(完整版)等離子技術(shù)應(yīng)用剖析

1、第四章 國(guó)內(nèi)等離子體水處理應(yīng)用狀況國(guó)內(nèi)對(duì)等離子技術(shù)的工程應(yīng)用研究主要是超聲實(shí)驗(yàn)室，超等實(shí)驗(yàn)室于20082008年成功制出世界第一個(gè)等離子水上放電設(shè)備。實(shí)驗(yàn)表明：同樣功效的水體氧化作 用，水上等離子技術(shù)耗能只有臭氧機(jī)的 1/101/10。在大氣壓下，等離子直接在空氣和 水體兩相的臨界點(diǎn)放電，大面積的水上等離子放電產(chǎn)生后， 水體、氣體和等離子 可產(chǎn)生臨界效應(yīng)，使得水上等離子通道同時(shí)帶有超聲波和紫外線，形成高效的 AOPsAOPs 組合。超聲等離子技術(shù)具有以下技術(shù)特點(diǎn)：1 1）低溫大氣壓等離子技術(shù)的瓶頸突破， 解決低溫等離子目前只能在真空或者惰性氣體環(huán)境下的加工技術(shù)，極大降低等離子應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)成本；2

2、 2）獨(dú)創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了水上等離子大面積穩(wěn)定放電、等離子水 中均勻放電，從而實(shí)現(xiàn)等離子行業(yè)應(yīng)用的突破；3 3）等離子能量從超聲波縱向機(jī)械傳遞穿透皮膚深層，有效殺滅真菌等微生物，具有減少創(chuàng)傷、無(wú)菌選擇性等優(yōu) 點(diǎn)；4 4）高能量技術(shù)的精確控制，實(shí)現(xiàn)在人體可直接接觸范圍內(nèi)，等離子穩(wěn)定放 電模式，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)細(xì)胞定位融化技術(shù)，為癌癥晚期提供一種有效的技術(shù)手段。而目前水處理系統(tǒng)的處理瓶頸：1 1）高濃度工業(yè)有機(jī)廢水無(wú)法正常生化；2 2） 污水處理末端廢水殘余 CODCOD 無(wú)法將至排放標(biāo)準(zhǔn)；3 3）反滲透過(guò)濾裝置進(jìn)水水質(zhì)控 制困難；4 4）大型池塘湖泊無(wú)法控制藍(lán)藻的爆發(fā)；5 5）飲用水處理成本居高不下。 超聲

3、等離子實(shí)驗(yàn)室通過(guò)對(duì)等離子水處理的研究， 已試用的主要超高濃度污水如表 X X 所示，且將等離子技術(shù)應(yīng)用到等離子直飲處理、等離子醫(yī)院污水消毒處理、水 上等離子除藻機(jī)、AMBRAMBR 低濃度污水處理系統(tǒng)、工業(yè)冷卻循環(huán)水處理。廢水名稱主要處理難點(diǎn)糖蜜/ /木薯酒精廢液含有大量硫酸根，膠體，難以生化玫瑰紅染料廢水難以脫色，CODCOD 去除困難垃圾滲濾液成分復(fù)雜，超高濃度 CODCOD 難以降解間氨基苯磺酸/ /間硝基苯磺酸廢水色度無(wú)法去除（發(fā)達(dá)國(guó)家禁止生產(chǎn)）造紙廢水纖維素，木質(zhì)素等膠體難以降解橡膠促進(jìn)劑制造廢水鹽分和氯離子阻礙生化聚硫橡膠制造廢水成份難以降解纖維板制造廢水膠體和大分子有機(jī)物成分難以

4、降解制藥廢水（如抗生素，中間體）主要成分無(wú)法生化或破環(huán)生化反應(yīng)表 X X 超聲等離子技術(shù)已試用的主要超高濃度污水廢水名稱原水濃度 mg/Lmg/L處理后 mg/Lmg/L去除率反應(yīng)時(shí)間印染廢水脫色800800 咅色度2020 倍91%91%0.2h0.2h鍍銀含氰廢水CN-=52.0CN-=52.00.20.299.9%99.9%0.5h0.5h生活廢水CODCODGr=156=15659.159.162%62%0.5h0.5h洗滌CODCODGr=488=48846.646.690.5%90.5%1.0h1.0h電鍍綜合廢水CODCODGr=268=26876.676.671.4%71.4%

5、1.0h1.0h印刷油墨廢水CODCODGr=668=66873.173.189.0%89.0%1.5h1.5h噴漆噴油廢水CODCODGr=4568=456835235292.3%92.3%6.0h6.0h表 X X 各類廢水處理典型數(shù)據(jù)表第一節(jié)等離子直飲處理傳統(tǒng)直飲水處理設(shè)備存在以下瓶頸問(wèn)題：1 1）濾芯昂貴，水質(zhì)不好時(shí)更換頻 繁，使用成本過(guò)高；2 2）出水保障困難，膜出水無(wú)法完全保障水質(zhì)安全，如果添 加臭氧，紫外線等設(shè)備則既難以顯示性價(jià)比優(yōu)勢(shì)， 且可能導(dǎo)致二次污染。等離子 嵌入指引水處理設(shè)備通過(guò)水上等離子預(yù)處理， 在微濾之前，去除自來(lái)水中余氯的同時(shí)消除水中部分有機(jī)物，激活水能量，延長(zhǎng)下一

6、級(jí)濾芯壽命200%200%以上，接著通過(guò)等離子末端處理，在 RORO 膜分離之后，殺菌消毒，去除剩余微污染物質(zhì)，活 化水質(zhì)，增強(qiáng)口感，最終保障處理后的直飲水安全。 運(yùn)用直飲水處理設(shè)備有著以 下優(yōu)點(diǎn)：1 1）高級(jí)氧化處理能徹底氧化剩余的有機(jī)物 CODCOD ； 2 2）等離子屏蔽自來(lái) 水中的余氯，保護(hù)濾芯不受氯離子腐蝕，延長(zhǎng)壽命；3 3）最強(qiáng)的殺菌效果，迅速 殺死一些細(xì)菌、霉菌和病毒；4 4）減少了過(guò)濾程序。等離子指引處理工藝的流程如下圖所示:第二節(jié)等離子醫(yī)院污水消毒處理一體機(jī)醫(yī)療廢水曾經(jīng)多次引起公眾關(guān)注，醫(yī)療費(fèi)水的排放對(duì)水資源造成的危害巨 大，已經(jīng)成為危害群眾健康的一個(gè)源頭”部分地區(qū)真正能夠達(dá)

7、到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn) 的只有屈指可數(shù)的幾家醫(yī)院。目前，法律的不規(guī)范，環(huán)保意識(shí)的薄弱，造成了醫(yī)工藝流程自來(lái)水 f水上等離子預(yù)處理等離子殺菌療費(fèi)水直排和各大醫(yī)院存在的 高污染，低治理”現(xiàn)狀。根據(jù)相關(guān)資料，與工業(yè)廢 水相比，醫(yī)療廢水對(duì)環(huán)境的影響更大，危害也更大。醫(yī)院在運(yùn)行過(guò)程中，不可避 免地產(chǎn)生了具有直接或者間接感染性、 毒性以及其他危害性的廢水，這些廢水的 來(lái)源決定了其成分復(fù)雜性，涉及多種生物性、化學(xué)性或放射性污染。醫(yī)療廢水中除含有大量的細(xì)菌、病毒、蟲(chóng)卵等致病原體外，還含有化學(xué)藥劑和放射性同位 素，具有對(duì)空間污染、急性傳染和潛伏性傳染的幾大特征。 如果含有病原微生物 的醫(yī)療污水，不經(jīng)過(guò)消毒、滅活等無(wú)害化

8、處理，而直接排入城市下水道，往往會(huì) 造成水、土壤的污染，嚴(yán)重的會(huì)引發(fā)各種疾病，或?qū)е陆樗畟魅静〉谋┌l(fā)流行。等離子醫(yī)院污水消毒處理一體機(jī)是醫(yī)院污水殺菌處理的最新高科技終端設(shè)備，具備自動(dòng)化處理，安全耐用。降解有機(jī)物 CODCOD 達(dá)標(biāo)和消毒達(dá)標(biāo)兩大功能合 為一體。通過(guò)高能量的等離子點(diǎn)擊水體，水中產(chǎn)生大量強(qiáng)氧化微粒一一羥基自由 基 OHOH，對(duì)水中有機(jī)物進(jìn)行高級(jí)氧化反應(yīng)和殺菌處理：1 1）其中超等 AOPAOP 發(fā)生的羥基自由基具有 402.8MJ/mo402.8MJ/moI I 反映能，高于有機(jī)物中各類化學(xué)鍵，如 C-CC-C、C-HC-H、 C-OC-O、H-OH-O、N-HN-H，能迅速有效地

9、分解水中的有機(jī)物，再加上其他活性物質(zhì)（0 03）的協(xié)同作用，效果更加迅速；2 2）同時(shí)具有有抗菌和殺菌效應(yīng)：細(xì)菌的生長(zhǎng)與繁 殖需要有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而等離子產(chǎn)生的活性羥基能分解這些有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物，抑制細(xì)菌增強(qiáng)和發(fā)育，從而在很大程度上減少了細(xì)菌數(shù)量， 達(dá)到抗菌和殺菌的目的；3 3） 徹底的殺滅性：能使細(xì)胞失去活性，但細(xì)菌被殺死后，可釋放出致熱和有毒的組 分如內(nèi)毒素。內(nèi)毒素是致命物質(zhì)，可引起傷寒，霍亂等疾病。羥基自由基不僅能 殺死細(xì)菌，還能同時(shí)降解由細(xì)菌釋放出的有毒復(fù)合物。超等 AOPAOP 技術(shù)處理醫(yī)院污水前指標(biāo)與處理后污水指標(biāo)如圖 所示，以及二氧化氯、臭氧、等離子消毒機(jī)技術(shù)對(duì)比表 X X （按日處理水

10、量 3030 噸計(jì)算）進(jìn)水水質(zhì)（以一股醫(yī)療污水水質(zhì)為#%）CODCr(mg/L)BOD$ (mg/L)糞大腸菌數(shù)（MPN/L）腸道致病菌PH色度 （倍）3001004900 71006-9100出水水質(zhì)CODo (mg/L )BODs(mg/L )糞大腸菌數(shù)（MPN/L）腸道致病菌PH色度 （倍6020500忘檢出6930表 X X 等離子醫(yī)院污水消毒處理一體機(jī)處理前后水質(zhì)參數(shù)對(duì)比項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)二氧化氯臭氧等離子消毒機(jī)消耗材料次氯酸鈉和鹽酸無(wú)氧化維護(hù)劑需要處理時(shí)間10 分鐘510 分鐘12 分鐘對(duì)細(xì)菌的有效性有有有對(duì)病毒的有效性一般有有設(shè)備投資（30 噸/天）12 萬(wàn)元（不含控制余氯 系統(tǒng)）48

11、 萬(wàn)（包括分 子篩）3 萬(wàn)3.5 萬(wàn)運(yùn)行費(fèi)用0.4 元1.096 元/噸（按投加每噸 40g 消毒劑）1.48 元/噸（按 每噸投加 40g 消毒劑和混合系統(tǒng)）0.33 元/噸（按每噸投加的氧化維護(hù)劑和 電費(fèi)）難獲得難以程度（鹽酸為公安部控制的- 易（氧化維護(hù)劑）藥劑危險(xiǎn)品，不易購(gòu)買）強(qiáng)危害程度（鹽酸容易腐蝕設(shè)備，造 - 無(wú)成管道堵塞）存放難易程度難易余量的控制及影響難（二氧化氯余量不夠，就 沒(méi)有持續(xù)的殺菌能力；過(guò)易量的二氧化氯會(huì)對(duì)人體-有毒害。）能耗一般高低殺菌能力一般較強(qiáng)最強(qiáng)持續(xù)的殺菌能力有無(wú)有除臭能力一般（消毒后還殘留氯氣 的味道）強(qiáng)最強(qiáng)是否二次污染有（二氧化氯制備時(shí)會(huì)產(chǎn)生鹵化物，有致癌

12、作用）無(wú)無(wú)pH、溫度、壓力、光線 的影響較小較小無(wú)表 X X 二氧化氯、臭氧、等離子消毒機(jī)技術(shù)對(duì)比表第三節(jié)水上等離子除藻機(jī)針對(duì)水體需要移位處理而專門(mén)設(shè)計(jì)的一種除藻一體機(jī)，將水上等離子技術(shù)與其它輔助工藝技術(shù)相結(jié)合，將系統(tǒng)幾個(gè)部分功能有機(jī)結(jié)合，以超聲波作為預(yù)處理， 水上等離子為主處理，并輔助紫外線（UVUV）催化氧化技術(shù)，使系統(tǒng)處理能力更 強(qiáng)，處理效率更高。工作原理為：1 1）水上直接產(chǎn)生高能量等離子可以對(duì)水面的 藻類進(jìn)行高溫的電擊和燃燒，瞬間消滅水體表面的污染物和藻類；2 2）水體表面直接產(chǎn)生氧原子（0 0）,臭氧（0303）可消滅水體藻類腐殖的臭味和產(chǎn)生的細(xì)菌；3 3） 水體因等離子的轟擊，直

13、接產(chǎn)生唯一可溶于水的強(qiáng)氧化劑一一羥基（？0H0H 自然界第二強(qiáng)的氧化還原能力），可以存在水中長(zhǎng)期有效殺滅單細(xì)胞的藻類，病毒和細(xì) 菌；4 4）產(chǎn)生大量紫外線（UVUV ），這些紫外光對(duì)水下的污染物有抑制作用；5 5）高頻脈沖電沖擊底部的藻類，使其死亡；6 6）利用超聲波的機(jī)械和空化作用對(duì)藻 類產(chǎn)生藻體破碎、細(xì)胞滅活、生長(zhǎng)抑制等作用。產(chǎn)品特點(diǎn)有：1 1）迅速有效。在遭受藍(lán)藻污染的 10001000 立方米水中只需處理三 天就能清澈見(jiàn)底；2 2）長(zhǎng)期自潔能力，防止蚊蠅幼蟲(chóng)滋生。在經(jīng)過(guò)水上等離子除藻機(jī)處理后，水質(zhì)可保持兩個(gè)月，每?jī)蓚€(gè)月維護(hù)一次，水質(zhì)保持十年;3 3）使用中小規(guī)模的富營(yíng)養(yǎng)化水域的除藻處理

14、；4 4）處理成本低廉且維護(hù)簡(jiǎn)單。50005000 立方 以上處理成本為 1 1 元/ /噸至 5 5 元/ /噸，50005000 立方米以下處理成本為 0.10.1 元/ /噸至 0.50.5 元/ / 噸，維護(hù)費(fèi)用為 0.00.05 5元/ /噸。下圖為自來(lái)水與除藻處理后的池塘水金魚(yú)放養(yǎng)對(duì)比；放養(yǎng)金魚(yú)一天后可見(jiàn)自 來(lái)水（圖左）明顯渾濁缸底聚集大量魚(yú)糞；處理后的池塘水 （圖右）明顯清澈并未發(fā) 現(xiàn)魚(yú)糞。第四節(jié)AMBR低濃度污水處理系統(tǒng)AMBRAMBR 低濃度污水處理系統(tǒng)超等實(shí)驗(yàn)室結(jié)合等離子水處理技術(shù)與生物膜技 術(shù)潛心研發(fā)而成， 是高級(jí)氧化與生化的經(jīng)典結(jié)合， 專為低濃度與微污染有機(jī)廢水 達(dá)標(biāo)處

15、理設(shè)計(jì)。 工作原理為：1 1）等離子可提前降解可能對(duì)生物反應(yīng)產(chǎn)生不利影 響的有機(jī)物，保護(hù)生物反應(yīng)入水水質(zhì)，維持生物反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行。在入水水質(zhì) 由于氣溫突變、人為因素等發(fā)生改變或受到水體嚴(yán)重污染時(shí)，等離子預(yù)處理技術(shù)MB圖 X X 自來(lái)水與除藻處理后的池塘水金魚(yú)放養(yǎng)對(duì)比圖就可以預(yù)防生物反應(yīng)事故的發(fā)生。生化反應(yīng)事故一般現(xiàn)象有：污泥急速膨脹、反應(yīng)池中產(chǎn)生大量泡沫等。等離子技術(shù)在本系統(tǒng)中也作為出水的最終質(zhì)量保障；2 2）在本系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的水將更易于生化。生物膜技術(shù)將可以迅速的發(fā)揮最大 效果，將大部分剩余有機(jī)物降解?；旌纤畾猱a(chǎn)品特點(diǎn)：1 1）裝備自動(dòng)化控制系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)便、可實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作；2 2）本

16、設(shè)備體積小，占地面積少，可以常年使用，節(jié)約處理污水的成本，同時(shí)可以避免地域的 限制；3 3）本設(shè)備費(fèi)用低，可以避免一些中小企業(yè)由于資金不足而難以維持廢水 處理；4 4）高級(jí)生物膜反應(yīng)器的出水水質(zhì)可長(zhǎng)期穩(wěn)定的保持在高水準(zhǔn)，并且杜絕 了由于外界原因而產(chǎn)生的生物反應(yīng)事故， 有效降低設(shè)備維護(hù)時(shí)的時(shí)間、人力和實(shí) 物成本。污水亠出水圖 X X 等離子污水處理器第五節(jié)生化系統(tǒng)等離子輔助設(shè)備生化系統(tǒng)等離子輔助設(shè)備應(yīng)用于生化水處理系統(tǒng)的預(yù)處理、 中間處理與末端 深度處理，維持厭氧、好氧等生化水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行， 確保最終出水質(zhì)量滿 足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。工作原理：本技術(shù)運(yùn)用等離子的高級(jí)氧化技術(shù)，在高濃度污水和微污染污水

17、治理方面凸顯優(yōu)勢(shì)：1 1 對(duì)于高濃度、成分復(fù)雜、難降解的污水，生化系統(tǒng)預(yù)處理機(jī)利用系 統(tǒng)產(chǎn)生的羥基自由基將污染物分子結(jié)構(gòu)破壞或改變其結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高B/CB/C，使整個(gè)污水系統(tǒng)的可生化性大幅提高； 以生化處理系統(tǒng)的預(yù)處理、中間處理與終端深 度處理為主，嵌入和配套生化工藝流程，維持厭氧、好氧等生化水處理系統(tǒng)的穩(wěn) 定運(yùn)行，確保最終出水質(zhì)量滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；2 2）對(duì)于生化方法難以降解或色度難以去除的微污染污水，借助于系統(tǒng)中強(qiáng)氧化性能的羥基自由基反應(yīng)常數(shù)大，選擇性小，與反應(yīng)物濃度無(wú)關(guān)，甚至可以降解 10-910-9 數(shù)量級(jí)的污染物的特點(diǎn)，將微污染 物直接化成無(wú)害物質(zhì)或礦化成無(wú)機(jī)鹽，達(dá)到最終去除剩余有機(jī)物與

18、色度的目的。第六節(jié)工業(yè)循環(huán)冷卻水處理機(jī)工業(yè)循環(huán)冷卻水一般問(wèn)題有：1 1）冷卻水長(zhǎng)期循環(huán)導(dǎo)致管道、閥門(mén)結(jié)垢，造成阻塞；2 2）冷卻水易滋生細(xì)菌、病毒以及藻類，水質(zhì)變質(zhì)后對(duì)設(shè)備造成損害；3 3）冷卻水長(zhǎng)期循環(huán)流經(jīng)的設(shè)備金屬部位具一定的腐蝕作用等離子工業(yè)循環(huán)冷卻水處理機(jī)處理原理：1 1）等離子在水體中產(chǎn)生的強(qiáng)氧化 微?？尚蝒oa-生化處理后一次高級(jí)氧化 一次再生優(yōu) 二次高級(jí)氧化 二次再生化成有效的阻垢機(jī)制，防止循環(huán)水結(jié)垢的發(fā)生；2 2）本機(jī)的高級(jí)氧化技術(shù)可使循環(huán)水水體難以形成富營(yíng)養(yǎng)化環(huán)境，徹底杜絕循環(huán)水細(xì)菌、病毒和藻類的滋 生；3 3）本機(jī)利用強(qiáng)氧化微粒對(duì)金屬表面的鈍化作用，使金屬管道形成防腐保護(hù)層

19、；4 4）可以脫原垢，系統(tǒng)不須定期清洗。采用傳統(tǒng)藥劑法處理的循環(huán)冷卻水系 統(tǒng)，通常要定期采用一定方法清洗，而不論是采取在線或間歇清洗，都會(huì)對(duì)生產(chǎn) 造成一定的影響，而且目前的一些清洗技術(shù)適用性較差， 對(duì)有的系統(tǒng)并不能達(dá)到 很好的清洗效果。而高級(jí)氧化集清洗與水質(zhì)穩(wěn)定于一身， 可大大減輕運(yùn)行和管理 上經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方面的壓力。_水流工業(yè)循環(huán)冷卻水處理機(jī)圖 X X 工業(yè)冷卻循環(huán)水處理流程圖第七節(jié)游泳池循環(huán)水處理系統(tǒng)產(chǎn)品功能及原理有：1 1）運(yùn)用水上等離子處理技術(shù)，在組合系統(tǒng)中產(chǎn)生持續(xù)氧化能力極強(qiáng)的活性微粒，這些活性微粒能夠徹底地滅活游泳池水體中的病毒、 細(xì)菌； 2 2）水面等離子放電過(guò)程中伴隨產(chǎn)生大量的紫外線，在紫外光輻射下，部 分有機(jī)物的鍵發(fā)生斷裂而直接分解， 而水中臭氧在紫外光輻射下， 分解成更強(qiáng)氧 化能力的羥基自由基，增加了對(duì)水中有機(jī)物的氧化能 力和速度。因此，水中污 染物被高效、快速處理； 3 3） 由于紫外光輻射的作用，水中的臭氧多數(shù)轉(zhuǎn)化為羥 基自由基，并且紫外線對(duì)水中剩余的臭氧有分冷卻裝萱生產(chǎn)設(shè)備冷卻水解和破壞作用；同時(shí)