近年來，隨著城市工業(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，并威脅著人類飲用水安全。人類社會發(fā)展與水文環(huán)境可持續(xù)發(fā)展間的矛盾日益突出，人們對藻類污染的治理問題愈加重視。目前，國內(nèi)外對藻類污染的傳統(tǒng)治理方法主要有物理法、化學法和生物法，但傳統(tǒng)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氧化技術通過兩極間高強電場擊穿形成放電通道，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等強氧化性化學物質(zhì)。同時，在放電過程中因分子激發(fā)、解離、電離而形成電磁場、紫外線、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結(jié)合了物理法與化學法的優(yōu)勢，可以避免生物技術的不可預知性，是集光、電和化學氧化技術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行處理，獲得了顯著的殺菌效果。通過氣液界面處的瞬時空氣火花放電殺除溶液內(nèi)的大腸桿菌時發(fā)現(xiàn)放電產(chǎn)生的活性氧和活性氮在殺菌過程中起重要作用。

基于氣~液放電高級氧化技術，結(jié)合微放電技術，通過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，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，能在短時間內(nèi)實現(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實驗方案及裝置

基于微電極結(jié)構(gòu)，采用陣列式電極排布形式，設計氣~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(nèi)徑d內(nèi)=96 mm，高h=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(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，則會在毛細管口位置的氣泡內(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實驗試劑

小球藻原液（濃度為107CUF/mL,CUF/mL為每毫升菌落總數(shù)），無菌水（121℃下滅菌20 min），硝酸（1 mol/L），過氧化氫（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)實驗儀器股份公司）。

1.3實驗分析

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的無菌水均勻混合，得到待處理的小球藻溶液。實驗氣體為空氣，通過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(nèi)注入60 mL待處理的小球藻溶液。由于放電電壓波動明顯，本實驗通過平均放電功率來調(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得的電壓和電流數(shù)據(jù)估算得到。

2分析方法

放電時間通過計時器控制，分別于10,20,30,60,120,180,240,300 s時采集4 mL處理液，注入石英比色皿內(nèi)，利用可見分光光度計在最大吸收波長680 nm處進行測量，并記錄相應的吸光度值。將該吸光度值與標定曲線吸光度值進行對比，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為零時刻小球藻濃度，Ct為t時刻小球藻濃度。