等離子體技術(shù)廢水處理工藝

　　1、技術(shù)路線

　　利用脈沖電暈法產(chǎn)生等離子體進(jìn)行水處理的設(shè)備主要分為兩大部分：高壓脈沖電源和反應(yīng)器。高壓脈沖電源用于產(chǎn)生等離子體;反應(yīng)器則利用產(chǎn)生的活性物質(zhì)以及伴隨產(chǎn)生的熱、光、波等效應(yīng)來凈化水質(zhì)。應(yīng)用于水處理的高壓脈沖電源其電壓脈沖寬度要求在納秒級(jí)。因?yàn)楦邏好}沖放電處理水要求陡前沿、窄脈沖電源系統(tǒng)，這樣才能保持穩(wěn)定地生成低溫等離子體，并得到強(qiáng)電場(chǎng)并達(dá)到節(jié)能的目的。水中高壓脈沖放電電壓上升時(shí)間一般 <100ns，脈沖寬度 <700ns。

　　通常高壓電源不能在液相溶液中直接產(chǎn)生電暈放電，但在氣相中卻可以產(chǎn)生較大空間范圍內(nèi)的電暈放電。只要在氣液相間的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)氣相電暈放電，就能形成等離子體與水中污染物接觸的條件。為此，放電等離子體注入方法必須解決的問題是：創(chuàng)造一種與一定容積的液體之間有盡可能大的氣液接觸面積的反應(yīng)條件。

　　經(jīng)過優(yōu)化選擇，我們選擇的是水中氣泡放電廢水處理裝置。水中氣泡放電廢水處理裝置是含氣泡液體流經(jīng)外殼絕緣的高壓電場(chǎng)，當(dāng)雙極性窄脈沖施于兩極板時(shí)，將使每個(gè)小氣泡發(fā)生放電，可以處理大流量的水。該工藝中，放電等離子體與水溶液的接觸面積大，氣液混合均勻。

　　2、電源

　　等離子體電源采用脈沖電源供電，放電極直接置于水中。放電極是該裝置的關(guān)鍵設(shè)備，其性能和參數(shù)將直接決定反應(yīng)器內(nèi)等離子體的狀態(tài)，從而影響水處理的效果。為了持續(xù)穩(wěn)定地生成和維持低溫等離子體，高壓脈沖必須具有脈沖前沿陡峭、脈沖寬度窄的特點(diǎn)，以得到強(qiáng)電場(chǎng)并達(dá)到節(jié)能的目的。該裝置采用空載峰值 30kV、上升時(shí)間 100ns，滿載峰值 25kV、30A、脈寬 <300ns，脈沖頻率 1-10kHz可調(diào)的快脈沖電源。

　　傳統(tǒng)的脈沖電源多為利用火花隙作為開關(guān)產(chǎn)生脈沖，但是火花開關(guān)壽命較短，該電源采用新型電力電子開關(guān)器件代替火花隙，這樣可以大大的提高開關(guān)的壽命以及電源工作的可靠性和穩(wěn)定性。

　　脈沖電源原理為交流電經(jīng)過變壓器后輸出 1.5kV的交流電，經(jīng)過電容 C1、C2、C3和二極管 D1、D2所組成的倍壓電路后，成為 3 kV的直流電。達(dá)到 3 kV后給硅堆觸發(fā)信號(hào)，開關(guān)(硅堆)被直流電擊穿，從而在水間隙中產(chǎn)生等離子體。脈沖電源電路原理圖如圖1：

　　3、工藝流程

　　脈沖電源液中放電污水處理系統(tǒng)由等離子體發(fā)生與自由基注入系統(tǒng)、高效傳質(zhì)反應(yīng)器、臭氣凈化等幾部分組成，形成廢水污染物降解、消毒滅菌和臭氣凈化的一體化。將壓縮空氣通過微孔曝氣器對(duì)廢水進(jìn)行曝氣，提供高強(qiáng)度氣液傳質(zhì)，在放電等離子體自由基作用下快速完成有機(jī)物的降解、消毒滅菌，水面逸散的廢氣被集氣系統(tǒng)收集，經(jīng)放電等離子體氧化除臭后凈化排放。