专利名称：交流等离子弧废液焚烧器的制作方法
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专利中。
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、润渭々令却剂、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B0D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300(TC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。
2. 在电源功率一定的情况下，增大污水进水量，使水中污染物按设定的COD或BOD指标 去除，然后排放到生化处理池，作进一步生物降解。
3. 含盐废水的电导率高，往往因水中电压梯度小，而不能起弧，导致系统不能正常工作。 为此，必须在污水中加入高电阻的流体，如空气等，以降低其电导率。
有益效果
1. 对生化不能降解或难于降解的高浓度、高毒性的高危废液，可进行直接降解；
2. 处理效果可控，可达标排放，也可按COD或BOD预定值排放，实现生化预处理；
3. 连续作业，无中间停顿环节，效率高于其它的电污水处理方法；
4. 交流电庄焚烧器寿命比直流或脉冲电压下的要长；
5. 处理过的污水以水蒸汽的形式直接进入冷却箱和沉淀池凝结成水和单质碳，对空气无 二次污染；
6. —次设备投资费用少，占地面积小；
7. 对高电导率的废水可进行处理；
8运行费用比现行的燃油式喷射炉、流化床炉和旋转炉低。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 图1是交流等离子弧废液焚烧器组成框图 图2是本发明的同轴圆锥型电极构造图 图3是本发明圆板型电极构造图
图1中，l为污水，2为耐腐蚀压力泵，3为焚烧器，4为交流高压电源，5为高压电源 控制台，6为冷凝箱，7为沉降池，8为已处理的废水。
图2中，9为入水口， IO为内电极，ll外电极，12为出口。
图3中，13为电极接线柱，14为进水槽，15为排气孔，16为圆板电极，17为聚四氟乙
烯套管。具体实—施方式
焚烧器制备
焚烧器采用两种电极结构。 一种为同轴圆锥式，外电极为圆锥体，内电极为端部呈圆锥形的圆柱体，另一种采用圆板一圆板电极系统。电极间施加足以使污水电弧放电的交流电压。
一种焚烧器的外电极为圆锥体，基面半径20mm,长55mm;入口半径2mm;出口半径3mm。内电极为端部呈圆锥形的圆柱体，圆柱半径5mm，长22mm，圆锥长8mm;圆锥尖端半径为l腿。内电极端部到出口的距离为25mm;水从焚烧器后部进口注入，经由均匀分布在电极上的四个内部入口进入反应腔。在内外电极间流过，被加热变成水蒸气从出口喷出，其中含有等离子体。
另一种焚烧器采用圆板一圆板电极系统，电极直径为35mm，电极间距离为20mra，电极的厚度为10 mm。 A电极外侧壁上有三个截面是3 ram的正三角型的进水槽，与电极轴线成60°排列。另一电极上有一个排气孔，直径是5.5咖。污水处理系统组装
污水处理系统由高压电源、焚烧器、供水系统、冷却箱和沉降池组成。
高压电源由真空开关、调压器、变压器和电抗器组成。真空开关作为装置投切用。调压器容量为4kVA，调压范围为0-400V。变压器为升压变压器，输出功率为4kW,最高输出电压为1500V,幅值可调。电抗器用于燃弧时限流用，
供水系统由污水泵、流量计、溢流阀和节流阀组成。由耐腐蚀的压力泵注入到焚烧器的水流量和流速可通过流量计进行检测，并可通过溢流阀和节流阀调节和控制。
冷却箱与沉降池由焚烧器出口喷出的水蒸气在冷却箱中冷却。冷却箱容积为1*1*1立方米，冷却箱的上部排布密集的水管，沿水管的长度每隔5cm,有一直径为2mm的圆孔，使冷却水呈喷射状喷入冷却箱空间，与来自焚烧器出口的水蒸汽相混合，使之冷却，从冷却箱的下端口排出。为节约工业用水，冷却水可通过压力泵从沉降池中汲取。沉降池需定期清理排放，防止单质碳过多沉积。污水处理工艺过程
1) 开启污水泵的同时，调节节流阀和溢流阀使水流量达到要求值；
2) 闭合真空开关，调节调i器，使变压器逐步升压，直至焚烧器发生稳定放电为止；
3) 启动冷却水泵，使焚烧器喷出的水蒸汽冷凝；
4) 污水处理结束，依次关闭污水源和高压电源，并以清水冲洗焚烧器IO分钟；
5) 对含盐高导电废水的处理，在过程1)结束后，接通气泵，通入适量的空气，待气液充分混合后，进入工艺程序2)。
权利要求
1.一种交流等离子弧废液焚烧器，由高压电源、焚烧器、供水系统、供气系统、冷却箱和沉降池组成。其特征是在交流高电压下，在喷射的污水中产生交流等离子弧，使水中的生化法难或不能降解的污染物连续不断降解，生成的低分子产物或单质碳和水随水蒸汽从出口喷射而出，在冷却箱中冷凝并在沉降池中沉淀。
2. 根据权利要求1所述的交流等离子弧废液焚烧器，其特征是内外电极分别设有尺寸适当 的入水口和出气口，可使污水呈喷射状进入电极间，也可使被处理的污水呈气态从外电极 上的出口喷出，实现污水处理的连续化；
3. 根据权利要求1所述的交流等离子弧废液焚烧器，其特征是电源电压既不是直流电压， 也不是脉冲电压，而是采用交流电压，既保证了污水处理的高效性，连续性，也延长了电 极的使用寿命；
4. 根据权利要求1所述的交流等离子弧废液焚烧器，其特征是:从系统的空气泵中喷出的空气与污水混合，以提高污水的电阻率，可实现高电导率污水的处理。
全文摘要
本发明为交流等离子弧废液焚烧器，属高电压技术、等离子体物理与化学技术领域，可对水中的有机污染物或重金属盐类进行焚烧处理，使之达标排放，也可作为前处理，与现行的污水生化处理法联用。该项发明中，采用耐腐蚀泵将污水喷射至焚烧器的两电极间，在交流高电压下使之加热、蒸发并产生等离子弧，使其中的有机污染物或重金属盐类，在电、热、光的联合作用下深度氧化或裂解，降解成水或单质碳，随水蒸气高速喷出，经冷却沉降后直接排放。该发明可对生物法和化学法难降解和不能降解的高浓度、高污染的工业废水和高危废液进行焚烧处理，对含盐量大的高电导率的废液或污水也可处理。又因采用连续喷射工艺，其效率和自动化程度要比现行的焚烧设备高。
文档编号F23G7/04GK101666503SQ20091016938
公开日2010年3月10日 申请日期2009年8月27日 优先权日2009年8月27日
发明者杨嘉祥, 池晓春 申请人:杨嘉祥;池晓春;杨 喆