脉冲放电等离子体处理焦化废水技术研究_江白茹

脉冲放电等离子体处理焦化废水技术研究江白茹张瑜(华中科技大学环境科学与工程学院武汉430074)摘要用放电等离子体处理焦化废水,研究了放电次数对焦化废水中氰化物和氨氮及COD的影响,比较了焦化废水中氨氮与COD的关系,总结了放电等离子体处理焦化废水过程中氰化物、氨氮和COD的变化规律。关键词脉冲放电焦化废水实验研究StudiesontheTechniquesofCokingWasteWaterWithPulsedDischargePlasmaJiangBairuZhangYu(InstituteofEnvironmentScienceandEngineeringHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074)AbstractInthispaper,techniquesontreatingwastewaterwithpulseddischargeplasmaarediscussed.TheinfluencesofdischargetimesonthecontentsofcyanideandammonianitrogenandthevalueofCODisstudied,therelationshipofammonianitrogencontentandthevalueofCODiscomparedandthechangingrulesofcyanide,ammonianitrogenandthevalueofCODaresummarizedduringthecourseoftreat-mentforwastewaterwithpulseddischargeplasma.Keywordspulsedischargeplasmacokingwastewaterexperimentalresearch脉冲放电等离子体用于焦化废水处理的理论依据是:①超窄脉冲电晕放电产生的非平衡等离子体,是一种很好的无需辐射屏蔽的高能电子源,其电子具有形成自由基所需的能量;②超窄脉冲电晕由于上升时间短,其能量基本上不消耗在对产生自由基无用的离子加速迁移上,而是作用在自由电子上,使其获得充足的能量,促进激发裂解或电离,达到产生自由基的目的;③此法不仅利用放电所产生的高能电子,同时利用了放电所产生的紫外线以及气体放电所产生的臭氧,从而形成高能电子、紫外线、臭氧等多效应综合作用。1实验装置与方法如图1所示,原水从集水槽经水泵(额定流量1.55m3/h,额定扬程20m)提升至反应器顶部,经喷头喷出,与空气(或其它气体)形成气液混合两相体,并通过电极区间落入集水槽。图1实验装置1接地极;2高压极;3水泵;4水管;5喷头;6集水槽1.1实验用脉冲电源根据非平衡等离子体理论,要在常温常压下产生非平衡等离子体,需要电极间的气体充分电离,得到足够多的高能离子,这除了要求曲率半径较小的非均匀电极结构外,采用窄脉冲高压是唯一可行的途径。脉冲电压很陡,电压上升很快,上升时间不超过几十纳秒,可以提高加在自由行程内受到突发性强电场的加速而得到足够的活化电子的能量;由于电子的迁移率几乎高于离子迁移率三个数量级,电子得到有效加速,很快增殖,既保证有足够多高能量的电子激发空气,产生活性物种,又有效地防止了离子在电场中的加速而引起的能量损耗。实验室研制的脉冲电源是利用与反应器并联的脉冲形成电阻以获得需要的脉冲宽度,改变调压器输入电压值来改变输出脉冲峰值,改变火花间隙的大小来改变脉冲频率,可产生前沿小于50ns,重复频率为50Hz,峰值为10～80kV的可调高压脉冲。1.2实验反应器如图1所示,为了使水与等离子体接触面积最大,采用了水雾化的方法。水样经水泵加压,经过喷头雾化进入等离子体反应器。等离子体反应器是一密闭的绝缘装置,内放有电极,本实验采用的电极为线网对板结构,线网电极为不锈钢材料,板电极为铜材料。1.3测量仪器(1)电磁测量。高压脉冲采用分压器分压,将取样信号接TEKTDS340数字示波器上,示波器的带宽为100MHz。(2)溶液质量浓度测量。721型分光光度计。(3)氨氮分析方法采用钠氏试剂光度法。(4)氰化物分析方法采用异烟酸吡唑啉酮光度法。1.4实验步骤(1)倒入一定量的焦化废水水样于水槽中。(2)开启脉冲放电发生器电源开关,将发生器装置的电·16·工业安全与环保IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection2005年第31卷第1期January2005压升至64kV左右,开始放电。(3)插上水泵电源,废水水样经水泵加压、喷头雾化进入等离子体发生器。(4)将放电处理1次后的水样从出水槽倒入进水槽,重复上面的步骤,继续放电。分别取放电处理1次、2次、3次、4次、5次、6次的水样进行分析