高压脉冲电场防治浮游动物淤积研究

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高压脉冲电场技术(Pulsed Electric Field,PEF)作为一种新型液体非热处理技术,具有环保、高效、节能等特点,可应用于防治南水北调中线干渠输水工程中固着生物淤积。但目前仍缺少高压脉冲电场对浮游动物影响规律的研究,在实际工程设计时缺少相关的基础理论支撑。本文构建了PEF防治浮游动物淤积试验平台并开展了PEF处理大型溞试验,分析了大型溞死亡率和死亡形态随电场强度、脉冲注入能量密度等参数的变化规律,得到了有效处理大型溞所需条件,为高压脉冲电场技术应用于防治浮游动物淤积提供指导。PEF防治浮游动物淤积平台基于脉冲形成网络(PFN)拓扑,串联晶闸管组件采取模块化驱动电路和保护单元设计,使用光纤分光进行多路同步触发,并联均压电阻RP和阻容缓冲电路实现均压保护。平台PFN的特征阻抗为44.72Ω,处理室与PFN电路匹配系数为0.4时可以获得较为理想的电压脉冲输出。开展不同电场强度、脉冲宽度和脉冲处理次数条件下的大型溞电处理试验,将大型溞死亡形态划分为Ⅰ型~Ⅴ型破损程度逐渐加深的五个类别。其中,Ⅰ型和Ⅲ型为常见死亡形态,Ⅱ型作为过渡形态出现概率较低,Ⅴ型破坏最严重但出现概率极低。电场强度和能量注入密度是对大型溞作用效果两个重要影响因素,电场强度高于2 kV/cm且能量注入密度大于75 J/L时,试验大型溞的死亡率可达到85%以上。脉冲电场对大型溞产生有效作用的条件为,跨壳电势差Δψ≥15 V。
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