为解决船舶压载水及其沉积物给海洋环境带来的问题,课题以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为目标物,采用自主设计的高梯度磁分离-紫外联合装置对船舶压载水进行处理。实验中采用动态独立的高磁分离装置,研究了预处理的最佳混凝剂投量,及其对微生物的去除效果;并考察了初始浊度、外加磁场磁感应强度对高梯度磁场的浊度和浊度颗粒的分离效果影响。结果表明,出水浊度随混凝剂PAC投量增大先减小后增大,其最佳混凝剂投量为100mg/L。高梯度磁分离装置对10NTU~200NTU初始浊度的压载水均有较好的处理效果,并且高梯度磁分离装置对浊度、颗粒物和微生物的去除效果随着磁场强度的升高而升高,最适宜的磁场强度为10.3mT。高梯度磁分离对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有一定的去除作用,其去除率随磁场强度升高而升高,最大去除率分别为0.928和0.832。实验结果证实了高梯度磁分离去除水中悬浮物的机理:在絮凝剂的作用下,海水中的弱磁性悬浮颗粒如微生物、粘土颗粒等,与强磁性的磁种颗粒形成絮体,絮体中受到较大磁力的磁种颗粒带动其他悬浮颗粒附着于磁介质钢毛表面。采用静态紫外辐照装置,探讨了紫外灭菌的动力学模型对紫外灭菌的适应性,研究了细菌生长阶段、紫外辐照强度和辐照时间对灭活率的影响。实验结果表明,与Chick-Watson模型、Collins-Selleck模型、Hom模型相比,两阶段模型对两种细菌的相关系数的平方值高,分别为0.9892和0.9950,均方根误差均小于0.5,最适用于作为本研究条件下的细菌紫外灭活曲线的动力学模型;灭活初期细菌的状态能够影响紫外灭活效果,处于对数期的微生物对紫外照射最为敏感,其次为稳定期的微生物,再次为适应期微生物,对数期大肠杆菌的临界紫外剂量最小,为50m J/cm~2,适应期和稳定期的临界紫外剂量分别为200mJ/cm~2和160mJ/cm~2;紫外照射时间和辐照强度对杀灭金黄色葡萄球菌有协同增效作用,但照射时间对灭菌的影响比辐照强度大,回归分析中,紫外照射时间比强度显著,两种细菌的照射时间F值分别为161.81和423.04,均大于紫外强度的F值94.36和212.77,实际运用中在相同的紫外能耗下,可采用低紫外强度、长照射时间的方法提高处理效率。实验还比较了高梯度磁分离-紫外复合技术和单独紫外或磁场对微生物的去除效果,并通过研究不同处理方式对细菌表面形态、胞内酶活性、细胞膜通透性和基因组的影响阐述了高梯度磁分离-紫外复合技术的杀菌机理。实验结果表明,高梯度磁场-紫外联用技术的微生物去除能力、对微生物的形态、细胞膜破坏和对SOD酶的破坏作用都强于单独紫外或高梯度磁场处理的效果。联用技术比单独紫外处理出水微生物含量降低了30%~40%。复合技术比单独紫外处理后的K~+泄漏量可提高47.9%,并且当系统停留时间大于10min时,复合技术对SOD酶的影响比其他两种方法提高了30.7%~66.7%。在本实验的磁场范围内,高梯度磁场没有对金黄色葡萄球菌的DNA分子不产生破坏作用;紫外辐照剂量越高,对DNA的破坏越严重,灭菌效果越好。实验结果证明高梯度磁场紫外的预处理步骤,能显著提高紫外杀菌效能。并且高梯度磁场与紫外对微生物酶的作用机理不同,紫外主要通过产生自由基影响酶活性;而高梯度磁场则通过影响金属酶的活性中心和酶促反应来影响酶活性。