● 摘要
据联合国环境和发展机构指出，人类约有80%的疾病与细菌感染有关，其中60%以上的疾病是通过饮用水传播的。由于氯消毒杀菌能力强，有持续灭菌作用，且消毒系统投资和运行费用价廉，所以水的氯化消毒成为饮用水消毒中使用最广泛、技术最成熟的方法。随着进一步的深入研究表明运用氯消毒对人体健康有一定的威胁。所以迫使人们开始寻求一种新的更安全、更可靠的饮用水消毒方法和技术。
随着对超声的不断研究，人们开始把超声与饮用水灭菌联系起来，虽然与其它杀菌工艺联合，灭菌效果比较好，但对超声的灭菌机理也尚不清楚，且由于超声波是一种成本较高的能量，所以采用超声波灭菌的经济费用比较高，一般也不容易实现工程放大。因此探索超声灭菌机理并找到一种能利用超声，且耗能少，易于工程放大的灭菌方法很有必要。
本文通过实验对超声-环流系统灭菌进行了初步探讨，做的主要工作有以下几个方面：
（1）设计并加工超声-环流系统处理槽，不但能够单独进行超声实验，还可以超声-环流共同作用。
（2）运用超声处理系统对大肠杆菌做频率、功率、时间的单因素实验，证实了前人的研究成果，并设计正交实验，根据设计进行实验，发现选用标称频率为20kHz的超声处理系统，功率为25W时处理45min灭菌效果最好。然后选择20kHz、33kHz两个系统分别通过控制进气量观测灭菌率随空气进气量的变化，实验结果表明：不同频率的超声-空气环流处理系统对应的最佳进气量不同。但超声-空气环流的灭菌效果要比单独超声效果好的多。加入进气量因素，再设计正交实验并进行实验，结果表明选用标称频率为33kHz的处理系统，功率为25W，空气进气量为0.4L/min时，处理30min以上灭菌率最好，通入空气对最大影响因素有影响。最后运用超声-臭氧环流处理系统来处理大肠杆菌，处理时间较短时，单独臭氧作用远远不及超声-臭氧环流的灭菌率，但在处理时间较长时，臭氧的灭菌效果略好。
（3）运用超声-环流处理系统分别对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌研究了频率、功率、处理时间等对这两种菌的灭菌率的影响，并且运用单独超声、超声-空气环流、超声-臭氧环流对两种菌的灭菌率作对比。发现相对于大肠杆菌来说，这两种菌不是太容易被杀死。
（4）通过原子力显微镜观测超声处理前后的大肠杆菌的表面形态，对超声灭菌的机理做了初步的探讨，超声空化作用使大肠杆菌的细胞壁振碎、产生小孔有的甚至脱落，使细菌胞内物质外泄、失去自我保护能力，从而导致死亡；有一部分细胞壁脱落的细菌，超声空化直接作用于细菌细胞膜，使细菌死亡。