等离子体技术在废水处理中的应用
荣文娜
[摘 要]水资源是世界上最重要的资源之一，随着经济的发展，用水量不断增加，其中逐年增加的污水排放量也在不断冲击着整个水资源的循环作用。对环境工程中的污水处理提高重视，对于改善我国的水资源循环结构具有重要意义。本文将会通过对等离子体技术的介绍，阐述环境工程污水处理中等离子体技术的运用。
[关键词]环境工程；污水处理；等离子体技术
中图分类号：G421 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）21-0050-01
引言
随着人类生产活动和生活活动的范围不断扩大，环境污染已经是世界上最为严峻的问题之一。在环境污染中水资源的污染情况直接威胁人类的身体健康，因此对水污染进行及时的治理也是世界各国致力于环保工作的重中之重。我国的经济发展经历了一定的不和谐阶段，在水资源污染情况上已经非常严重，使用科学的方式对环境工程中的污水进行处理对于改进我国的经济发展，优化水资源结构具有重要意义。等离子体技术是我国污水处理中常用的一种方式，通过实践表明，将该技术应用于环境工程中的污水处理确实取得一定的成果。
1、环境工程污水处理的重要性
环境工程污水处理对于改善我国的经济发展状况，提高居民生活质量都具有重要作用。其重要性主要体现在两个方面：生态系统水循环方面和城市居民日常生活方面。
1.1 生态系统水循环方面
污水的形成是对原有水质的一种变化的过程，当污水的处理效率低于污水的排放效率时，就会对生态系统水循环造成一定的影响。自然水体通过循环作用确实具备一定的自我净化功能，但是这种净化能力是在一定的范围内，到超过这一范围时，就会造成水资源的污染。水资源的污染会陆续影响其他的生态结构，造成无法弥补的伤害。因此，对水污染及时处理具有重要的现实意义。
1.2 城市居民日常生活方面
水是生命之源，城市居民用水的質量直接关系到人们的健康，因此环境工程污水处理也是保障居民安全用水的重要工作。污水处理不及时，就会造成居民的用水困难，导致一些列的严重问题。在重视污水处理的工作之外，还应该倡导节约用水，保障居民生活。
2、等离子体技术概述
等离子体技术中最明显的特点就是等离子体具有一定的化学反应特性。可以以一种不同于其他物质的第四状态存在，电子、正负离子、激发态原子、分子以及自由基等粒子等是组成等离子体的主要成分。在性能上表现为一种准中性非凝聚系统。学术上对等离子体的分类方式有很多，按照温度来区分，可以分为热力学平衡态和非热力学平衡态等离子等离子体。热力平衡状态的等离子体所处于的环境较高，因此也可以称之为高温等离子体，相应的非热力学平衡状态的等离子体也被称为低温等离子体。
对等离子体技术进行工程应用时，会根据不同的特点使用于不同的场合。其中高温等离子体的应用主要参考的是其物理特性，低温等离子体技术的应用注重的是其中的高能电子参与的化学反应和物理反应。通过这些特殊的反应可以解决许多普通气体以及高温等离子体难以解决的问题。由于环境工程中污水的浓度不是很高，因此使用低温等离子体技术可以很好的处理污水问题，技能保证处理效率还可以节约能量。低温等离子体技术在污水处理中的研究已经经历一定的阶段，通过实践表明，已经取得了不错的成果。
3、等离子体技术在环境工程污水处理中的运用
通常环境工程中处理的废水主要有两种来源，一种是生活污水，另一种是工业废水。前者富含有机物，通常不含有毒性；后者由于工业种类复杂，废水的成分也比较复杂，有一定的毒性和化学物质。废水处理通常使用的是低温等离子体的解除电晕放电和辉光放电两种方式。
3.1 处理装置
点晕放电杂水中难以实现，但是在空气中可以有较大的空间范围进行。通常可以在气水相间的系统中在气中进行点晕放电，形成放电等离子体与水接触的条件。因此使用点晕放电方式的最重要问题就是生成具有与水接触面积较大的带电等离子体。
水膜脉冲放电废水处理过程是通过高压引线在点晕的电极的正负两端形成高压脉冲，在流动的废水之间的气相中进行放电。这种方式对于绝缘水槽的承受高压能力有一定的要求，保证在工作中不会发生击穿现象。这种方式的优点是空间利用率较高，结构简单，缺点是水膜有一定的厚度，对污水的下层处理效果不佳，电源必须形成较高的电极正负脉冲。水雾电晕废水处理是将税务喷射到电晕电极形成的电场环境中，在超窄高压脉冲的作用下，形成线板极间的电晕放电。这种方式的优点是增大了与水的接触面积，并且混合均匀，可以形成大型的处理装置，提高污水处理效率。缺点是装置过于复杂需要的水流量和放电极板较多，成本较高。水中气泡废水装置能够将需要处理的废水；流经绝缘板制作的水槽，在水槽的底端通过压缩空气形成无数向上冒出的气泡，将超窄高压脉冲作用于绝缘草两端的正负电极使每个气泡发生发电。这种方式的优点是可以处理大流量的污水，接触面积大，混合均匀。缺点是装置结构复杂，电源的要求较高。
3.2 处理原理
低温等离子体技术处理环境工程中的污水时，在高能电子辐射法、臭氧氧化法、紫外光分解法等三种方法的共同个作用下，可以取得较好的处理效果。
3.2.1 高能电子作用
低温等离子体技术在污水处理过程中会产生大量的高能电子，通过与废水中的原子以及分子之间的碰撞作用，将能量转换为基态分子的内能，同时进行激发、离解和电离的一些过程，对废水进行活化处理。通过对废水中分子键的拆合作用，并通过与游离氧以及臭氧等活性因子之间的反应，形成新的化合物。降低原有污水中的污染物质，最终将有毒物质转变成无毒物质，对污染物进行降解。
3.2.2 臭氧氧化作用
臭氧作为一种较强的氧化剂，可以在进行污水处理的过程中对拆分后的有害物质进行强力氧化，从而形成一定的中间产物，降低原污水的毒性以及有害物质的含量，并通过一些列的反省，最终将污染物中的有机物质降解成二氧化碳和水。对于无机物质，可以形成一定的氧化物后进行去除。
3.2.3 紫外光分解作用
在低温等离子体技术的使用过程中，由于放电紫外光可以对一定的有害物质进行单独分解，还可以结合臭氧的共同作用进行有害物质的降解。单独的分解作用主要是有害分子物质通过对光子的吸收，进入激发态，通过吸收能量促使其分子键发生断裂，之后跟水中的游离物质进行再一次的反应，形成新的化合物排出。紫外光和臭氧的氧化作用同时进行时可以将难以降解的物质进行处理，具有较好的效果。可以对难降解的有机物以及农药进行迅速的分解。
4、结语
综上所述，环境工程中的污水处理工作是关乎我国经济发展和民生问题的重要工作，使用等离子体技术对污水进行处理，可以取得一定的成果。对等离子体技术的研究应该不断加强，通过对设备装置以及技术的不断优化，提高污水处理效率。希望通过本文论述，可以为同行从业者提供一定经验借鉴，共同努力推进行业技术水平的提高。
参考文献
[1] 王兰；陈顺彰；侯晨曦；樊龙；马登生；舒小艳.等离子体技术处理放射性废物的研究进展[J].材料导报.2016（S2）：112.
[2] 黄文章；唐文；袁建军；黄磊；石国锋；白丽丽.活性炭纤维在高级氧化技术中的应用[J].山东化工.2016（16）：78.
[3] 刘咚；屈撑囤.含聚丙烯酰胺类采出水中聚合物降解的研究现状及发展[J].石油化工应用.2015（04）：92.
[4] 贾建平；蔡丽.用于污水处理研究的介质阻挡放电结构设计[J].轻工科技.2014（09）：47.
