáng)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、沖擊波、局部熱效應(yīng)等物理效應(yīng)。氣~液放電等離子體高級(jí)氧化技術(shù)結(jié)合了物理法與化學(xué)法的優(yōu)勢(shì)，可以避免生物技術(shù)的不可預(yù)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(lán)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(duì)水中病菌進(jìn)行處理，獲得了顯著的殺菌效果。通過(guò)氣液界面處的瞬時(shí)空氣火花放電殺除溶液內(nèi)的大腸桿菌時(shí)發(fā)現(xiàn)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(jí)氧化技術(shù)，結(jié)合微放電技術(shù)，通過(guò)電極陣列排布的形式設(shè)計(jì)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(jù)陣列排布靈活調(diào)節(jié)。結(jié)合微放電形式有效地增加了放電空間與周圍液體接觸面積，顯著提高了放電處理效率，能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)微生物廢水的高效處理。本文以小球藻模擬藻類廢水，探究氣~液放電對(duì)小球藻的殺滅效果，為安全高效處理藻類廢水提供解決路徑。

1實(shí)驗(yàn)方案及裝置

基于微電極結(jié)構(gòu)，采用陣列式電極排布形式，設(shè)計(jì)氣~液放電等離子體藻類廢水處理裝置如圖1所示。其結(jié)構(gòu)由上至下分別為儲(chǔ)液池、微放電電極陣列和配氣室3部分。儲(chǔ)液池為柱形石英管（外徑d外=100 mm，內(nèi)徑d內(nèi)=96 mm，高h(yuǎn)=150 mm）與配氣室嵌合構(gòu)成的半封閉區(qū)域。微放電電極陣列位于儲(chǔ)液池底部，嵌于配氣室頂部，主要由16根毛細(xì)石英管（d外=1.0 mm，d內(nèi)=0.2 mm，l=20.0 mm）內(nèi)置鎢絲電極（d=0.16 mm，l=50.0 mm）構(gòu)成，鎢絲從毛細(xì)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，氣體從腔室底部開孔處注入，通過(guò)配氣室頂部毛細(xì)管陣列流入儲(chǔ)液池。當(dāng)儲(chǔ)液池液體接地，且鎢絲電極連通交流高壓后，則會(huì)在毛細(xì)管口位置的氣泡內(nèi)形成微放電陣列，產(chǎn)生大量的活性粒子、自由基并與藻類廢水相接觸，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廢水處理裝置

1.1實(shí)驗(yàn)試劑

小球藻原液（濃度為107CUF/mL,CUF/mL為每毫升菌落總數(shù)），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(yàn)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(zé)任公司），高壓探頭（P6015A，泰克有限責(zé)任公司），電流探頭（4100，皮爾遜），紫外可見分光光度計(jì)（TU-1950，北京普析通用儀器有限責(zé)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(yàn)儀器股份公司）。

1.3實(shí)驗(yàn)分析

氣~液放電等離子體藻類廢水處理系統(tǒng)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(yàn)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(biāo)準(zhǔn)升）流量注入到氣液放電反應(yīng)器中。注入氣體后，在儲(chǔ)液池內(nèi)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(yàn)通過(guò)平均放電功率來(lái)調(diào)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(shù)據(jù)，通過(guò)Origin軟件繪制電壓和電流波形，則注入放電區(qū)域的平均功率可由測(cè)得的電壓和電流數(shù)據(jù)估算得到。

2分析方法

放電時(shí)間通過(guò)計(jì)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(nèi)，利用可見分光光度計(jì)在最大吸收波長(zhǎng)680 nm處進(jìn)行測(cè)量，并記錄相應(yīng)的吸光度值。將該吸光度值與標(biāo)定曲線吸光度值進(jìn)行對(duì)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。