着复杂的物理和化学反应，电子与分子间发生的反应涉及:激发、离解、附着、离解吸附、电离、离解电离、偶合、复合、离脱。在分子与原子间发生的反应涉及:潘宁离解、潘宁电离、电荷转移、离子复合。超声空化等离子体作用于污水产生的合成反应可以发生在三个层面:电子、分子和质子。超声空化中微泡中含有脉动高压力的空气、水蒸气，在与等离子体共同作用具有较高的局部高温条件下，水分子和污泥颗粒包括污泥中的菌类、有毒有害成份呈现特别的活化状态，在微观上发生着复杂的物理和化学反应，反应机理如下:
02—20N0x^N2+02SOx—S+02C02—C+02o2(+m)+o^o3+(+m)
?0H+H2S—HS+H200+H2S—HS+.0H
?OH+NH34NH2+H2O
?0H+C0—CO2+.H
工作过程中，超声空化和等离子体放电还可激发出大量的臭氧和紫外线，会以较强的氧化作用破坏微生物膜的结构，以实现杀菌作用。臭氧和紫外线对细菌的共同灭活反应进行的很迅速，与使用杀菌剂比较，超声空化和等离子体放电能与细菌细胞壁脂类的双键反应，穿入菌体内部，作用于蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细菌死亡;超声空化和等离子体放电的能量可直接作用于细胞内的核物质，如核酸中的嘌呤和嘧啶破坏DNA，作用过程是首先作用于细胞膜，使膜构成成份受损伤，而导致新陈代谢障碍，继续渗透穿透膜，而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。
[0018]超声空化等离子体水处理方法的作用机理:
1、“超声空化”现象表现出一种波的形式，它的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的能量，在水中传播距离远。此外，“超声空化”的波动现象能在水体介质中的反射、折射、衍射、散射传播，在超声范围，其波长可从几厘米至千分之几毫米。通常的水体中存在的其它物质的尺寸要比超声波的波长大好多倍，因此超声波的衍射本领下降，可表现在均匀介质中能够定向直线传播，超声波的波长越短，该特性就越显著。
[0019]2、等离子体产生大量的高能电子的轰击，形成类似于电子束作用的效果。
[0020]3、放电产生强烈的紫外线照射，作用于水体的空化的气泡，起到了电化学处理的效果。
[0021]4、超声空化折出的气泡中含有的氧气与等离子放电过程结合，会产生大量的臭氧，臭氧反过来再溶解于水体中，对水体及存在的物质起到强氧化作用。
[0022]5、超声空化气泡与高压放电产生的臭氧具有对水体灭菌、净化水体和强烈的脱色效果。
[0023]6、超声空化的波动能加上空泡的大量产生、上浮、向介质密度小的区域扩散、聚合与破灭等动能的出现与变化，促进了水体的运动，并快速穿透于等离子体放电区域，把放电产生的自由基快速带向放电区以外，使等离子体作用范围迅速扩大。
[0024]7、等离子体放电对水体产生的作用力，结合于超声空化能量波的运动，合理的布置超声器件和等离子体工作区，能有效去除工作死区。
[0025]8、“超声空化”在传播时，会推动水体中的微粒振动而对微粒做功。在相同强度下，频率越高，它所具有的功率就越大。当超声空化现象出现在在介质的传播过程中，存在一个正负压强的交变周期，在正压相位时，能量波对介质分子挤压，改变介质原来的密度，使其增大;在负压相位时，使介质分子稀疏，进一步离散，介质的密度减小，当用足够大振幅的超声波作用于水体介质时，介质分子间的平均距离会超过使水体介质保持不变的临界分子距离，水体介质就会发生断裂，形成微泡。这些小空洞迅速胀大和闭合，会使水体微粒之间发生猛烈的撞击作用，从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用，会使水体的温度骤然升高，起到了很好的搅拌作用，从而使两种不相溶的水体发生乳化，且加速溶质的溶解，加速化学反应。
[0026]9、超声空化结合等离子体可产生较单纯等离子体的大量活性自由基，有显著的灭囷效果。
[0027]10、等离子体放电施加于超声空化的过程，不但促使水体内产生大量的臭氧，更有增强了空泡超声推力的扩散运动，空泡运载臭氧和水体溶解的臭氧会到达更广的范围。
[0028]11、超声空化大量的空泡作用于等离子体通道，大大增加了介质与等离子体的反应面积，不但工效大为提高，能源利用率大为提高。
[0029]12、超声空化与等离子体的共同作用，促进了上、中、下层水体的处理效果的均匀性。
[0030]13、当超声空化功率加大到雾化的气液混合状态时，可比正常水体更易实现电晕放电、辉光放电、射频放电、沿面放电，大大丰富了水体的等离子体应用手段。
[0031]14、超声空化等离子体共同作用大大提高等离子体的反应速率，实现非均匀相水体或液固混合反应物间的均匀作用，加速反应和扩散，促进新反应物的形成。
[0032]除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种超声空化等离子体水处理装置，其特征在于:它包括水箱(I)，所述水箱(I)内设置有水体(2)，所述水体(2)内设置有左右两个等离子体发生器(3)，所述左右两个离子体发生器(3)下方均设置有安装撑架(9)，所述安装撑架(9)上设置有超声空化换能件(5)，所述超声空化换能件(5)外侧设置有防护罩壳(6)，所述水箱(I)顶部设置有气体处理器(11)，所述水箱(I)底部设置有污泥排放阀(8)，所述水箱(I)外侧设置有进水阀(10)和排水阀(4)，所述进水阀(10)的高度高于排水阀(4)。2.—种超声空化等离子体水处理装置的处理方法，其特征在于:需处理的水体(2)通过进水阀(10)进入水箱(I)内，开启超声空化换能件(5)和等离子体发生器(3)共同作用于需处理的水体(2)，经过一段时间后，水体(2)达到了处理排放指标，达到指标后的水体(2)通过排水阀(4)进行排放。3.根据权利要求2所述的一种超声空化等离子体水处理装置的处理方法，其特征在于:所述箱体(I)的底部设有污泥排放阀(8)，用于对处理水体(2)产生的沉淀物(7)积累到一定程度时进行排放。4.根据权利要求2所述的一种超声空化等离子体水处理装置的处理方法，其特征在于:所述箱体(I)的顶部设有气体处理器(11)，用于对箱体(I)内的废气收集并进行处理后排放，以保证整个水处理过程无异味排放。
【专利摘要】本发明涉及一种超声空化等离子体水处理装置及其处理方法，所述装置包括水箱（1），所述水箱（1）内设置有水体（2），所述水体（2）内设置有左右两个等离子体发生器（3），所述左右两个离子体发生器（3）下方均设置有超声空化换能件（5），所述超声空化换能件（5）外侧设置有防护罩壳（6）所述水箱（1）外侧设置有进水阀（10）和排水阀（4）。本发明一种超声空化等离子体水处理装置及其处理方法，在水体反应介质中超声空化和等离子体共同存，相互作用，显著加快了等离子体的与介质的相互作用速度，可实现规模化等离子体作用效果，能量利用率大为提高，克服了反应死区问题。
【IPC分类】C02F1/30, C02F1/36
【公开号】CN105540727
【申请号】CN201510940724
【发明人】赵赫, 李芳
【申请人】赵赫, 李芳
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月16日