[发明专利]一种羟基自由基杀灭赤潮藻孢囊的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及强电离放电、自由基生物学和海洋外来生物入侵防治，尤其是涉及一种羟基自由基杀灭赤潮藻孢囊的方法和装置。

背景技术

近20年来，我国近岸海域爆发赤潮约1160次，影响海域面积达21万平方公里(郭皓,丁德文,林凤翱,关春江.近20a我国近海赤潮特点与发生规律[J].海洋科学进展,2015,33(4):547-558)。海洋赤潮的频繁爆发、范围扩大，加剧了海洋灾害，影响了海洋生物的生存，对我国近岸海域环境质量亮出了红牌。海洋赤潮爆发的重要成因是处于休眠状态的赤潮藻孢囊，也被称为赤潮的“种源”，在合适条件下萌发并且大量繁殖，形成大规模赤潮(Mardones J I,Bolch C,Guzmán L,Paredes J,Varela D,Hallegraeff G M.Role of resting cysts in Chilean Alexandrium catenella dinoflagellate blooms revisited[J].Harmful Algae,2016,55:238-249)。而远洋船舶压载水中的外来赤潮藻在极端特有的无光、缺氧条件下“钝化”或“休眠”即会产生具有保护机制的孢囊，单个压载水舱中赤潮藻孢囊约有3亿个，若要从源头上阻断海洋生物入侵，最关键的是高效杀灭赤潮藻孢囊。

如何快速有效地杀灭具有坚硬孢囊壁的赤潮藻孢囊是海洋赤潮防治的最大难点之一，目前主要采用物理法和化学法。物理法主要包括机械过滤、热处理等方法。机械过滤采用10-50μm(多数为25μm)的过滤网对压载水中赤潮藻孢囊进行强制截留，去除率约为60％～80％，但机械过滤对于体型较小的赤潮藻孢囊几乎没有效果；热处理采用热交换器等对压载水进行加热，当温度达到40℃以上时，处理1～2min可完全杀灭赤潮藻孢囊，但热处理需要庞大的加热设备且运行成本过高，难以实现工程化运营。化学法杀灭赤潮藻孢囊一般采用pH、Cl₂、H₂O₂、CuSO₄及复合杀菌剂等(Bolch C J S,Hallegraeff G M.Chemical and physical treatment options to kill toxic dinoflagellate cysts in ships'ballast water[J].Journal of marine and environmental engineering,1993,1(1):23-29)，存在的问题包括：杀灭效果差、药剂浓度高、杀灭时间长、消毒副产物超标、投资及运行费用高等。

基于高级氧化技术的羟基自由基(·OH)是绿色强氧化剂，其具有如下特点：(1)·OH是强氧化剂，其氧化还原电位高达2.8V，几乎可以和所有生物大分子发生反应，能够氧化降解一般氧化剂难以反应的赤潮藻孢囊；(2)·OH参与反应属游离基反应，反应速率常数极高，其化学反应速率常数高达10⁹M^-1s^-1，能在数秒内完成整个生物化学反应；(3)剩余的·OH分解成H₂O和O₂，无任何残余药剂。目前常用的产生·OH方法包括Fenton反应、光催化、O₃、电解法等，这些方法最主要的问题是·OH产生浓度低，无法达到杀灭赤潮藻孢囊所需浓度，此外，还存在药剂用量大、运营成本高、反应体系复杂、难以大规模使用等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种羟基自由基杀灭赤潮藻孢囊的装置。

本发明的另一目的在于提供一种羟基自由基杀灭赤潮藻孢囊的方法。

所述羟基自由基杀灭赤潮藻孢囊的装置，设有高频高压电源、模块化氧活性碎片发生器、在线氧活性碎片检测器、气液混溶器、文丘里射流器、液体计量泵、气体流量计、液体流量计、水质检测器、水力空化喷嘴、填料反应器、气液分离器、TRO在线检测器、液体主管路、液体支管路；