海寧屠宰場(chǎng)廢水處理設(shè)備專注鋼結(jié)構(gòu)工程

入空氣或氧氣，通過(guò)質(zhì)量流量控制器調(diào)整流量。氣體和溶液通過(guò)底部的管道離開(kāi)反應(yīng)器。管道可以放置在溶液儲(chǔ)存器的頂部，也可以放在底部以使氣體通過(guò)溶液，從而使放電中產(chǎn)生的臭氧與溶液儲(chǔ)存器中的染料分子反應(yīng)。放電以脈沖模式運(yùn)行。內(nèi)電極以高電壓連接，外電極接地。負(fù)極性的直流高壓發(fā)生器為1nF的電容充電，隨后通過(guò)在自擊穿模式下工作的火花隙開(kāi)關(guān)進(jìn)行放電。

　　使用浸沒(méi)在水中的氣相介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器降解偶氮染料橙色I(xiàn)I過(guò)程中，反應(yīng)器容器包含有污水，其內(nèi)徑為90mm，長(zhǎng)度為200mm。浸在污水中的介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器包含一個(gè)石英管和一個(gè)9mm的銅棒，石英管的內(nèi)徑和外徑分別為22和25mm。有效值為13.4~23.3kV的交流高壓被施加到銅電極上，污水和地電極相連接。污水是導(dǎo)電的，它可以將地電極延伸到石英管的表面。在銅電極和石英管的內(nèi)表面發(fā)生放電，在該空間內(nèi)產(chǎn)生臭氧和紫外線。流經(jīng)該區(qū)域的氣體為空氣或者氧氣。

　　混合氣液介質(zhì)阻擋放電降解茜素紅(AR)，實(shí)驗(yàn)裝置主要由交流高壓電源和電抗器組成。反應(yīng)容器為內(nèi)徑為100mm的夾套石英圓柱體。高壓電極由9根直徑為1mm的銅線組成，每根銅線用一端密封的石英管覆蓋，壁厚為0.5mm。一端密封的石英管全部插入溶液中約10mm深，然后均勻分布在水面上。這些銅電極從石英管的另一端伸出，全部連接到高壓電源。該溶液直接用作接地電極。水處理的輸入功率由電壓調(diào)整器調(diào)整。通過(guò)在外護(hù)套中運(yùn)行冷卻水，將溶液的溫度保持在室溫(300±2K)。AR溶液由分析純的AR和蒸餾水配制而成，水溶液的體積為200mL。通過(guò)加入KCl控制溶液的電導(dǎo)率，并通過(guò)加入NaOH或HCl(其通過(guò)pH計(jì)(PHS-3C)測(cè)量)來(lái)調(diào)節(jié)其pH值。放電氣體可以通過(guò)鼓泡不同的氣體(如空氣，氮?dú)饣蜓鯕?來(lái)改變。

　　同軸的介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器被設(shè)計(jì)用來(lái)處理大氣環(huán)境下的多種的染料廢水溶液(反應(yīng)性紡織染料活性黑5，活性藍(lán)52，活性黃125和活性綠15。在這個(gè)反應(yīng)器中，水形成了一個(gè)降膜，與等離子體形成了直接的接觸。同軸的介質(zhì)阻擋反應(yīng)器能夠產(chǎn)生多種氣體及液體物質(zhì)。放電過(guò)程能夠產(chǎn)生O3、H2O2、·OH和其他活性物質(zhì)。由于具有長(zhǎng)壽命和強(qiáng)氧化性，臭氧是最有活性的分子。在放電過(guò)程中，粒子從等離子體進(jìn)入液體中，并和污染物發(fā)生反應(yīng)。另外，放電產(chǎn)生了紫外線、離子(例如OH–、O2–、O–、O2+、N2+、N+、O+)和電子。圓柱形反應(yīng)器由派熱克斯玻璃制成，其內(nèi)徑為27.0mm，長(zhǎng)度為600mm。外電極為粘貼在玻璃管另外一面的鋁箔制成，長(zhǎng)度為400mm。內(nèi)電極為直徑為20.0mm的玻璃圓柱體，其在內(nèi)部鍍銀。阻擋放電在內(nèi)部玻璃和外部玻璃之間產(chǎn)生。當(dāng)放電源作為降膜反應(yīng)器時(shí)，水向上流經(jīng)一個(gè)垂直的中空玻璃管，向下流并在電極表面形成一個(gè)薄的介質(zhì)薄膜。使用的電源是高壓變壓器，并有一個(gè)頻率轉(zhuǎn)化器，能夠調(diào)節(jié)正弦電壓的頻率到500Hz。等離子體反應(yīng)器的頻率被設(shè)置到值200Hz。外加17kV的電壓，在玻璃和水層之間的3.5mm的間隙形成放電。為了增加被處理的溶液的速率，三個(gè)放電進(jìn)行并聯(lián)。這個(gè)系統(tǒng)的放電功率為150W。

　　1.3 滑動(dòng)弧放電反應(yīng)器

　　在利用滑動(dòng)弧降解染料廢水的過(guò)程中，反應(yīng)器裝有兩個(gè)垂直對(duì)稱布置的鋁電極，最窄處固定在3.5mm。具有半橢圓形的這些電極厚度大約為2mm。使用的變壓器(9000V，100mA)提供電力。所使用的氣體是由壓縮機(jī)提供的空氣。在通過(guò)流量計(jì)之前，空氣通過(guò)一個(gè)冒泡水瓶。然后將濕空氣通過(guò)1mm直徑的噴嘴注入反應(yīng)器中。用于該研究的磁力攪拌的間歇式反應(yīng)器通過(guò)水循環(huán)恒溫，使得樣品的溫度不超過(guò)30℃。接通時(shí)，在兩個(gè)分開(kāi)的鋁電極之間發(fā)生電弧。在氣流的作用下，電弧沿著電極滑動(dòng)，在電極間隙熄滅之前。滅火后，形成新的電弧，循環(huán)重新開(kāi)始。等離子體羽流帶走反應(yīng)性物質(zhì)并掃過(guò)液體表面，從而在等離子體-溶液界面處發(fā)生反應(yīng)。

　　反應(yīng)器組成。反應(yīng)器由水冷的玻璃圓柱容器(1L)和兩個(gè)刀形的不銹鋼電極(95mm長(zhǎng)，35mm寬和4mm厚)組成。進(jìn)氣以及AO7溶液分別通過(guò)壓縮氣瓶和泵進(jìn)行提供。當(dāng)電極外加有高壓(10kV，50Hz)時(shí)，電弧在電極之間形成，并隨后在兩相流的作用下向下流移動(dòng)。當(dāng)電弧沿著電極壁滑動(dòng)至末端并消失時(shí)，一個(gè)新的電弧重新產(chǎn)生并按此過(guò)程進(jìn)行循環(huán)。因此，產(chǎn)生了一個(gè)較大的低溫等離子體區(qū)域。通過(guò)水泵將目標(biāo)溶液通過(guò)等離子體區(qū)域并不斷循環(huán)，溶液可以得到分解。

　　1.4 微波放電反應(yīng)器

　　利用微波放電降解染料廢水的過(guò)程中，等離子體發(fā)生器是由矩形波導(dǎo)和具有中空內(nèi)導(dǎo)體的同軸線以及形成放電室的外導(dǎo)體組成的波導(dǎo)同軸結(jié)。為了保持穩(wěn)定的微波放電，等離子管配備有一個(gè)主動(dòng)排放系統(tǒng)。將碳?xì)浠衔餁怏w或水溶液注入等離子管的放電室是通過(guò)管線通過(guò)噴嘴進(jìn)行的。在連續(xù)操作模式下，電源從磁控管以高達(dá)2kW的可調(diào)輸出功率提供給等離子管，工作頻率為2.45GHz。為了磁控管的擊穿保護(hù)，使用鐵氧體環(huán)行器。當(dāng)使用水溶液時(shí)，等離子體氣體通過(guò)入口進(jìn)入等離子體發(fā)生器。噴嘴的設(shè)計(jì)允許通過(guò)管線供應(yīng)的水溶液噴射在類似于噴射器的氣流中。

　　2、等離子體處理影響參數(shù)

　　2.1 反應(yīng)類型

　　海寧屠宰場(chǎng)廢水處理設(shè)備專注鋼結(jié)構(gòu)工程通過(guò)幾何形狀不同的電極反應(yīng)器如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電極、線對(duì)圓筒等，可以在幾種放電模式下產(chǎn)生非熱等離子體。然而，所有這些方法都具有其的缺點(diǎn)，如低能量效率、電極壽命短、傳質(zhì)面積有限等，所以有必要研究更優(yōu)化的反應(yīng)器。

　　三相/填充床反應(yīng)器是一個(gè)填充一些高介電常數(shù)材料如硅膠球和玻璃珠的線筒式反應(yīng)器。在放電過(guò)程中，在相鄰的珠粒的接觸點(diǎn)之間形成強(qiáng)電場(chǎng)，并且增強(qiáng)的電場(chǎng)可以引發(fā)局部放電。隔膜放電是在一個(gè)包含兩個(gè)電極(陰極和陽(yáng)極)的反應(yīng)器中形成的，放電反應(yīng)器中存在兩個(gè)不同的區(qū)域和兩個(gè)不同的放電狀態(tài)。隔膜由一個(gè)制造針孔的隔膜隔開(kāi)。直流高壓施加在電極上。因此，兩個(gè)平面電極之間的高電場(chǎng)集中在針孔中。如果電場(chǎng)足夠高，則在隔膜中形成的針孔中和/或附近的蒸發(fā)水的氣泡中形成放電。兩種反極性等離子體流光形成在反應(yīng)器的兩個(gè)彼此隔離的隔離壁內(nèi)。等離子體通道向電極傳播的特性的差異不僅在于它們的形狀，而且最重要的是由外加電場(chǎng)加速的電子的速度和通道中的能量耗散。在點(diǎn)對(duì)板電極配置中，隔膜放電和電暈放電的產(chǎn)生有類似之處。針孔對(duì)于反應(yīng)器的兩個(gè)分開(kāi)的部分來(lái)說(shuō)，表現(xiàn)為兩個(gè)極性的點(diǎn)電極。在具有平面陰極的部分，電子朝向帶正電的針孔(與點(diǎn)陽(yáng)極類似)加速，并且在流光末端的剩余正空間電荷進(jìn)一步增強(qiáng)了電子速度，被稱為“正排放"。與此相反，從帶負(fù)電的針孔(從陰極點(diǎn))向平面陽(yáng)極傳播的電子被正空間電荷牽引，并且其速度降低，稱為“負(fù)放電"。

　　在脈沖放電的三種放電模式下(i)流光，(ii)火花，(iii)火花流光混合模式，研究了在污水中針與面之間的脈沖放電等離子體對(duì)有機(jī)染料羅丹明B的降解。發(fā)現(xiàn)在染料溶液中以火花-流光混合模式放電，脫色的過(guò)程是的。這是由于在等離子體通道中起作用的過(guò)程決定了脫色率的差異。在火花放電的情況下，在液體中形成單個(gè)等離子體通道，但是與以100A以下的峰值電流為特征的流光放電相比，通道具有幾百安培的高峰值電流?；鸹Ｊ较碌入x子體通道中水分子電子碰撞解離產(chǎn)生羥基自由基的電子濃度和等離子體通道中的氣體溫度高于流注模式下相應(yīng)參數(shù)的濃度。因此，與流光模式相比，在火花模式下形成更多的自由基。由于這些原因，在火花模式的情況下脫色率變得比在流光模式的情況下更高。而且，甚至可以通過(guò)紫外線直接使染料脫色?？梢哉J(rèn)為，從放電等離子體通道發(fā)射的紫外光的強(qiáng)烈輻射在染料脫色的自由基反應(yīng)中是有活性的?；鸹骰旌戏烹娔Ｊ降奶攸c(diǎn)是等離子體通道的出現(xiàn)。這些條件有利于通過(guò)分布在大水量的通道中的電子碰撞解離產(chǎn)生羥基自由基，這可以解釋這種模式在染料脫色中的率。而且，染料的直接光解也可以是活性的。

　　2.2 電源

　　根據(jù)放電系統(tǒng)的輸入功率W=0.5CfV2，忽略反應(yīng)系統(tǒng)中的能量損失，就可以把電源的輸入能量看作是降解水中有機(jī)污染物的總能量，所以溶液的脫色與輸入能量之間存在相關(guān)性，從公式可以看出隨著電容、頻率、電壓的升高，難降解有機(jī)物的去除率應(yīng)該增加。

　　在研究脈沖電容器的電容對(duì)顏色去除效率的影響的過(guò)程中，C電容為6nF，處理3min后，色度去除率為64.76%。當(dāng)C電容增加到8nF時(shí)，色度去除效率大大提高，達(dá)到80.13%。在甚至更高的C為10nF時(shí)，幾乎所有的初始色彩(93.18%)被去除。實(shí)驗(yàn)過(guò)程使用的電路C電容通過(guò)旋轉(zhuǎn)火花開(kāi)關(guān)放電到電抗器。在這個(gè)過(guò)程中，反應(yīng)堆獲得能量并產(chǎn)生放電等離子體。C越大，注入反應(yīng)堆的能量就越多。在每次放電期間產(chǎn)生的活性物質(zhì)的數(shù)量將大大增加，并且將實(shí)現(xiàn)更高的顏色去除效率。且高壓脈沖發(fā)生器與電暈等離子體反應(yīng)器的匹配對(duì)于優(yōu)化向反應(yīng)器的能量轉(zhuǎn)移增加初始自由基產(chǎn)生以及改善能量轉(zhuǎn)換效率降低了投資和運(yùn)營(yíng)成本。

　　施加的電壓和頻率對(duì)產(chǎn)生的等離子體以及形成的活性物質(zhì)有顯著的影響，最終導(dǎo)致不同的脫色效率。在研究施加脈沖電壓和脈沖頻率在等離子體處理染料廢水的過(guò)程中。26、28和30kV的不同峰值脈沖電壓下以及在25和75Hz的脈沖頻率下的相應(yīng)結(jié)果表明，不同的脈沖電壓和頻率對(duì)染料脫色率的影響是顯著的。隨著峰值脈沖電壓的升高，脫色率從8.8%上升到56.1%。在60分鐘的處理時(shí)間內(nèi)，當(dāng)峰值脈沖電壓從26kV增加到28kV時(shí)，染料溶液的脫色率增加了15.8%，而峰值脈沖電壓從28kV變?yōu)?0kV時(shí)，脫色率增加了7.9%;染料在75Hz脈沖頻率下的脫色率達(dá)到94.8%，比25Hz時(shí)的脫色率提高了61.7%。從結(jié)果可以看出，脫色率有一個(gè)峰值，這是因?yàn)殡S著電壓的增加，電子將在電場(chǎng)中獲得更多的能量，并通過(guò)碰撞誘發(fā)氧氣和水分子的強(qiáng)烈電離。因此，氣泡內(nèi)和兩個(gè)接觸的玻璃珠之間的接觸點(diǎn)周圍的放電變得更加強(qiáng)烈，并且將形成更多的活性物質(zhì)導(dǎo)致脫色率升高。然而施加的電壓也影響等離子體通道的溫度和三相混合物的放電模式。當(dāng)施加的電壓進(jìn)一步增加，等離子體通道的溫度也增加，這可能引起在等離子體通道中形成的臭氧的部分分解。臭氧濃度的增加率降低導(dǎo)致染料脫色率降低。

　　同時(shí)，脈沖電壓的極性極大地影響了脫色。在正電暈的情況下，對(duì)電線施加負(fù)脈沖電壓，脫色效率降低至約60%。觀察到負(fù)電暈的等離子體區(qū)域比正電極小得多。脫色效率的大差異可能是反應(yīng)活性區(qū)域的差異。在直流電壓加在噴嘴上的情況下，在高于2kV的電壓下形成了很大的噴射角。另一方面，在施加負(fù)直流的情況下，產(chǎn)生具有窄噴射角的粗滴。經(jīng)過(guò)四個(gè)工藝循環(huán)后，在噴嘴上施加直流的脫色效率約為80%，而在負(fù)電壓下只有45%。噴霧角度也隨著施加電壓的變化而變化。隨著電壓從2kV增加到6kV，角度變寬，但由