變頻磁場對循環(huán)冷卻水殺菌性能的影響

李華北

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開封 475004）

0 引言

在工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，如果不采取措施，系統(tǒng)中容易出現(xiàn)細(xì)菌和藻類滋生等現(xiàn)象，不僅污染水質(zhì)，還會堵塞濾網(wǎng)和濾料。磁場水處理技術(shù)作為一種高效節(jié)能、綠色環(huán)保水處理技術(shù)，具有設(shè)備簡單、易于管理等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景十分廣闊［1］。

采用變頻直流脈沖發(fā)生器，利用直流脈沖電磁場產(chǎn)生反沖高壓，既提高了電磁場能量的傳遞效率，又具有交流感應(yīng)性能和直流電場的電離作用，消毒滅菌作用更為顯著，大大提高了設(shè)備的水處理效果［2］。本實驗在確定的變頻磁場作用下（即磁場強(qiáng)度、頻率一定），主要考慮作用時間、水溫對滅菌效果的影響。

1 實驗部分

1．1 試劑與器材

實驗所用試劑有：牛肉膏、蛋白胨、10%氯化鈉溶液、10%鹽酸溶液。

實驗所用器材包括：變頻磁場發(fā)生器，滅菌平皿，電爐，滅菌吸管、試管，錐形瓶，刻度燒杯，玻璃棒，pH試紙，分裝漏斗，棉花，紗布等。

1．2 培養(yǎng)基的制備［3］

培養(yǎng)基的制備方法為：（1）分別稱取5.0 g牛肉膏和10.0 g蛋白胨置于100 mL的小燒杯中，再向燒杯中加入50 mL自來水。然后，將燒杯置于電爐上，攪拌加熱至牛肉膏、蛋白胨完全溶解。（2）加入5.0 g氯化鈉和瓊脂條，繼續(xù)加熱攪拌，至瓊脂完全熔化。補(bǔ)足水量至100 mL。（3）用玻璃棒沾少許液體，測定pH值。用氫氧化鈉或鹽酸調(diào)pH值至7.0。（4）將制備好的混合液體過濾，裝于錐形瓶中，并塞好棉塞，用報紙將棉塞部分包好。（5）120℃滅菌30 min。

1．3 水樣稀釋及培養(yǎng)

按照無菌操作法，將水樣做10倍系列稀釋。稀釋方法為：準(zhǔn)確量取空白水樣和磁處理后的水樣1 mL，置入裝有9 mL無菌水的試管中，震蕩使之混勻，靜置20～30 s，即成10-1稀釋液；再用1mL無菌吸管分別吸取10-1稀釋液1 mL，移入裝有9 mL無菌水的試管中，使菌液混合均勻，即成10-2稀釋液；以此類推，制成一系列稀釋菌液。

1．4 菌落總數(shù)的測定

根據(jù)對水樣污染情況的估計，選擇2～3個適宜的稀釋度。然后，吸取1 mL稀釋液于滅菌平皿中，每個稀釋度做2個平行樣。將熔化后保溫在45℃的牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基倒入滅菌平皿中，每皿約15 mL，并趁熱轉(zhuǎn)動平皿，使其混合均勻。待瓊脂凝固后，將平皿倒置于37℃培養(yǎng)箱內(nèi)，培養(yǎng)（24±1）h后，取出，計算平皿內(nèi)菌落數(shù)目。計算的內(nèi)菌落數(shù)乘以稀釋倍數(shù)，即得1 mL水樣中所含細(xì)菌菌落總數(shù)。

1．5 實驗計數(shù)方法

本實驗采用平板菌落計數(shù)法。平板菌落計數(shù)法是一種統(tǒng)計物品含菌數(shù)的有效方法。它是根據(jù)微生物在高度稀釋條件下，固體培養(yǎng)基上所形成的單個菌落是由一個單細(xì)胞繁殖而成這一培養(yǎng)特征設(shè)計的計數(shù)方法。計數(shù)時，首先將待測樣品制成均勻的系列稀釋液，盡量使樣品中的微生物細(xì)胞分散開，再取一定稀釋度、一定量的稀釋液接種到平板中，使其均勻分布于平板中的培養(yǎng)基內(nèi)［4］。經(jīng)培養(yǎng)后，由單個細(xì)胞生長繁殖形成菌落。統(tǒng)計菌落數(shù)目，即可計算出樣品的含菌數(shù)。細(xì)菌去除率的計算式為：

式中：E為水樣中細(xì)菌去除率；N0為未經(jīng)磁處理時水樣中細(xì)菌數(shù)；N為經(jīng)磁處理時水樣中細(xì)菌數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2．1 實驗結(jié)果

不同條件下的殺菌效果如表1所示。

表1 循環(huán)冷卻水在不同條件下的殺菌效果Table 1 Circulating cooling water sterilizing effect under different conditions

2．2 結(jié)果分析

2．2．1 作用時間對殺菌效果的影響

在水溫為45℃，原水pH值條件下，作用時間對殺菌效果影響的具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 作用時間對殺菌效果的影響Table 2 Influence of action time to sterilizing effect

由表2可知，水溫一定時，殺菌率隨作用時間的延長而增大。在40min內(nèi)，殺菌率增加明顯。之后，隨著作用時間的延長，這種趨勢逐漸緩慢。作用時間為60 min的實驗殺菌率基本上達(dá)到最大。其主要原因是：（1）磁場對生物機(jī)體的作用往往需要作用一段時間才能表現(xiàn)出來；（2）磁場的生物效應(yīng)與機(jī)體內(nèi)部電氣性質(zhì)有關(guān)。對細(xì)菌而言，在脈沖磁場的作用下，由于脈沖時間短，磁場的變化率很大，將激勵起細(xì)胞內(nèi)的感應(yīng)電流。感應(yīng)電流與磁場的相互作用力可以破壞細(xì)胞正常形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能，從而引起生物效應(yīng)［5］。

2．2．2 溫度對殺菌效果的影響

在作用時間60 min，原水pH的條件下，水溫對殺菌效果的影響如表3所示。

表3 水溫對殺菌效果的影響Table 3 Influence of water temperature to sterilizing effect

由表3可知，殺菌效果隨溫度升高而增大。這表明，在本實驗條件下，溫度升高有利于電磁處理殺菌作用，電磁場的殺菌效果是物理反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)、生物反應(yīng)等多種反應(yīng)綜合作用的結(jié)果［6］。一般來說，升高溫度會有利于各種反應(yīng)的進(jìn)行。所以，在一定范圍內(nèi)，升高溫度有利于滅菌作用。

3 結(jié)語

由實驗可知：影響變頻磁場殺菌效果各因素的主次關(guān)系為：作用時間、水溫。變頻磁場對工業(yè)循環(huán)冷卻水的殺菌效果隨作用時間、水溫的增加而增大；在原水pH值條件下，殺菌的最佳條件為：作用時間60 min，水溫45℃。此時，細(xì)菌去除率為55．2%。

［1］王保義，揚(yáng)燾斌，郭慶功．毫微秒電磁脈沖的生物效應(yīng)實驗研究和機(jī)理分析［J］．中國科學(xué) C 輯，1997，2（1）:35-39．

［2］ 周蔚紅，張鈞．電磁脈沖滅菌研究［J］．微波學(xué)報，2000，16（3）:320-321．

［3］王淑芳，馬桂珍，暴增海．平板菌落計數(shù)法檢測土壤 pH對 L1-9 菌株定殖的影響［J］．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013（36）:13886-13892

［4］趙躍萍．水中細(xì)菌總數(shù)的測定［J］．太原師范學(xué)院學(xué)報，2010，9（4）:139-142．

［5］李梅，曲久輝，彭永臻．脈沖磁場水處理技術(shù)在殺菌滅藻方面的研究［J］．環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2004（2）:260-264．

［6］張軍，李書光，胡松青．磁處理技術(shù)的應(yīng)用與研究進(jìn)展［J］．青島大學(xué)學(xué)報，2002，15（4）:71-74．