综述：高频电场双相环形阵列控制藻类的最优参数研究及实验验证

本研究通过结合神经网络遗传算法（ANN-GA）与响应面法（RSM），优化了双相环形阵列高频电场（频率520 kHz、场强954 V/m、处理时间9.6 h）的藻类抑制参数，验证了处理时间对藻类活性影响最大，为循环冷却水系统生物污垢防治提供了低能耗解决方案。

　　

高频电场藻类控制技术研究

研究背景

循环冷却水系统普遍存在生物污垢问题，其中藻类繁殖会降低热交换效率并腐蚀管道。传统化学方法易造成污染，而高频电场（HFE）因低能耗、无污染等优势成为研究热点。本文通过双相环形阵列高频电场装置，结合智能算法优化藻类抑制参数。

材料与方法

实验选用海水优势藻种（直径3-6 μm）和淡水小球藻（3-8 μm），通过分光光度计检测藻液吸光度（OD）计算藻类灭活率η。电场装置采用铜电极（间距3 mm），通过COMSOL Multiphysics模拟电场分布，发现能量集中于管壁边缘。正交实验设计L₉(3⁴)减少实验组数，参数范围：场强E（0-1000 V/m）、频率P（0-1000 kHz）、时间T（0-12 h）。

参数优化

构建3-5-1结构的BP神经网络（隐藏层节点数5），训练误差0.0146，相关系数R=0.98597。遗传算法（GA）优化后获得最优参数：场强954 V/m、频率520 kHz、时间9.6 h，藻类抑制率达77.04%。响应面分析显示，场强与频率交互作用对抑制率影响显著（p<0.01），单因素中处理时间影响最大。

实验验证

扫描电镜（SEM）观察显示，经最优参数处理的藻细胞形态不规则，膜结构破裂（图17）。对比自然藻细胞（2-4 μm），电场作用导致细胞膜通透性改变，离子平衡破坏，从而抑制藻类活性。

结论

1. 双相环形阵列高频电场可有效灭活藻类；
2. 最优参数组合为954 V/m、520 kHz、9.6 h；
3. 响应面法验证了参数可靠性，为工业应用提供了理论依据。

该研究为物理法藻类控制提供了新思路，尤其适用于核电站等对安全性要求高的场景。