[发明专利]用于工业循环冷却水系统的超声杀菌除藻方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种用于工业循环冷却水系统的超声杀菌除藻方法，尤其涉及一种是将混频超声用于工业循环冷却水系统净化的一种方法，混频超声包括了所有低频超声和高频超声的组合。

背景技术

辐照(irradiation)，或称辐射技术是指利用电磁射线、加速电子照射物料从而杀死其中生物细胞、微生物的一种杀菌、灭藻技术(亦称杀生技术)。用于杀生的辐照可以分为两类：一类是电离辐照，如γ射线、加速电子；另一类是非电离辐照，如紫外线、红外线、微波和超声波。

超声辐照可对微生物细胞物质产生损伤，并能破坏细胞质膜，引起酶系统紊乱，造成生理生化反映的延缓或停止，新陈代谢的紊乱或者中断，从而导致细胞死亡，辐照时水分变化所产生的间接效应也是导致微生物细胞受损并死亡的重要原因。在超声波处理过程中，当声波接触到液体介质中产生纵波，从而产生交替压缩和膨胀的区域，这些压力改变的区域引起空穴现象的发生和在介质中形成气泡，这些气泡在膨胀过程中有更大的表面积，这增加气体的扩散，引起气泡的膨胀，超声波能量不能维持气泡的气相，因此，发生快速的压缩及分子激烈碰撞，产生冲击波，这些冲击波产生非常高的温度和压力，可达到5500℃和50000KPa，内爆产生的压力改变是超声波杀菌的主要原因。

目前国内研究超声杀菌主要用于食品灭菌方面，为了保证食品的安全性及贮藏性，杀菌是食品生产中一个重要的环节，在传统的食品灭菌方面主要采用热杀菌，但低温加热不能将食品中的微生物全部杀死(特别是耐热的芽孢杆菌)，而高温加热又会不同程度地破坏食品的营养成分和天然特点，特别是对热敏性成分的破坏，同时还会消耗较多的能源，成本投入高。因此，为了更大限度地保持食品天然的色、香、味和一些生理活性成分，满足现代人的生活要求，目前国际上对一些新型非热杀菌技术的研究越来越多，如远红外照射技术，振动磁场技术，高压脉冲电场技术等，超声场因其独特的性质及规律在杀菌研究中更加引起了人们的广泛关注，但目前仅处于实验室研究阶段，还未进入工业化应用阶段。超声杀菌技术目前主要应用在食品灭菌领域：果蔬汁饮料、牛乳、酱油、酒类、蛋黄酱、饮用水等液体食品的杀菌。已研究的在食品领域的杀菌主要集中在对李斯特单胞菌(Listeria monocytogens)、沙门氏菌、大肠杆菌，金黄色葡萄球菌、枯草芽杆菌和其他一些微生物。研究发现室温下超声波处理(20kHz和117μm)李斯特单胞菌4.3min，细菌死亡率达到90％。沙门氏菌是总所周知的食源性致病菌，在过去几十年里经常爆发，通常涉及鸡蛋、家禽、水果和蔬菜，Sams和Feria通过实验研究发现超声波对不同介质上的沙门氏菌杀菌效果不同，超声波灭菌跟超声波的频率、强度及辐照时间、微生物种类、菌液浓度、菌液容量、媒质均有很大的关系。超声波杀菌的特点是速度较快，对人和物品无伤害，对延长食品保质期、保持食品安全性有重要意义，但也存在消毒不彻底，影响因素较多的问题，并且一般只适用于液体或浸泡在液体中的物品。由于超声波这一特殊要求，人们发现可以将超声波杀菌引用到工业循环冷却水系统领域。

在许多工业(石油、化工、电厂、冶金、核能等)均需使用大量的工业循环冷却水，但在循环水中极易生长微生物(菌、藻、虫等)并附着在管道、换热器等有关设备内，腐蚀、堵塞设备，降低传热效率，增加操作费用及设备费用。目前循环冷却水杀生的基本方法就是不断添加杀生剂。此法虽能起到杀生效果，但仍有一定的腐蚀设备、污染环境、增加操作成本等问题。