近年来，随着城市工业化建设的迅猛发展，工业废水肆意排放，从而导致水体富营养化，藻类横生。藻类大规模繁殖，肆意掠夺水体生物的养分，同时产生含毒性次级代谢物，致使水生生物大量死亡，细菌滋生，严重破坏了水文生态环境健康，并威胁着人类饮用水安全。人类社会发展与水文环境可持续发展间的矛盾日益突出，人们对藻类污染的治理问题愈加重视。目前，国内外对藻类污染的传统治理方法主要有物理法、化学法和生物法，但传统方法存在投资大，操作复杂，处理效率不高，可能产生二次污染等问题。因此，安全高效的藻类处理方法亟待被提出。

气~液放电等离子体高级氧化技术通过两极间高强电场击穿形成放电通道，电子在放电通道内加速获得能量，并与电极间其他气体分子碰撞产生OH，H2O2，O，O3等强氧化性化学物质。同时，在放电过程中因分子激发、解离、电离而形成电磁场、紫外线、冲击波、局部热效应等物理效应。气~液放电等离子体高级氧化技术结合了物理法与化学法的优势，可以避免生物技术的不可预知性，是集光、电和化学氧化技术于一体的新兴水体处理方法。利用液相放电处理次甲基蓝染料废水，处理120 min后，98%的废水脱色降解。利用纳秒脉冲气液弥散放电对水中病菌进行处理，获得了显著的杀菌效果。通过气液界面处的瞬时空气火花放电杀除溶液内的大肠杆菌时发现放电产生的活性氧和活性氮在杀菌过程中起重要作用。

基于气~液放电高级氧化技术，结合微放电技术，通过电极阵列排布的形式设计气~液放电装置。由于采用微放电技术，极大地缩短了放电空间击穿间隙，降低击穿电压，提高电源能量利用效率；同时辅以阵列排布，放电面积可根据阵列排布灵活调节。结合微放电形式有效地增加了放电空间与周围液体接触面积，显著提高了放电处理效率，能在短时间内实现微生物废水的高效处理。本文以小球藻模拟藻类废水，探究气~液放电对小球藻的杀灭效果，为安全高效处理藻类废水提供解决路径。

1实验方案及装置

基于微电极结构，采用阵列式电极排布形式，设计气~液放电等离子体藻类废水处理装置如图1所示。其结构由上至下分别为储液池、微放电电极阵列和配气室3部分。储液池为柱形石英管（外径d外=100 mm，内径d内=96 mm，高h=150 mm）与配气室嵌合构成的半封闭区域。微放电电极阵列位于储液池底部，嵌于配气室顶部，主要由16根毛细石英管（d外=1.0 mm，d内=0.2 mm，l=20.0 mm）内置钨丝电极（d=0.16 mm，l=50.0 mm）构成，钨丝从毛细石英管一端置入，置入深度为19.0 mm，且相邻石英管的轴心距离为5.0 mm.配气室位于处理装置底部。

由聚四氟乙烯加工成柱体腔室，气体从腔室底部开孔处注入，通过配气室顶部毛细管阵列流入储液池。当储液池液体接地，且钨丝电极连通交流高压后，则会在毛细管口位置的气泡内形成微放电阵列，产生大量的活性粒子、自由基并与藻类废水相接触，以此来杀除废液中的小球藻。

图1气~液放电等离子体藻类废水处理装置

1.1实验试剂

小球藻原液（浓度为107CUF/mL,CUF/mL为每毫升菌落总数），无菌水（121℃下灭菌20 min），硝酸（1 mol/L），过氧化氢（质量浓度0.03 g/mL），硫酸钛（质量浓度0.85 g/mL）。

1.2实验仪器

低温等离子体电源（CTP-2000K，南京苏曼电子有限公司），气体流量控制器（D07-7B，北京七星华创电子股份有限公司），流量显示仪（D08-4E，北京七星华创电子股份有限公司），示波器（DPO5054B，泰克有限责任公司），高压探头（P6015A，泰克有限责任公司），电流探头（4100，皮尔逊），紫外可见分光光度计（TU-1950，北京普析通用仪器有限责任公司），扫描电子显微镜（S4800，日本日立公司），移液器（0——1000 mL，大龙兴创实验仪器股份公司）。

1.3实验分析

气~液放电等离子体藻类废水处理系统如图2所示。将10 mL小球藻原液与90 mL的无菌水均匀混合，得到待处理的小球藻溶液。实验气体为空气，通过气体流量控制器及显示仪控制，以1 SLM（SLM为每分钟标准升）流量注入到气液放电反应器中。注入气体后，在储液池内注入60 mL待处理的小球藻溶液。由于放电电压波动明显，本实验通过平均放电功率来调控放电电压，利用电压和电流探头连接示波器采集放电电压和电流数据，通过Origin软件绘制电压和电流波形，则注入放电区域的平均功率可由测得的电压和电流数据估算得到。


2分析方法

放电时间通过计时器控制，分别于10,20,30,60,120,180,240,300 s时采集4 mL处理液，注入石英比色皿内，利用可见分光光度计在最大吸收波长680 nm处进行测量，并记录相应的吸光度值。将该吸光度值与标定曲线吸光度值进行对比，获得小球藻的浓度。因此，小球藻失活效率为

其中，η为小球藻失活效率，C0为零时刻小球藻浓度，Ct为t时刻小球藻浓度。