[发明专利]交流等离子弧废液焚烧器

说明书

所属技术领域

本发明涉及到高电压技术、等离子体物理与化学和水体环境保护。

背景技术

为了净化水体环境，确保生态的协调发展，在国内和国外发展了多项污水处理方法， 其中包括物理、化学和生化等多种方法。本发明是一种利用水中交流电弧热裂解及强氧化效 应对水中的污染物进行去除的电学方法。

以等离子弧去除气体中有害物质的研究已见过多起报道，但关于以等离子弧去除水中污 染物的报道却很少，只散见于一些国内外相关的杂志和号利中。

1.美国专利“Thermal Plasma Reactor and Wastewater Treatment Method”(热等 离子体反应器和污水处理方法)(申请号09/09158909，公开日期02/13/2001)通过长管型等 离子体发生器在直流电源下对溶于水中的氰化物进行高能降解，同时对相关的降解工艺也进 行了权利申请。中国专利“直流电弧喷射等离子体分束器”(申请号200720103741，申请 日期2007年3月6日)利用遮蔽板上间隔开出的可开闭的束流孔，实现了对直流电弧喷射等 离子体的分流和约束，使分流束中的等离子体均匀性得到改善，装置简单，操作简便，而且 避免了电磁场和流场扰动对等离子体的影响。众所周知，直流电源可产生高密度的等离子体， 但它是以牺牲阴极为代价的，所以，以直流等离子体进行污水处理的瓶颈是电极的寿命。

2.中国专利“一种电脉冲微型等离子体水处理方法和设备”(申请号03111599.3，公 开日2003年12月3日)提供了一种用电脉冲微型等离子体处理污水的方法和设备。该方法 是将污水放置在一个装有金属载荷的反应器内，通过依次施加电脉冲来实现的，设备由反应 器和电流脉冲发生器组成，使用该方法及设备可以去除水中所含的物理化学和微生物等污染 物，其中包括各种重金属、石化生产排放物、润滑冷却剂、有机物、毒素、微生物，细菌、 放射性元素以及其它污染物。该技术可用于工业、农业、及社会公共事业等领域中的供水和 污水处理，但工艺不连续，处理效率偏低。

3.中国专利“三相交流滑动弧非平衡等离子体污水处理装置”(申请号200710028667. 2，公开日2007年11月7日)由三相交流高压电源，水冷玻璃反应釜，3个刀形金属电极、 绝缘盖、雾化喷嘴等组成。3个电极分别与三相交流等离子体电源的3条相线连接，污水源 提供的污水和载气源提供的气体通过雾化喷嘴形成气液混合物喷射进入水冷玻璃反应釜，在 电极表面形成脉冲式滑动弧放电，使之降解为小分子有机物，甚至直接转化为二氧化碳和水 等。该项技术中的玻璃反应釜尽管有冷却水冷却，但在电弧长期作用下的寿命是技术关键， 另外，尚需载气源，不仅增加了设备体积，更重要的是能耗增加，提高了运行成本。还有脉 冲滑移弧的间断性，会导致污染物处理的不彻底。

4.国内外发表的论文中以研究交、直流电晕放电下以及直流和脉冲电弧放电下的污水 处理技术居多，关于交流电弧放电的污水处理技术鲜见报道。

本发明的技术方案是利用水中的交流等离子弧去除水中污染物，具有高效、连续喷射和 电极耐烧蚀特点，既不同于基于直流和脉冲等离子弧的污水处理技术，也不同于基于交直流 电晕的污水处理技术。

发明内容

要解决的技术问题：

1.利用交流电压下废液中电弧所产生的热、电、光的综合物理和化学效应，高效、连续 地降解其中的有机和重金属盐等污染物，使生物难降解或不能降解的废液达标排放；

2.利用本项技术对拟进行生物降解的废水进行预处理，使之达到生物降解可接受的COD 或BOD指标(高于国家排放标准)后，排放到生物氧化池，再进行生化处理。

3.对高含盐量的导电性废液进行气-液混合处理，使之适应本技术在导电性方面的要求。

采用的技术方案：

1.本发明所研发的交流等离子弧污水焚烧器由高压电源、供水系统、供气系统、焚烧器 (交流等离子弧发生器)、冷却箱和沉降池六部分组成。污水在耐腐蚀压力泵的驱动下进入焚 烧器，在交流等离子弧所产生的电、热、光的联合作用下，水被汽化，并在水蒸气中形成温 度高达3000℃等离子体电弧，使污水中的污染物随之被高温热裂解，或因深度氧化而变成低 分子产物，直至生成水和单质碳，随水蒸汽一起高速喷出，在冷却箱和沉降池内经冷却沉降 后，直接达标排放。