等离子技术应用

第四章国内等离子体水处理应用状况

国内对等离子技术的工程应用研究主要是超声实验室，超等实验室于2008年成功制出世界第一个等离子水上放电设备。实验表明：同样功效的水体氧化作用，水上等离子技术耗能只有臭氧机的1/10。在大气压下，等离子直接在空气和水体两相的临界点放电，大面积的水上等离子放电产生后，水体、气体和等离子可产生临界效应，使得水上等离子通道同时带有超声波和紫外线，形成高效的AOPs组合。

超声等离子技术具有以下技术特点：1）低温大气压等离子技术的瓶颈突破，解决低温等离子目前只能在真空或者惰性气体环境下的加工技术，极大降低等离子应用的经济成本；2）独创性地实现了水上等离子大面积稳定放电、等离子水中均匀放电，从而实现等离子行业应用的突破；3）等离子能量从超声波纵向机械传递穿透皮肤深层，有效杀灭真菌等微生物，具有减少创伤、无菌选择性等优点；4）高能量技术的精确控制，实现在人体可直接接触范围内，等离子稳定放电模式，实现纳米级细胞定位融化技术，为癌症晚期提供一种有效的技术手段。

而目前水处理系统的处理瓶颈：1）高浓度工业有机废水无法正常生化；2）污水处理末端废水残余COD无法将至排放标准；3）反渗透过滤装置进水水质控制困难；4）大型池塘湖泊无法控制蓝藻的爆发；5）饮用水处理成本居高不下。超声等离子实验室通过对等离子水处理的研究，已试用的主要超高浓度污水如表X所示，且将等离子技术应用到等离子直饮处理、等离子医院污水消毒处理、水上等离子除藻机、AMBR低浓度污水处理系统、工业冷却循环水处理。

废水名称主要处理难点

糖蜜/木薯酒精废液含有大量硫酸根，胶体，难以生化

玫瑰红染料废水难以脱色，COD去除困难垃圾渗滤液成分复杂，超高浓度COD难以降解间氨基苯磺酸/间硝基苯磺酸废水色度无法去除（发达国家禁止生产）造纸废水纤维素，木质素等胶体难以降解橡胶促进剂制造废水盐分和氯离子阻碍生化

聚硫橡胶制造废水成份难以降解

纤维板制造废水胶体和大分子有机物成分难以降解制药废水（如抗生素，中间体）主要成分无法生化或破环生化反应表X 超声等离子技术已试用的主要超高浓度污水

废水名称原水浓度mg/L 处理后mg/L 去除率反应时间

印染废水脱色800倍色度<20倍91% 0.2h

镀银含氰废水CN-=52.0 0.2 99.9% 0.5h

生活废水COD Gr=156 59.1 62% 0.5h

洗涤COD Gr=488 46.6 90.5% 1.0h

电镀综合废水COD Gr=268 76.6 71.4% 1.0h

印刷油墨废水COD Gr=668 73.1 89.0% 1.5h

喷漆喷油废水COD Gr=4568 352 92.3% 6.0h

表X 各类废水处理典型数据表

第一节等离子直饮处理

传统直饮水处理设备存在以下瓶颈问题：1）滤芯昂贵，水质不好时更换频繁，使用成本过高；2）出水保障困难，膜出水无法完全保障水质安全，如果添加臭氧，紫外线等设备则既难以显示性价比优势，且可能导致二次污染。等离子嵌入指引水处理设备通过水上等离子预处理，在微滤之前，去除自来水中余氯的同时消除水中部分有机物，激活水能量，延长下一级滤芯寿命200%以上，接着通过等离子末端处理，在RO膜分离之后，杀菌消毒，去除剩余微污染物质，活化水质，增强口感，最终保障处理后的直饮水安全。运用直饮水处理设备有着以下优点：1）高级氧化处理能彻底氧化剩余的有机物COD；2）等离子屏蔽自来水中的余氯，保护滤芯不受氯离子腐蚀，延长寿命；3）最强的杀菌效果，迅速杀死一些细菌、霉菌和病毒；4）减少了过滤程序。等离子指引处理工艺的流程如下图所示：

工艺流程

自来水水上等离子预处理微滤等离子杀菌RO膜反渗直饮水第二节等离子医院污水消毒处理一体机

医疗废水曾经多次引起公众关注，医疗费水的排放对水资源造成的危害巨大，已经成为危害群众健康的一个“源头”；部分地区真正能够达到国家排放标准

的只有屈指可数的几家医院。目前，法律的不规范，环保意识的薄弱，造成了医疗费水直排和各大医院存在的“高污染，低治理”现状。根据相关资料，与工业废水相比，医疗废水对环境的影响更大，危害也更大。医院在运行过程中，不可避免地产生了具有直接或者间接感染性、毒性以及其他危害性的废水，这些废水的来源决定了其成分复杂性，涉及多种生物性、化学性或放射性污染。医疗废水中除含有大量的细菌、病毒、虫卵等致病原体外，还含有化学药剂和放射性同位素，具有对空间污染、急性传染和潜伏性传染的几大特征。如果含有病原微生物的医疗污水，不经过消毒、灭活等无害化处理，而直接排入城市下水道，往往会造成水、土壤的污染，严重的会引发各种疾病，或导致介水传染病的暴发流行。

等离子医院污水消毒处理一体机是医院污水杀菌处理的最新高科技终端设备，具备自动化处理，安全耐用。降解有机物COD达标和消毒达标两大功能合为一体。通过高能量的等离子点击水体，水中产生大量强氧化微粒——羟基自由基·OH，对水中有机物进行高级氧化反应和杀菌处理：1）其中超等AOP发生的羟基自由基具有402.8MJ/mol反映能，高于有机物中各类化学键，如C-C、C-H、C-O、H-O、N-H，能迅速有效地分解水中的有机物，再加上其他活性物质（O3）的协同作用，效果更加迅速；2）同时具有有抗菌和杀菌效应：细菌的生长与繁殖需要有机营养物质，而等离子产生的活性羟基能分解这些有机营养物，抑制细菌增强和发育，从而在很大程度上减少了细菌数量，达到抗菌和杀菌的目的；3）彻底的杀灭性：能使细胞失去活性，但细菌被杀死后，可释放出致热和有毒的组分如内毒素。内毒素是致命物质，可引起伤寒，霍乱等疾病。羟基自由基不仅能杀死细菌，还能同时降解由细菌释放出的有毒复合物。

超等AOP技术处理医院污水前指标与处理后污水指标如图X所示，以及二氧

化氯、臭氧、等离子消毒机技术对比表X（按日处理水量30吨计算）。

表X 等离子医院污水消毒处理一体机处理前后水质参数技术指标

对比项目二氧化氯臭氧等离子消毒机消耗材料次氯酸钠和盐酸无氧化维护剂需要处理时间10分钟5~10分钟1~2分钟对细菌的有效性有有有

对病毒的有效性一般有有

设备投资（30吨/天）1~2万元（不含控制余氯

系统）4~8万（包括分

子筛）

3万~3.5万

运行费用0.4元~1.096元/吨（按投

加每吨40g消毒剂）

1.48元/吨(按

每吨投加40g

消毒剂和混合

系统)

0.33元/吨(按每吨投

加的氧化维护剂和

电费)

药剂获得难以程度

难

（盐酸为公安部控制的

危险品，不易购买）

━━━易（氧化维护剂）危害程度

强

（盐酸容易腐蚀设备，造

成管道堵塞）

━━━无

存放难易程度难━━━易

余量的控制及影响难

(二氧化氯余量不够，就

没有持续的杀菌能力；过

量的二氧化氯会对人体

有毒害。) ━━━

易

能耗一般高低杀菌能力一般较强最强