为了解决人类饮用水安全问题,摆脱伴随有消毒副产物产生的传统加氯消毒法对人类健康的潜在危害,本文运用水力空化技术对含病原微生物的原水进行消毒试验研究。基于变扩散角文丘里式水力空化装置,研究水力空化杀灭病原微生物的机理。利用压力数据釆集系统、高速摄影机、三维粒子图像测速仪等测试仪器对文丘里管喉部和扩散段空化水流的压力特性、流速分布、紊动强度、紊动切应力,空化流场中空泡溃灭形态等进行了试验研究,并探讨了改变喉部流速、扩散角、喉部长度等参数对流场中空化水流特性及水力空化效果的影响。结果表明:提高喉部流速、选取合适的文丘里扩散角和喉部长度可以增强水力空化作用效果。采用自主研发的变扩散角文丘里式水力空化发生装置,对杭州上塘河原水不同配比浓度水样进行灭菌处理,以菌落总数和大肠杆菌作为指示微生物,通过检测菌落总数和大肠杆菌的杀灭率,来表征水力空化对原水中病原微生物的杀灭效果。试验研究了文丘里式水力空化装置的扩散角、原水配比浓度、空化数、喉部流速以及空化空蚀作用时间对大肠杆菌、菌落总数杀灭率的影响。试验研究结果表明:选取合适的文丘里扩散角、喉部长度和原水配比浓度,降低空化数或提高喉部流速,增加水力空化空蚀作用时间等可以进一步提高原水中病原微生物的杀灭率。吸光度与微生物的杀灭率存在正相关,随着杀灭率的上升,水样中的吸光度值呈上升趋势。本文试验研究了20种文丘里管组合,得出最佳组合为文丘里管喉部长径比L/R=30、扩散角α=4.3°。水力空化作用能够杀灭原水中的病原微生物,是一种安全、高效、无消毒副产物的饮用水消毒新技术。