中文摘要：

以城市中水回用于电厂循环冷却系统为研究对象，采用自制的高用静电及变频脉冲电磁协同处理装置，配合扫描电镜(SEM)和X光光电能谱仪(EDS)，在动态模拟循环运行环境下，对水中球霰石、霰石和1μm以下的微晶进行观察、微观结构扫描及纳米级晶粒的能谱分析，研究高压静电及变频脉冲电磁场强、作用时间、电磁场方向等参数与水中成垢离子Ca2+、Mg2+活性的定量关系，使其在电磁场作用下获能量产生同晶异构体而去除；研究利用电、磁场切断水分子间的氢键、破坏它们的缔合、改变水分子与其它离子结合状态、隔绝微生物新陈代谢所需的氧源并阻止细菌繁殖，使循环冷却水系统安全而稳定运行。通过上述研究，建立电、磁水处理的理论模式，总结并筛选试验参数，为电、磁场协同作用进行循环冷却水处理、替代目前电厂在循环冷却水中添加化学药剂处理方式、防止药剂二次污染，探求新的理论与方法。本研究对节能减排、实现水资源循环利用具有重要意义。

结论摘要：

按照《冷却水动态模拟实验方法》（HG/T 2160-2008）标准，设计制作了双通道工业循环冷却水分析测试台、磁电协同式工业循环冷却水阻垢杀菌处理器等实验设备，为本项目顺利进行发挥了重要作用。研制的磁电协同式工业循环冷却水阻垢杀菌处理器综合高压静电场与变频脉冲磁场两者的特点，实现了高压静电场和脉冲磁场二者的协同作用。从处理器脉冲线圈组成的L-R电路、等效自感系数L和时间常数τ角度，结合理论和实验两方面分析了脉冲波形、脉冲频率对处理效果的影响。由于脉冲方波具有陡峭上升沿与下降沿，波形变化突然，产生反冲电动势更剧烈，故选择低频脉冲方波作为实验波形。以微生物营养和代谢特性为依据，探明了火电厂循环冷却水中微生物控制因子为异养菌，并通过革兰氏染色和扫描电镜，发现异养菌主要以革兰氏阴性菌杆菌为主，以上内容的确定对本项目的微生物控制具有重要指导意义。研究了异养菌比生长速率与时间的关系，选择处于稳定生长期的异养菌进行杀菌，探索了杀菌基本规律当脉冲方波由高电平转入低电平瞬间，线圈两端产生反冲电动势，使水中的感应电动势瞬间增大，产生增大的瞬间电流，影响细菌细胞膜的离子通透性，导致细胞膜破坏，加之高压静电致死电压下异养菌细胞膜被击穿，细胞质外溢而死亡。研究了磁电协同进行阻垢处理的效果，分析了磁电协同阻垢机理。分析计算表明，磁电协同装置所提供的弱场力并没有达到水分子团簇氢键全部断开能量级别，但可促使水分子团簇向氢键断开方向变化。通过SEM、XRD和EDS对CaCO3微晶进行分析，结合热力学和居里-乌尔夫能量观点，探明了磁电协同阻垢的主要原因是垢样中CaCO3的同质异象体结晶形态发生改变，电磁能使热平衡体系中自由能△G增加，导致CaCO3水垢晶体形成文石的几率增大，抑制结构稳定的方解石水垢生长，文石呈粉末状随水流冲走，达到阻垢目的。研究中从蛋白质电偶极矩及异养菌细胞抗磁性角度出发，揭示了螺线管杀菌实验中水流方向与磁场方向相同时杀菌率高于水流方向与磁场方向相反的谜团，由于异养菌细胞含有抗磁性物质，在磁场力作用下产生与磁场方向相反的加速度，使异养菌细胞移动速度减慢，作用时间延长，宏观上表现出“同向”杀菌率高于“反向”杀菌率。本项目研究了高压静电及变频脉冲电磁场协同杀菌及阻垢作用，分析了杀菌及阻垢机理，研究内容为工业规模应用提供了理论支撑，为替代循环冷却水添加化学药剂处理方式探求了新