自20世纪末起,由于船舶压载水排放量的逐年增加,衍生出了各类生态、经济、食品健康问题。国际海事组织(IMO)明确规定船舶压载水必须经过处理后满足相关要求才能排放。因此,本论文针对压载水公约中涉及到的外来生物入侵所引发的环境危害问题,构建了电场耦合煤基炭膜灭菌系统,实现对模拟压载水中的霍乱弧菌和大肠杆菌的高效处理。论文考察了电压、菌株类型和浓度、蠕动泵转速、电导率、电极间距等条件对模拟压载水中霍乱弧菌和大肠杆菌的去除能力,并利用扫描电镜(SEM)对处理前后细菌形态以及炭膜形貌和结构特征进行分析。研究结果表明:随着模拟压载水中细菌浓度的增大,处理系统的通量和灭菌率逐渐降低,当浓度低于5.00×104 CFU/mL时,灭菌率可达到100%;蠕动泵转速为7.5 rpm时处理系统的灭菌效率可达到100%,继续增大转速尽管可以提高模拟压载水的渗透通量,但同时也不可避免地使一些细菌在被灭杀之前便渗透过炭膜;增加模拟压载水的电导率有利于产生更多的总余氯(TRC),进而提高处理系统的灭菌率和渗透通量;炭膜电极的渗透通量会随电极间距的减小而呈下降趋势,这是由于小间距会产生强电场,从而加剧电化学反应,阻碍膜的渗透。论文进一步利用气相色谱-质谱联用仪分析了不同操作电压下系统灭菌处理后模拟压载水中产生副产物卤代烷烃的浓度,其中检测的卤代烷烃组分主要包括CHC13、CHC12Br、CHClBr2和CHBr3四种物质,并以上海洋山深水港为例,采用由阿姆斯特丹自由大学开发的MAMPEC v3.0软件对灭菌后的压载水进行环境风险评估。研究结果表明,CHClBr2的风险商值RQ在3.0 V电压灭菌下为0.99,处于风险限的边缘,其余测得的风险商值RQ均较低,由此可见,当灭菌系统施加的电压小于3.0 V时,灭菌系统释放的卤代烷烃的浓度不会对海域环境造成威胁。