專利名稱：交流等離子弧廢液焚燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到高電壓技術(shù)、等離子體物理與化學(xué)和水體環(huán)境保護(hù)。
背景技術(shù)：
為了凈化水體環(huán)境，確保生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展，在國內(nèi)和國外發(fā)展了多項(xiàng)污水處理方法， 其中包括物理、化學(xué)和生化等多種方法。本發(fā)明是一種利用水中交流電弧熱裂解及強(qiáng)氧化效 應(yīng)對(duì)水中的污染物進(jìn)行去除的電學(xué)方法。
以等離子弧去除氣體中有害物質(zhì)的研究已見過多起報(bào)道，但關(guān)于以等離子弧去除水中污 染物的報(bào)道卻很少，只散見于一些國內(nèi)外相關(guān)的雜志和專利中。
1. 美國專利"Thermal Plasma Reactor and Wastewater Treatment Method"(熱等 離子體反應(yīng)器和污水處理方法)(申請(qǐng)?zhí)?9/09158909,
公開日期02/13/2001)通過長管型等 離子體發(fā)生器在直流電源下對(duì)溶于水中的氰化物進(jìn)行高能降解，同時(shí)對(duì)相關(guān)的降解工藝也進(jìn) 行了權(quán)利申請(qǐng)。中國專利"直流電弧噴射等離子體分束器"(申請(qǐng)?zhí)?00720103741,申請(qǐng) 日期2007年3月6日)利用遮蔽板上間隔開出的可開閉的束流孔，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流電弧噴射等 離子體的分流和約束，使分流束中的等離子體均勻性得到改善，裝置簡單，操作簡便，而且 避免了電磁場(chǎng)和流場(chǎng)擾動(dòng)對(duì)等離子體的影響。眾所周知，直流電源可產(chǎn)生高密度的等離子體， 但它是以犧牲陰極為代價(jià)的，所以，以直流等離子體進(jìn)行污水處理的瓶頸是電極的壽命。
2. 中國專利"一種電脈沖微型等離子體水處理方法和設(shè)備"(申請(qǐng)?zhí)?3111599.3，公 開日2003年12月3日)提供了一種用電脈沖微型等離子體處理污水的方法和設(shè)備。該方法 是將污水放置在一個(gè)裝有金屬載荷的反應(yīng)器內(nèi)，通過依次施加電脈沖來實(shí)現(xiàn)的，設(shè)備由反應(yīng) 器和電流脈沖發(fā)生器組成，使用該方法及設(shè)備可以去除水中所含的物理化學(xué)和微生物等污染 物，其中包括各種重金屬、石化生產(chǎn)排放物、潤渭々令卻劑、有機(jī)物、毒素、微生物，細(xì)菌、 放射性元素以及其它污染物。該技術(shù)可用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、及社會(huì)公共事業(yè)等領(lǐng)域中的供水和 污水處理，但工藝不連續(xù)，處理效率偏低。
3. 中國專利"三相交流滑動(dòng)弧非平衡等離子體污水處理裝置"(申請(qǐng)?zhí)?00710028667. 2，
公開日2007年11月7日)由三相交流高壓電源，水冷玻璃反應(yīng)釜，3個(gè)刀形金屬電極、 絕緣蓋、霧化噴嘴等組成。3個(gè)電極分別與三相交流等離子體電源的3條相線連接，污水源 提供的污水和載氣源提供的氣體通過霧化噴嘴形成氣液混合物噴射進(jìn)入水冷玻璃反應(yīng)釜，在 電極表面形成脈沖式滑動(dòng)弧放電，使之降解為小分子有機(jī)物，甚至直接轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水 等。該項(xiàng)技術(shù)中的玻璃反應(yīng)釜盡管有冷卻水冷卻，但在電弧長期作用下的壽命是技術(shù)關(guān)鍵， 另外，尚需載氣源，不僅增加了設(shè)備體積，更重要的是能耗增加，提高了運(yùn)行成本。還有脈 沖滑移弧的間斷性，會(huì)導(dǎo)致污染物處理的不徹底。
4. 國內(nèi)外發(fā)表的論文中以研究交、直流電暈放電下以及直流和脈沖電弧放電下的污水 處理技術(shù)居多，關(guān)于交流電弧放電的污水處理技術(shù)鮮見報(bào)道。
本發(fā)明的技術(shù)方案是利用水中的交流等離子弧去除水中污染物，具有高效、連續(xù)噴射和 電極耐燒蝕特點(diǎn)，既不同于基于直流和脈沖等離子弧的污水處理技術(shù)，也不同于基于交直流 電暈的污水處理技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題
.1.利用交流電壓下廢液中電弧所產(chǎn)生的熱、電、光的綜合物理和化學(xué)效應(yīng)，高效、連續(xù) 地降解其中的有機(jī)和重金屬鹽等污染物，使生物難降解或不能降解的廢液達(dá)標(biāo)排放；
2. 利用本項(xiàng)技術(shù)對(duì)擬進(jìn)行生物降解的廢水進(jìn)行預(yù)處理，使之達(dá)到生物降解可接受的COD 或B0D指標(biāo)(高于國家排放標(biāo)準(zhǔn))后，排放到生物氧化池，再進(jìn)行生化處理。
3. 對(duì)高含鹽量的導(dǎo)電性廢液進(jìn)行氣-液混合處理，使之適應(yīng)本技術(shù)在導(dǎo)電性方面的要求。 采用的技術(shù)方案
1. 本發(fā)明所研發(fā)的交流等離子弧污水焚燒器由高壓電源、供水系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、焚燒器 (交流等離子弧發(fā)生器)、冷卻箱和沉降池六部分組成。污水在耐腐蝕壓力泵的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入焚
燒器，在交流等離子弧所產(chǎn)生的電、熱、光的聯(lián)合作用下，水被汽化，并在水蒸氣中形成溫 度高達(dá)300(TC等離子體電弧，使污水中的污染物隨之被高溫?zé)崃呀?，或因深度氧化而變成?分子產(chǎn)物，直至生成水和單質(zhì)碳，隨水蒸汽一起高速噴出，在冷卻箱和沉降池內(nèi)經(jīng)冷卻沉降 后，直接達(dá)標(biāo)排放。
2. 在電源功率一定的情況下，增大污水進(jìn)水量，使水中污染物按設(shè)定的COD或BOD指標(biāo) 去除，然后排放到生化處理池，作進(jìn)一步生物降解。
3. 含鹽廢水的電導(dǎo)率高，往往因水中電壓梯度小，而不能起弧，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。 為此，必須在污水中加入高電阻的流體，如空氣等，以降低其電導(dǎo)率。
有益效果
1. 對(duì)生化不能降解或難于降解的高濃度、高毒性的高危廢液，可進(jìn)行直接降解；
2. 處理效果可控，可達(dá)標(biāo)排放，也可按COD或BOD預(yù)定值排放，實(shí)現(xiàn)生化預(yù)處理；
3. 連續(xù)作業(yè)，無中間停頓環(huán)節(jié)，效率高于其它的電污水處理方法；
4. 交流電莊焚燒器壽命比直流或脈沖電壓下的要長；
5. 處理過的污水以水蒸汽的形式直接進(jìn)入冷卻箱和沉淀池凝結(jié)成水和單質(zhì)碳，對(duì)空氣無 二次污染；
6. —次設(shè)備投資費(fèi)用少，占地面積小；
7. 對(duì)高電導(dǎo)率的廢水可進(jìn)行處理；
8運(yùn)行費(fèi)用比現(xiàn)行的燃油式噴射爐、流化床爐和旋轉(zhuǎn)爐低。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。 圖1是交流等離子弧廢液焚燒器組成框圖 圖2是本發(fā)明的同軸圓錐型電極構(gòu)造圖 圖3是本發(fā)明圓板型電極構(gòu)造圖
圖1中，l為污水，2為耐腐蝕壓力泵，3為焚燒器，4為交流高壓電源，5為高壓電源 控制臺(tái)，6為冷凝箱，7為沉降池，8為已處理的廢水。
圖2中，9為入水口， IO為內(nèi)電極，ll外電極，12為出口。
圖3中，13為電極接線柱，14為進(jìn)水槽，15為排氣孔，16為圓板電極，17為聚四氟乙
烯套管。具體實(shí)—施方式
焚燒器制備
焚燒器采用兩種電極結(jié)構(gòu)。 一種為同軸圓錐式，外電極為圓錐體，內(nèi)電極為端部呈圓錐形的圓柱體，另一種采用圓板一圓板電極系統(tǒng)。電極間施加足以使污水電弧放電的交流電壓。
一種焚燒器的外電極為圓錐體，基面半徑20mm,長55mm;入口半徑2mm;出口半徑3mm。內(nèi)電極為端部呈圓錐形的圓柱體，圓柱半徑5mm，長22mm，圓錐長8mm;圓錐尖端半徑為l腿。內(nèi)電極端部到出口的距離為25mm;水從焚燒器后部進(jìn)口注入，經(jīng)由均勻分布在電極上的四個(gè)內(nèi)部入口進(jìn)入反應(yīng)腔。在內(nèi)外電極間流過，被加熱變成水蒸氣從出口噴出，其中含有等離子體。
另一種焚燒器采用圓板一圓板電極系統(tǒng)，電極直徑為35mm，電極間距離為20mra，電極的厚度為10 mm。 A電極外側(cè)壁上有三個(gè)截面是3 ram的正三角型的進(jìn)水槽，與電極軸線成60°排列。另一電極上有一個(gè)排氣孔，直徑是5.5咖。污水處理系統(tǒng)組裝
污水處理系統(tǒng)由高壓電源、焚燒器、供水系統(tǒng)、冷卻箱和沉降池組成。
高壓電源由真空開關(guān)、調(diào)壓器、變壓器和電抗器組成。真空開關(guān)作為裝置投切用。調(diào)壓器容量為4kVA，調(diào)壓范圍為0-400V。變壓器為升壓變壓器，輸出功率為4kW,最高輸出電壓為1500V,幅值可調(diào)。電抗器用于燃弧時(shí)限流用，
供水系統(tǒng)由污水泵、流量計(jì)、溢流閥和節(jié)流閥組成。由耐腐蝕的壓力泵注入到焚燒器的水流量和流速可通過流量計(jì)進(jìn)行檢測(cè)，并可通過溢流閥和節(jié)流閥調(diào)節(jié)和控制。
冷卻箱與沉降池由焚燒器出口噴出的水蒸氣在冷卻箱中冷卻。冷卻箱容積為1*1*1立方米，冷卻箱的上部排布密集的水管，沿水管的長度每隔5cm,有一直徑為2mm的圓孔，使冷卻水呈噴射狀噴入冷卻箱空間，與來自焚燒器出口的水蒸汽相混合，使之冷卻，從冷卻箱的下端口排出。為節(jié)約工業(yè)用水，冷卻水可通過壓力泵從沉降池中汲取。沉降池需定期清理排放，防止單質(zhì)碳過多沉積。污水處理工藝過程
1) 開啟污水泵的同時(shí)，調(diào)節(jié)節(jié)流閥和溢流閥使水流量達(dá)到要求值；
2) 閉合真空開關(guān)，調(diào)節(jié)調(diào)i器，使變壓器逐步升壓，直至焚燒器發(fā)生穩(wěn)定放電為止；
3) 啟動(dòng)冷卻水泵，使焚燒器噴出的水蒸汽冷凝；
4) 污水處理結(jié)束，依次關(guān)閉污水源和高壓電源，并以清水沖洗焚燒器IO分鐘；
5) 對(duì)含鹽高導(dǎo)電廢水的處理，在過程1)結(jié)束后，接通氣泵，通入適量的空氣，待氣液充分混合后，進(jìn)入工藝程序2)。
權(quán)利要求
1.一種交流等離子弧廢液焚燒器，由高壓電源、焚燒器、供水系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、冷卻箱和沉降池組成。其特征是在交流高電壓下，在噴射的污水中產(chǎn)生交流等離子弧，使水中的生化法難或不能降解的污染物連續(xù)不斷降解，生成的低分子產(chǎn)物或單質(zhì)碳和水隨水蒸汽從出口噴射而出，在冷卻箱中冷凝并在沉降池中沉淀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流等離子弧廢液焚燒器，其特征是內(nèi)外電極分別設(shè)有尺寸適當(dāng) 的入水口和出氣口，可使污水呈噴射狀進(jìn)入電極間，也可使被處理的污水呈氣態(tài)從外電極 上的出口噴出，實(shí)現(xiàn)污水處理的連續(xù)化；
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流等離子弧廢液焚燒器，其特征是電源電壓既不是直流電壓， 也不是脈沖電壓，而是采用交流電壓，既保證了污水處理的高效性，連續(xù)性，也延長了電 極的使用壽命；
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流等離子弧廢液焚燒器，其特征是:從系統(tǒng)的空氣泵中噴出的空氣與污水混合，以提高污水的電阻率，可實(shí)現(xiàn)高電導(dǎo)率污水的處理。
全文摘要
本發(fā)明為交流等離子弧廢液焚燒器，屬高電壓技術(shù)、等離子體物理與化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，可對(duì)水中的有機(jī)污染物或重金屬鹽類進(jìn)行焚燒處理，使之達(dá)標(biāo)排放，也可作為前處理，與現(xiàn)行的污水生化處理法聯(lián)用。該項(xiàng)發(fā)明中，采用耐腐蝕泵將污水噴射至焚燒器的兩電極間，在交流高電壓下使之加熱、蒸發(fā)并產(chǎn)生等離子弧，使其中的有機(jī)污染物或重金屬鹽類，在電、熱、光的聯(lián)合作用下深度氧化或裂解，降解成水或單質(zhì)碳，隨水蒸氣高速噴出，經(jīng)冷卻沉降后直接排放。該發(fā)明可對(duì)生物法和化學(xué)法難降解和不能降解的高濃度、高污染的工業(yè)廢水和高危廢液進(jìn)行焚燒處理，對(duì)含鹽量大的高電導(dǎo)率的廢液或污水也可處理。又因采用連續(xù)噴射工藝，其效率和自動(dòng)化程度要比現(xiàn)行的焚燒設(shè)備高。
文檔編號(hào)F23G7/04GK101666503SQ20091016938
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月27日
發(fā)明者楊嘉祥, 池曉春 申請(qǐng)人:楊嘉祥;池曉春;楊 喆