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技术交流

等离子体技术废水处理工艺

发布时间:2018-10-18 8:39:17 | 信息来源:
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1 主要技术指标污水的组成成分极其复杂,难以用单一指标来表示其性质。*常用的指标主要有消耗水中溶解氧的有机污染物综合指标生化需氧量(BOD)和化学需氧量(COD),还有通常在生活污水中不含有毒性物质。根据环保要求,污水处理后一级排放指标如表1 所示。表1 主要指标项 目排放指标(mg/L) pH 6-9 CODcr ≤100 BOD5 ≤20 SS ≤70动植物油 ≤10色度 ≤50氨氮 ≤10磷酸盐 ≤0.5

2 技术路线利用脉冲电晕法产生等离子体进行水处理的设备主要分为两大部分:高压脉冲电源和反应器。高压脉冲电源用于产生等离子体;反应器则利用产生的活性物质以及伴随产生的热、光、波等效应来净化水质。应用于水处理的高压脉冲电源其电压脉冲宽度要求在纳秒级。因为高压脉冲放电处理水要求陡前沿、窄脉冲电源系统,这样才能保持稳定地生成低温等离子体,并得到强电场并达到节能的目的。水中高压脉冲放电电压上升时间一般<100ns,脉冲宽度<700ns。这样就可以在不使电场内的离子加速的情况下单使电子加速,形成无需屏蔽的高能自由电子,而这些高能自由电子将促使有机物的激发裂解或电离。通常高压电源不能在液相溶液中直接产生电晕放电,但在气相中却可以产生较大空间范围内的电晕放电。只要在气液相间的系统中实现气相电晕放电,就能形成等离子体与水中污染物接触的条件。为此,放电等离子体注入方法必须解决的问题是:创造一种与一定容积的液体之间有尽可能大的气液接触面积的反应条件。经过优化选择,我们选择的是水中气泡放电废水处理装置。水中气泡放电废水处理装置是含气泡液体流经外壳绝缘的高压电场,当双极性窄脉冲施于两极板时,将使每个小气泡发生放电,可以处理大流量的水。该工艺中,放电等离子体与水溶液的接触面积大,气液混合均匀。

3.2.1 电源等离子体电源采用脉冲电源供电,放电极直接置于水中,放电使是该装置的关键设备,其性能和参数将直接决定反应器内等离子体的状态,从而影响水处理的效果。为了持续稳定地生成和维持低温等离子体,高压脉冲必须具有脉冲前沿陡峭、脉冲宽度窄的特点,以得到强电场并达到节能的目的。该装置采用空载峰值30kV、上升时间100ns,满载峰值25kV、30A、脉宽<300ns,脉冲频率1-10kHz 可调的快脉冲电源。传统的脉冲电源多为利用火花隙作为开关产生脉冲,但是火花开关寿命较短,该电源采用新型电力电子开关器件代替火花隙,这样可以大大的提高开关的寿命以及电源工作的可靠性和稳定性。脉冲电源电路原理图 如图1。脉冲电源原理为交流电经过变压器后输出1.5kV 的交流电,经过电容C1、C2、C3和二极管D1、D2 所组成的倍压电路后,成为3 kV 的直流电。达到3 kV 后给硅堆触发信号,开关(硅堆)被直流电击穿,从而在水间隙中产生等离子体。图1 脉冲电源原理图

2.2 工艺流程建立脉冲电源液中放电污水处理系统由等离子体发生与自由基注入系统、高效传质反应器、臭气净化等几部分组成,形成废水污染物降解、消毒灭菌和臭气净化的一体化。工艺流程如图2 所示。空压机将压缩空气通过微孔曝气供气系统对废水进行鼓泡,提供高强度气液传质,在放电等离子体自由基作用下快速完成有机物的降解、消毒灭菌,水面逸散的废气被集气系统收集,经放电等离子体氧化除臭后净化排放。实验测量特定废水处理前后水质指标,评价处理系统的处理能力、效果、能耗、影响因素以及经济性。

图2 等离子体技术废水处理工艺工艺流程 4 结论国内外的众多研究表明,等离子水处理技术是近年来引起人们极大关注的一项利用高电压放电处理废水的新技术,能处理其他方法难处理的一些废水。等离子体法具有广阔的应用前景,被认为是21 世纪*有前途的废水处理的技术。本文通过研究,提出了一种新型的等离子体处理废水的方案,采用脉冲电源产生等离子体,把传统的脉冲电源中的火化隙改为可控硅串并联,很好的解决了火花隙寿命短的问题。对于本工艺流程下的印染废水处理回用效果及各影响因素,有待深入研究


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