等离子体技术废水处理工艺

1、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。
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。
2、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。放电极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3kV的直流电。达到3kV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。脉冲电源电路原理图如图1：
3、工艺流程
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。将压缩空气通过微孔曝气器对废水进行曝气，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。