[發明專利]水等離子體炬處理有機廢水裝置與方法

有效

• 申請號: 201410109313.0
• 申請日: 2014-03-22
• 公開（公告）號: CN103896361A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 倪國華;吳文偉;林啟富
• 申請（專利權）人: 中國科學院等離子體物理研究所
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C01B3/22;C02F101/30
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

????本發明涉及一種利用水等離子體炬產生的水蒸汽等離子體射流處理有機廢水的裝置與方法，屬于環境工程與等離子體科學領域。

背景技術

????目前處理高濃度難降解有機廢水（液）的技術與方法主要有化學氧化法、焚燒法、電化學氧化法、光催化法、濕法氧化法等。然而，這些技術和方法均存在這不同程度的缺陷，如超臨界水氧化法的反應條件苛刻（高溫、高壓），對反應設備材質要求高和無機鹽對反應器和管路的堵塞等問題；焚燒法能耗高，且產生煙氣、飛灰等對環境造成二次污染；化學氧化、電化學氧化、光化學氧化等雖比焚燒法具有更高的能量利用效率，但這些過程存在反應速率慢，反應不徹底，產物需進一步處理等缺點。

????放電等離子體水處理技術是近20年來發展的具有工藝靈活，無二次污染的新型水處理高級氧化技術。物理和化學的協同作用以及對有機污染物降解的無選擇性是等離子體技術處理有機廢水的優勢之一。激發產生等離子體的過程中，伴生的各種自由基、電場、強紫外線輻射、高壓激波、臭氧和高能電子均可以有效的對水中有機污染物起到降解的作用。因此，等離子體處理有機廢水技術的研究為這一問題的解決帶來了希望。和其他等離子體技術相比，高溫、高焓值的水蒸汽熱等離子體由于水分解產生的大量自由基（H^●、O^●、OH^●和HO₂^●等）使其具有更高的活性，因此水蒸汽等離子體處理有機廢棄物技術成為環境應用領域最具前景的技術之一。

發明內容

????針對現有技術的不足，本發明提供一種以有機廢水直接作為等離子體工作介質，結構簡單、穩定、高效的低溫等離子體廢水處理裝置。

????為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種水等離子體炬處理有機廢水裝置，其特征在于：包括有水等離子體炬處理廢水反應器，所述的水等離子體炬處理廢水反應器包括有反應罐，所述的反應罐頂部設置有多個連通罐體內部的通孔，其中的一個通孔穿過有水等離子體炬，并固定安裝在反應罐頂部；所述的水等離子體炬包括有金屬圓管形陽極，放置于金屬圓管形陽極內部并與其同軸的有蒸發器和柱形陰極，金屬圓管形陽極與蒸發器之間填充有耐高溫吸水材料，柱形陰極與蒸發器之間由絕緣管隔開；所述的金屬圓管形陽極的側壁設置有注水口；所述的金屬圓管形陽極和柱形陰極分別接等離子體直流電源的正極和負極；另外的通孔分別為進液口、氣體排放口和測量窗口；所述的反應罐底部設有一通孔為排液口；所述的排液口由蠕動泵通過管路連接至水等離子體炬注水口；所述的氣體排放口連通有排氣管道并通向反應罐外部，所述排氣管道外接冷凝器。

所述的水等離子體炬處理有機廢水裝置，其特征在于：所述的反應罐的殼體采用雙層結構，中間通冷卻水，反應罐外殼分別設置有冷卻水進水口和出水口。

所述的水等離子體炬處理有機廢水裝置，其特征在于：所述的金屬圓管形陽極、柱形陰極外與等離子體直流電源構成的回路中設置有電流調節器。

所述的裝置處理有機廢水的方法，其特征在于：所述的水等離子體炬處理有機廢水的處理方法為：

(1)、首先通過注液口將廢水注入反應罐內，同時開啟蠕動泵將有機廢水通過水等離子體炬的注水口導入水等離子體炬中，當水等離子體炬中的廢水注滿時，關閉蠕動泵，始終保持水面高度位于水等離子體炬噴嘴口下方5至10毫米；

(2)、然后開啟等離子體直流電源，采用高頻引弧方式，或者采用將水等離子體炬的陰極和陽極短路接觸引弧方式，產生等離子體射流，調節電流調節器確定合適的電源輸出功率，待等離子體射流穩定運行后，開啟蠕動泵并調節至適當的流量；

(3)、產生的氣體在反應罐內壓力作用下，經所述反應器頂部排氣通道，然后經過冷凝實現氣水分離，液體流入設置于冷凝器下方的容器中，氣體可通過凈化后回收利用；

(4)、反應器中被處理廢水經檢測達到標準要求后，通過底部的排水口由閥控制排出。

所述的水等離子體炬處理有機廢水的處理方法，其特征在于：所述的水等離子體炬處理廢水反應器為全封閉裝置，所述的反應罐內運行在常壓工作狀態。

所述的水等離子體炬處理有機廢水的處理方法，其特征在于：所述的有機廢水經水等離子體炬處理后，有機污染物在水蒸氣熱等離子體作用下，快速降解，并最終生成CO₂?、?H₂O和以H₂、CO為主要成分的合成氣。

本發明的有益效果在于：