การบำบัดน้ำเสียด้วยเทคโนโลยีพลาสมาอุณหภูมิต่ำ

Abstract

โครงการวิศวกรรมนี้ นำเสนอการศึกษาอิทธิพลของพลาสมาอุณหภูมิต่ำที่สภาวะบรรยากาศ ต่อน้ำทิ้งจากครัวเรือน โดยได้ทำการออกแบบเครื่องกำเนิดพลาสมาแบบไดอิเล็กตริกแบริเออร์ดิสชาร์จ เพื่อการบำบัดน้ำเสีย เครื่องกำเนิดพลาสมามีลักษณะเป็นทรงกระบอกซ้อนแกนร่วมในแนวตั้ง โดยท่ออลูมิเนียมชั้นนอกมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 เซนติเมตร ซึ่งมีเข็มอลูมิเนียมจำนวน 80 เล่ม เชื่อมติด ที่ผิวด้านในท่ออลูมิเนียมทำหน้าที่เป็นขั้วแอโนด โดยมีแท่งอลูมิเนียมตันตรงแกนกลางทำหน้าที่เป็นขั้วแคโทดซึ่งถูกครอบด้วยท่อแก้วหนา 2 มิลลิเมตร ระยะห่างของปลายเข็มกับผิวท่อแก้วห่างกัน 1 เซนติเมตร ในการสร้างพลาสมา แหล่งจ่ายแรงดันสูงกระแสสลับ ความถี่ 14.6 กิโลเฮิรตซ์ ได้ถูกจ่ายให้แก่ขั้วแอโนด โดยจะได้ทำการจ่ายแรงดันที่ 0, 10 และ 15 กิโลโวลต์ น้ำเสียจะถูกปล่อยลงทางด้านบนของท่อแก้ว ไหลผ่านการปล่อยโคโรนาดิสชาร์จของไดอิเล็กตริกแบริเออร์ ที่เกิดขึ้นระหว่างปลายเข็ม และท่อแก้วแล้วไหลลงไปยังถังเก็บ และถูกสูบขึ้นไปที่ด้านบนของแบบจำลองอีกครั้ง โดยกระบวนการบำบัดจะใช้เวลาดำเนินการเป็นเวลา 30 นาที ด้วยอัตราการไหลของน้ำ 2 นาที/ลิตร จากผลการทดลอง แสดงให้เห็นว่าการบำบัดน้ำด้วยพลาสมาทุกกรณีนั้นสามารถปรับปรุงคุณภาพของน้ำเสียได้ โดยน้ำเสีย ที่ได้รับการบำบัดด้วยพลาสมาที่ 15 กิโลโวลต์ ให้ผลดีที่สุด โดยค่าความเป็น กรด-ด่าง ค่าของออกซิเจนที่ละลาย ในน้ำ และค่าการนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้นจากกลุ่มควบคุม 0.74 และ 0.73 มิลลิกรัม/ลิตร และ 0.09 มิลลิซีเมนต์/เซนติเมตร ตามลำดับ ในขณะที่ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมีและความต้องการออกซิเจนทางเคมีลดลงจากกลุ่มควบคุม 104 มิลลิกรัม/ลิตร และ 2400 มิลลิกรัม/ลิตร ตามลำดับ นอกจากนี้ กลิ่นเหม็นเน่าของน้ำเสียยังสามารถลดลงได้อีกด้วย

This engineering project presented the study of an influence of atmospheric non-thermal plasma on household wastewater. A dielectric barrier discharge (DBD) plasma generator was designed for wastewater treatment. The model was in vertical coaxial tube shape. 10-cm-diameter outer aluminum tube, bonded with 80 aluminum needles on the inner surface of the tube was an anode while the inner aluminum cylindrical rod acting as a cathode was covered with the 2 mm thick glass tube. Gap distance between the tip of needle and the outer surface of glass tube was 1 cm. 14.6 kHz AC high voltage source was supplied to the anode of plasma model for plasma generation at 0, 10 and 15 kV. Wastewater was released on the top of glass tube, passed multi DBD corona discharges generated between the needle tips and glass tube, flowed down to the storage tank, and pumped to the top of the model again. The treatment process was operated for 30 minutes with the water flowing rate of 2 min/L. From the experimental results, it shows that all plasma treatment conditions could improve the wastewater quality. The best results were found at 15 kV plasma-treated wastewater; the alkalinity, dissolved oxygen (DO) and conductivity were increased from the control group for 0.74, 0.73 mg/L and 0.09 mS/cm respectively. While biochemical oxygen demands (BOD) and chemical oxygen demand (COD) were decreased from the control group for 104 mg/L and 2400 mg/L respectively. Moreover, an offensive odor of wastewater could be reduced