等离子体技术在废水处理中的应用

王 照

（贵州省有色地质中心实验室，贵州 安顺 561000）

在我国社会经济不断快速发展的同时，也伴随着出现了日渐严重的环境污染问题，其中水污染问题尤其严重，对人类的身体健康构成了严重威胁。在废水处理方面，常用技术有物理技术、化学技术等，各个处理技术均有其适用范围以及应用优势，但是，对于有害废水中难以降解的废弃物，处理效果不佳。废水处理高新技术不断涌现，其中，等离子体技术的环境保护效益比较高，在含有大量有毒有害物质废水处理方面，具有明显的应用优势，因此，亟需对其应用要点进行深入研究。

1 等离子体相关概述

等离子体废水处理技术被广泛应用于工业废水处理中，其应用原理为大气压等离子体射流以及介质阻挡放电等，对于高难度降解废水，比如纺织印染废水、生物医药废水、垃圾渗滤液、高难度煤焦化废水等方面，另外，其已经被扩展应用于医疗机构废水处理中，同时在一定程度上也应用到了生态水体的修复中。

等离子体处理技术与传统废水处理工艺相比，有着非常明显的应用优势，重点体现在以下几个方面：（1）有些废水降解难度比较大，并且废水中含有复杂的有机分子，而等离子体技术科应用高浓度羟基自由基以及臭氧等强氧化性产物对其进行降解，废水处理效果较好。（2）对于废水中的污染物去除效率比较高，可有效提升COD去除率，同时还具有杀菌、消毒、脱色等效果。（3）在等离子体技术的应用中，可避免造成二次污染，废水中的污染物经过强氧化作用后，即可降解为CO2、H2O等无害无机物，在处理过程中不会产生污泥，可避免对环境造成二次污染。（4）废水处理装置的占地面积比较小，反应速度快，并且只需进行常温常压操作。

2 基于等离子体技术的废水处理装置

在离子体技术的实际应用中，需要注意，废水处理装置在水环境中不会发生电晕放电，但是，在气体环境中，该装置可以产生比较大范围的电晕放电。由此可见，如果需要将其应用于废水处理中，则应该构建气水相间的系统，然后实现气中放电，使得放电等离子体可以与废水充分接触。

水膜脉冲放电废水处理装置，通过高压引线可到达电晕电极的正负高压脉冲，电晕电极与流动的废水之间会产生一个气隙，在这个气隙中，可以向水面产生电晕放电，为了避免短线击穿，必须保证绝缘水槽可以成熟一定强度的电压。水膜脉冲放电废水处理装置的结构形式简单，而且对于空间的利用率也比较高，但是，其也有一定的应用弊端，因为水膜的厚度很大，从而导致了接触面只能是水膜的表面一层，而对于表面以下的废水的处理难度比较大，而且对该处理装置的电源部分，要求能产生数十千伏的正、负高压脉冲才可以。

水雾电晕放电废水处理设备的结构形式，线状电晕电极在放电过程中，可以产生一定范围的电场区域。当水雾喷到电场区域后，在超窄高压脉冲的作用下，在线板电极间就会发生电晕放电。与水膜脉冲放电废水处理装置相比，该除了里装置与废水之间接触面积相对来说比较大之外，同时混合的也比较均匀，也能够采用比较多的单元组件，通过串联或是并联的方式形成更大的处理装置，但是该装置的结构形式相对也比较复杂，并且如果水流量比较大，则应该结合实际情况适当增加喷嘴以及放电极板的数量。

水中气泡放电废水处理装置。处理之后的废水会流经一个由绝缘板制作而成的水槽，水槽下方可以注入压缩空气，从而便可形成大量小水泡，小水泡逐渐上升。在绝缘槽板外侧，需要以对称的形式安装2个金属电极板，同时，还应该注意施加双极性超窄高压脉冲。

3 等离子体技术在废水处理中的应用

3.1 高能电子作用

废水处理装置在放电过程中，会陆续产生等离子体高能电子，这些等离子体高能电子与废水中的分子在非弹性碰撞之下便会产生基态分子的内能，同时伴随着激发、离解和电离等一系列反应。此时废水即可处于活化状态。臭氧、单原子分子、自由基以及游离氧等可以组成活性粒子，同时能产生化学反应，将废水中结构复杂的大分子污染物转化为结构简单并且安全的小分子物质，同时也能将废水中的有毒有害物质转化为无毒害或者低毒害物质，进而达到良好的废水处理效果。

3.2 臭氧氧化作用

臭氧是一种十分理想强氧化剂，标准氧化还原电位2.07V。在水环境中，臭氧可以发生氧化反应，可将部分有机物直接进行分解，另外还可以通过对有机物分解，产生中间产物HO·自由基氧化有机物，其标准氧化还原电位为2.80V，能够通过攻击高电子云密度的有机分子，从而形成易氧化的中间产物。在攻击过程中，HO·自由基抓变为R·自由基，在溶解氧作用下，最后形成R00·自由基，最终达到杀菌、脱色、除氰、防垢等效果，降低废水中的BOD和COD，对废水中的农药残留物、洗涤剂等进行分解。如果废水中的废物为有机物，则可被降解为二氧化碳和水，如果废水中含有大量无机物质，则可以被氧化成氧化物，并且不会溶于水中。

3.3 紫外光分解作用

放电时可产生紫外线，紫外线本身可对有毒有害的物质起到分解作用，同时还可与臭氧联合作用，对废水中的有毒有害物质进行分解。紫外光分解的单独作用原理为，有毒有害物质在吸收光子后即可进入激发态，使得分子键断裂，进而形成游离基或离子。游离基或者离子会与溶解氧或者水分子发生反应，进而形成新的物质，然后被去除。通常情况下，大部分有机物的光解有效波长在300nm以内，因此，采用紫外光分解方法具有一定的局限性。对此，可以将紫外光分解与臭氧联合应用，能够显著提升氧化能力，同时加快氧化速度。

4 结语

综上所述，文章主要对等离子体技术在废水处理中的应用进行了详细探究，等离子体技术可以应用高电压放电装置处理废水，操作方式便捷，降解速度比较快，废水净化彻底，应用优势明显，值得推广。