耿 坤,董志勇,張 凱,居文杰,趙文倩,李楊如,秦兆雨,王 磊 (浙江工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院,浙江 杭州310014)

文丘里空化空蝕殺滅大腸桿菌的試驗(yàn)研究

耿 坤,董志勇*,張 凱,居文杰,趙文倩,李楊如,秦兆雨,王 磊 (浙江工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院,浙江 杭州310014)

利用自主研發(fā)的文丘里式水力空化反應(yīng)裝置,選取大腸桿菌為病原微生物的指示菌,對(duì)大腸桿菌水樣進(jìn)行滅菌處理.使用瓊脂平板計(jì)數(shù)法檢測(cè)大腸桿菌的殺滅率,同時(shí)利用生物顯微鏡觀察大腸桿菌在空化空蝕作用前后的形態(tài)變化.分析了文丘里管喉部長(zhǎng)徑比、初始濃度、喉部流速、運(yùn)行時(shí)間、水流空化數(shù)對(duì)大腸桿菌殺滅率的影響.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:喉部長(zhǎng)徑比L/R=60時(shí),大腸桿菌的殺滅效果最好;降低空化數(shù)、增加喉部流速、延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間、選取合適的大腸桿菌初始濃度均有利于提高大腸桿菌的殺滅率.

喉部長(zhǎng)徑比；水力空化；文丘里管；大腸桿菌；飲用水消毒

飲用水是人類生活中不可或缺的資源,安全的飲用水水源為人類的健康提供了保障[1],隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,人們對(duì)飲用水的質(zhì)量要求也越來越高.傳統(tǒng)的飲用水消毒技術(shù)存在著諸多問題,以氯消毒為主,其在消毒的同時(shí)與水體中的有機(jī)化合物反應(yīng)產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物,其中最為常見的是三鹵甲烷 THMs和鹵乙酸 HAAs[2],這些副產(chǎn)物所具有的“三致”(致癌、致畸、致突變)作用,對(duì)人體的健康安全產(chǎn)生極大的威脅.空化是指當(dāng)液體內(nèi)部局部壓力降低時(shí),液體內(nèi)部或液固交界面上蒸汽或氣體空穴的形成、發(fā)展和潰滅過程.空泡潰滅時(shí)一方面產(chǎn)生高溫(1000～5000K)和瞬時(shí)高壓(1～5×109Pa),另一方面產(chǎn)生沖擊波和水射流,能引起細(xì)胞溶解和其他損傷[3].同時(shí)在這種極端環(huán)境中水分子可以發(fā)生分裂反應(yīng)及鏈?zhǔn)椒磻?yīng),產(chǎn)生羥基自由基·OH及 H2O2[4]破壞細(xì)胞的分子組成,使其失活.

水力空化作為一種新型的消毒技術(shù),已引起國內(nèi)外一些學(xué)者的研究興趣.Doulah等[5]認(rèn)為,當(dāng)脈動(dòng)漩渦尺度大于細(xì)胞尺度時(shí),將引起細(xì)胞的動(dòng)力運(yùn)動(dòng);當(dāng)脈動(dòng)漩渦尺度與細(xì)胞尺度相當(dāng)時(shí),引起細(xì)胞振動(dòng),當(dāng)振動(dòng)能量超過細(xì)胞壁強(qiáng)度時(shí),細(xì)胞壁破裂.若空化脈動(dòng)頻率與細(xì)胞自振頻率相近,則會(huì)形成“共振”效應(yīng),加速細(xì)胞崩潰.陳利軍等[3]發(fā)現(xiàn)多孔板入口壓力越大,消毒效果越好;水力空化技術(shù)與次氟酸鈉聯(lián)合使用時(shí),提高了藥劑的殺菌效果,既可減少藥劑的用量,也縮短了殺菌時(shí)間;而且對(duì)次氯酸鈉消毒產(chǎn)生的三氯甲烷,水力空化技術(shù)有抑制和消除作用.張曉冬等[6]在水力空化對(duì)水中微生物的滅活效果考察中發(fā)現(xiàn)水力空化的能量效應(yīng)對(duì)水中微生物能夠產(chǎn)生滅活作用,實(shí)現(xiàn)對(duì)含菌污水的滅菌消毒處理,提高文丘里管入口壓力、增加空化處理時(shí)間、優(yōu)化空化器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均有利于增強(qiáng)空化滅菌效果.Mezule等[7]在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模裝置中研究水動(dòng)力空化對(duì)大腸桿菌消毒的影響,發(fā)現(xiàn)水動(dòng)力空化在減少細(xì)菌分裂能力方面非常有效.輸入490W/L的能量3min發(fā)現(xiàn)75%的大腸桿菌細(xì)胞停止分裂增殖.然而CTC的分析顯示大多數(shù)細(xì)胞維持呼吸能力,表明細(xì)菌進(jìn)入活性但不可培養(yǎng)(VBNC)狀態(tài).因此,應(yīng)進(jìn)一步研究細(xì)菌從VBNC狀態(tài)復(fù)蘇的潛力.Karamah等[8]研究了污染物降解的基本機(jī)制,空化反應(yīng)器中的壓力分布建模,以及與化學(xué)反應(yīng)耦合的氣泡動(dòng)力學(xué)模型,比較具有不同空化反應(yīng)器和操作參數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置以降解特定類型的污染物,發(fā)現(xiàn)水力空化因其操作簡(jiǎn)單、易規(guī)?；谒幚矸矫嬗泻艽蟮臐摿?張茜等[9]、劉昶等[10]和陳樂等[11]分別采用三角形、圓形和方形孔口多孔板產(chǎn)生空化空蝕作用以殺滅原水中的大腸桿菌,試驗(yàn)著重分析了多孔板的孔口大小、孔口數(shù)量、孔口排列以及大腸桿菌的濃度等因素對(duì)大腸桿菌殺滅率的影響,并闡述了多孔板空化空蝕殺滅大腸桿菌的作用機(jī)理.

本文所采用的文丘里管考慮了不同喉部長(zhǎng)徑比對(duì)空泡形成、生長(zhǎng)及潰滅的影響,從機(jī)理上研究空化空蝕對(duì)大腸桿菌的殺滅作用.以飲用水質(zhì)量控制指標(biāo)中的大腸桿菌作為指示菌,在文丘里式水力空化發(fā)生裝置中,對(duì)含有大腸桿菌的水樣進(jìn)行處理.通過平板菌落計(jì)數(shù)法檢測(cè)大腸桿菌的殺滅率,利用生物顯微鏡觀察空化空蝕作用前后大腸桿菌的形態(tài)變化,研究文丘里管喉部長(zhǎng)徑比、喉部流速、運(yùn)行時(shí)間、空化數(shù)及初始濃度對(duì)空化空蝕殺滅大腸桿菌的影響.

1 實(shí)驗(yàn)裝置及量測(cè)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置如圖 1所示.主要由內(nèi)筒水箱、冷卻外筒、玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)、離心泵、文丘里管、壓力表及管道系統(tǒng)組成.

圖1 水力空化實(shí)驗(yàn)裝置Fig.1 Experimental setup of hydrodynamic cavitation

1.2 水力空化發(fā)生器

水力空化發(fā)生器是空化空蝕裝置的核心部件,本文共設(shè)計(jì)了4種文丘里管,如圖2所示.

圖2 文丘里空化空蝕工作段Fig.2 Venturi cavatation working section

其喉部長(zhǎng)徑比分別為 L/R=10、30、60和100(其中L為喉部長(zhǎng)度,R為水力半徑),入口斷面和出口斷面均為50mm×50mm方形斷面,喉部直管段為20mm×20mm的方形斷面,收縮段及擴(kuò)散段長(zhǎng)度均為200mm,喉部直管段的兩側(cè)和頂部設(shè)有便于觀測(cè)的有機(jī)玻璃,喉部底板上設(shè)有多個(gè)便于實(shí)時(shí)采集各測(cè)點(diǎn)壓力的測(cè)壓孔.

1.3 量測(cè)方法

選取大腸桿菌埃希氏菌ATCC25922為指示菌種,實(shí)驗(yàn)前在滅菌后的Luria-Bertani液體培養(yǎng)基接種大腸桿菌菌種,將培養(yǎng)基置于臺(tái)式恒溫振蕩器中以37℃,轉(zhuǎn)數(shù)120r/min培養(yǎng)24h,使其增殖至一定濃度并備用,實(shí)驗(yàn)設(shè)5種初始濃度,梯度分別為 103CFU/mL、104CFU/mL、105CFU/mL、106CFU/mL及107CFU/mL.實(shí)驗(yàn)開始時(shí)往內(nèi)筒水箱中加入 110L自來水,取一定容積的大腸桿菌懸浮液加入水箱混合均勻,開啟冷卻裝置、離心泵,裝置運(yùn)行20min,0～5min每隔1min取1次水樣,5～20min每隔5min取1次水樣,共取9次水樣.通過玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)量測(cè)流量.YE6263壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接測(cè)壓孔,利用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集壓力數(shù)據(jù).

采用生物顯微鏡對(duì)水樣進(jìn)行鏡檢,觀察實(shí)驗(yàn)前后大腸桿菌的形態(tài)變化,取1～2滴水樣滴加在載玻片上,在酒精燈焰上來回移動(dòng)玻片使細(xì)菌固定在玻片上,將玻片置于牛皮紙上,滴加草酸銨結(jié)晶紫液,染1min后水洗,再加1滴碘液染色1min后用蒸餾水清洗,然后連續(xù)滴加 95%乙醇脫色20～30s至流出液無紫色,立即水洗,最后滴加蕃紅復(fù)染 1～2min,用蒸餾水沖洗后待干鏡檢;通過平板菌落計(jì)數(shù)法對(duì)大腸桿菌的殺滅率定量分析,用移液槍吸取1mL水樣至9mL生理鹽水中做10倍遞增稀釋,對(duì)于不同初始濃度不同時(shí)間點(diǎn)的水樣分別選取兩種適宜的稀釋倍數(shù),每種稀釋倍數(shù)的稀釋液均取 0.1mL均勻涂布在兩個(gè)培養(yǎng)基表面,為防止自來水中其他細(xì)菌的干擾,選取伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基對(duì)大腸桿菌進(jìn)行選擇,在生化培養(yǎng)箱中37℃恒溫條件下培養(yǎng) 48h后計(jì)數(shù),根據(jù)所得菌落數(shù)及稀釋倍數(shù)計(jì)算出各個(gè)時(shí)間點(diǎn)水樣中大腸桿菌的濃度,根據(jù)濃度可計(jì)算出殺滅率:

式中:γ為殺滅率;Ci為各時(shí)間點(diǎn)水樣大腸桿菌濃度,CFU/mL;C0為大腸桿菌初始濃度,CFU/mL.

2 結(jié)果與分析

2.1 喉部長(zhǎng)徑比對(duì)殺滅率的影響

對(duì)不同喉部長(zhǎng)徑比的4種文丘里管,在相同工況下分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn),初始濃度為 106CFU/mL,開啟兩臺(tái)離心泵運(yùn)行 20min.殺滅速率可以用下式進(jìn)行估算[12]:

式中:C0為大腸桿菌初始濃度,CFU/mL;C為水樣大腸桿菌濃度,CFU/mL;t為運(yùn)行時(shí)間,min;k為殺滅速率常數(shù),min-1.

圖3 喉部長(zhǎng)徑比對(duì)殺滅速率的影響Fig.3 Effects of varying throat lengths on killing speeds

圖3為喉部長(zhǎng)徑比對(duì)殺滅速率的影響,經(jīng)過擬合,圖中直線的斜率即為殺滅速率常數(shù).圖4為喉部長(zhǎng)徑比對(duì)殺滅率的影響.當(dāng)喉部長(zhǎng)徑比 L/R分別為10、30、60、100時(shí),對(duì)應(yīng)的殺滅速率常數(shù)分別為 0.049、0.066、0.090和 0.079min-1.這是因?yàn)樗鹘?jīng)過文丘里管收縮段后,在喉部形成低壓區(qū),空化在該區(qū)域初生并發(fā)展,喉部長(zhǎng)徑比越小,其喉部長(zhǎng)度越短(4種文丘里管喉部濕周相同),大部分水流未發(fā)生空化就進(jìn)入擴(kuò)散段,影響空泡的產(chǎn)生;喉部長(zhǎng)徑比越大,相應(yīng)的喉部長(zhǎng)度就越長(zhǎng),空泡在其中的持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng),導(dǎo)致空泡潰滅的周期變長(zhǎng),潰滅所產(chǎn)生的微射流、沖擊波較弱,對(duì)大腸桿菌的空蝕作用減弱,致使殺滅能力降低.故存在最佳喉部長(zhǎng)徑比,本次實(shí)驗(yàn)的4種文丘里管中,喉部長(zhǎng)徑比L/R=60的殺滅率最高.

圖4 喉部長(zhǎng)徑比對(duì)殺滅率的影響Fig.4 Effects of varying throat lengths on killing rates

2.2 運(yùn)行時(shí)間對(duì)殺滅率的影響

以 200-150-200組合(L/R=30)為例,初始菌液濃度為 106CFU/mL,開啟雙泵(喉部流速ν=31.18m/s),考察大腸桿菌殺滅率隨時(shí)間的變化規(guī)律,結(jié)果如表1和圖5所示.

表1 運(yùn)行時(shí)間對(duì)殺滅率的影響Table 1 Effects of treatment time on killing rates

圖5 運(yùn)行時(shí)間對(duì)殺滅率的影響Fig.5 Effects of treatment time on killing rates

可以看出, 隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,殺滅率隨之升高,0～10min時(shí)間段大腸桿菌數(shù)降至55.69%,運(yùn)行至 15min時(shí)大腸桿菌數(shù)驟降至 0.這是由于空化段所產(chǎn)生的空泡數(shù)量是一定的,隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),水流經(jīng)過文丘里管的次數(shù)增多,大腸桿菌與空泡的作用次數(shù)增加,空泡潰滅所產(chǎn)生的沖擊波和微射流對(duì)大腸桿菌的作用時(shí)間延長(zhǎng),隨著裝置的運(yùn)行水溫逐漸升高,水流飽和蒸氣壓升高從而空化數(shù)降低,當(dāng)空化數(shù)降低至一定程度時(shí),空化發(fā)生效果顯著增強(qiáng),提高空化空蝕對(duì)大腸桿菌的滅菌效果,故延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間,可提高空化空蝕對(duì)大腸桿菌的殺滅率.

2.3 喉部流速對(duì)殺滅率的影響

表2 喉部流速對(duì)殺滅率的影響Table 2 Effects of throat velocity on killing rates

選取200-50-200組合(L/R=10),投加大腸桿菌懸浮液混合均勻至初始菌液濃度為 103CFU/ mL,通過開啟單雙泵改變喉部流速,分別運(yùn)行20min取樣并分析,結(jié)果見表2、圖6.分別對(duì)主管路及喉部取截面,根據(jù)能量方程及連續(xù)性方程

推導(dǎo)可知 Δ P ～v22,即壓降與喉部流速平方成正比.喉部流速越大,壓降越明顯,越容易發(fā)生空化,產(chǎn)生空泡,空泡潰滅產(chǎn)生的沖擊波、微射流及強(qiáng)烈的紊動(dòng)剪切作用增強(qiáng),對(duì)細(xì)胞的破壞強(qiáng)度增大,從而殺滅率提高.因此,大腸桿菌殺滅率與喉部流速成正相關(guān),喉部流速越大,殺滅率越高.

圖6 喉部流速對(duì)殺滅率的影響Fig.6 Effects of throat velocity on killing rates

2.4 空化數(shù)對(duì)殺滅率的影響

空化數(shù)是描述空化狀態(tài)的重要指標(biāo),它是表征水流空化特性的無量綱數(shù),可以判斷流場(chǎng)中是否發(fā)生空化并且反映了空化的發(fā)生程度[13],其實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)壓力系數(shù)或歐拉數(shù),可定義為:

式中:P0為測(cè)點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng),kPa;Pv為相應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓強(qiáng),kPa;V為喉部平均流速,m/s.

選取200-50-200組合(L/R=10),初始菌液濃度均為104CFU/mL,通過開啟單雙泵改變喉部流速,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3、圖7.其水力參數(shù)見表4.將水力參數(shù)代入式中可得不同喉部流速的空化數(shù).結(jié)果表明,大腸桿菌殺滅率隨空化數(shù)降低而增加.隨著空化數(shù)的降低,流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變,空化發(fā)生初期流態(tài)由單相流向二相空泡流轉(zhuǎn)變;隨著空化的發(fā)展,由二相空泡流再向二相環(huán)形噴射流轉(zhuǎn)變[5],此時(shí)流場(chǎng)產(chǎn)生的微射流、沖擊波增強(qiáng),對(duì)大腸桿菌的作用強(qiáng)度增大,從而提高殺滅率.

表4 水力參數(shù)及空化數(shù)Table 4 Hydraulic parameters and cavitation number

圖7 空化數(shù)對(duì)殺滅率的影響Fig.7 Effects of cavitation number on killing rates

2.5 初始濃度對(duì)殺滅率的影響

選取 200-150-200組合(L/R=30),分別投加大腸桿菌懸浮液混合均勻,初始菌液濃度梯度為103CFU/mL、 104CFU/mL、 105CFU/mL、106CFU/mL、107CFU/mL,開啟雙泵(喉部流速ν=31.18m/s),考察大腸桿菌初始濃度對(duì)殺滅率的影響,結(jié)果見表5、圖8.結(jié)果表明,由于初始濃度的不同,殺滅率在同一時(shí)間點(diǎn)各不相同,運(yùn)行至10min時(shí),初始濃度為103CFU/mL、104CFU/mL、105CFU/mL的實(shí)際殺滅率均已達(dá)到91%以上,而初始濃度為106CFU/mL、107CFU/mL的實(shí)際殺滅率卻不足 49%,這是由于水力空化段流場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生的空泡數(shù)量是一定的,當(dāng)菌液濃度較低時(shí),空泡潰滅作用的大腸桿菌數(shù)量占初始數(shù)量的比例比較大,故殺滅率較高[8].裝置運(yùn)行15min內(nèi),不同初始濃度大腸桿菌均已殺滅完畢,初始濃度越低殺滅率越高.

表5 初始濃度對(duì)殺滅率的影響Table 5 Effects of initial concentration on killing rates

圖8 初始濃度對(duì)殺滅率的影響Fig.8 Effects of initial concentration on killing rates

2.6 顯微鏡分析

考察200-50-200組合(L/R=10),加入懸浮液至初始菌液濃度均為 107CFU/mL,開啟雙泵(喉部流速ν=30.9m/s),裝置運(yùn)行0～5min內(nèi)每隔1min取1次水樣,5～20min內(nèi)每隔5min取1次水樣,共取水樣 9次,每個(gè)水樣均制成玻片在顯微鏡下觀察,大腸桿菌形態(tài)變化見圖9.

圖9 大腸桿菌的形態(tài)變化(×640倍)Fig.9 Morphological changes in E. coli(magnified 640 times)

由圖可以看出,0min時(shí)大腸桿菌未經(jīng)過裝置,經(jīng)革蘭氏染色在顯微鏡下呈紅色短桿狀,形態(tài)完整;運(yùn)行至10min,大腸桿菌形態(tài)發(fā)生明顯變化,其細(xì)胞結(jié)構(gòu)可能發(fā)生破壞.有研究表明[14],在空泡潰滅階段瞬間產(chǎn)生的壓力梯度會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞破裂,且在沖擊壓力作用下,細(xì)胞膜通透性屏障受損,細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能成分遭到嚴(yán)重破壞,導(dǎo)致微生物細(xì)胞失去活性.可見隨著時(shí)間的增長(zhǎng),空化空蝕對(duì)細(xì)菌有顯著的殺滅作用.

3 結(jié)論

3.1 隨著喉部長(zhǎng)徑比的增大,大腸桿菌的殺滅速率呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì),本實(shí)驗(yàn)的最佳長(zhǎng)徑比為L(zhǎng)/R=60.

3.2 延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間、增大喉部流速均有利于提高大腸桿菌的殺滅率.雙泵情況下(喉部流速約為30m/s),水力空化15min內(nèi)大腸桿菌基本殺滅完畢.

3.3 降低初始濃度,充分利用水力空化效應(yīng),會(huì)得到更高的處理效率.

[1]邢小茹,曹 勤,劉 京,等.中國部分環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)城市集中式飲用水源水質(zhì)評(píng)價(jià) [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2008,28(11):961-967.

[2]黃 河,徐 斌,朱文倩,等.長(zhǎng)江沿線城市水源氯(胺)化消毒副產(chǎn)物生成潛能研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2014,34(10):2497-2504.

[3]陳利軍,吳純德,張捷鑫.水力空化技術(shù)在飲用水消毒中的應(yīng)用[J]. 水處理技術(shù), 2007,33(3):45-48.

[4]Duckhouse H, Mason T J, Phull S S, et al. The effect of sonication on microbial disinfection using hypochlorite [J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2004,11(3/4):173-6.

[5]Doulah M S, Hammond T H, Brookman J S G. A hydrodynamic mechanism for the disintegration of Saccharomyces cerevisiae in an industrial homogenizer [J]. Biotechnology and Bioengineering, 1975,17(6):845-858.

[6]張曉冬,楊會(huì)中,李志義,等.水力空化對(duì)水中微生物的滅活作用及特性 [J]. 化學(xué)工程, 2007,35(10):53-56.

[7]Mezule L, Tsyfansky S, Yakushevich V, et al. A simple technique for water disinfection with hydrodynamic cavitation: Effect on survival of Escherichia coli [J]. Desalination, 2009,248(1): 152-159.

[8]Karamah E F, Sunarko I. Disinfection of Bacteria Escherichia Coli using Hydrodynamic Cavitation [J]. International Journal of Technology, 2013,4(3):209.

[9]張 茜,董志勇,陳 樂,等.三角孔多孔板水力空化殺滅大腸桿菌的研究 [J]. 水力發(fā)電學(xué)報(bào), 2016,35(8):65-71.

[10]劉 昶,董志勇,陳 樂,等.圓孔多孔板水力空化殺滅大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2016,36(8):2364-2370.

[11]陳 樂,董志勇,劉 昶,等.方孔多孔板水力空化殺滅大腸桿菌的實(shí)驗(yàn)研究 [J]. 水力發(fā)電學(xué)報(bào), 2016,35(9):48-54.

[12]Jyoti K K, Pandit A B. Ozone and cavitation for water disinfection [J]. Biochemical Engineering Journal, 2004,18(1):9-19.

[13]張敬威,張亞磊.初生空化數(shù)公式的優(yōu)化研究 [J]. 吉林水利, 2014,(5):25-28.

[14]Prajapat A L, Gogate P R. Intensified depolymerization of aqueous polyacrylamide solution using combined processes based on hydrodynamic cavitation, ozone, ultraviolet light and hydrogen peroxide [J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2016,23(31):371-382.

Experimental study of Escherichia coli killed by hydrodynamic cavitation due to venturi tube.

GENG kun, DONG Zhi-yong*, ZHANG kai, JU Wen-jie, ZHAO Wen-qian, LI Yang-ru, QIN Zhao-yu, WANG lei (College of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China). China Environmental Science, 2017,37(9)：3385～3391

A self-developed Venturi-type hydrodynamic cavitation reaction device was used. Escherichia coli was selected as the indicative bacterium of pathogenic microorganism, and water samples containing E. coli were sterilized. Killing rates of E. coli were detected by agar plate counting method. Morphological changes in E. coli before and after cavitation were observed with a biological microscope. The effects of varying throat lengths, initial concentration, throat velocity, treatment time and cavitation number on the killing rates of E. coli were analyzed. The experimental results showed that the killing effect of E. coli was best at relative throat length L/R=60. Also, lowering cavitation number, increasing throat velocity, prolonging treatment time, and choosing a suitable initial concentration of E. coli can be helpful to improving the killing rates of E. coli.

varying throat lengths；hydrodynamic cavitation；Venturi tube；Escherichia coli；drinking water disinfection

TV131

A

1000-6923(2017)09-3385-07

2017-02-11

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51479177)

* 通訊作者, 教授, dongzy@zjut.edu.cn

耿 坤(1992-),男,河南信陽人,浙江工業(yè)大學(xué)碩士研究生,主要從事水力學(xué)與飲用水消毒技術(shù)方面的研究.