一種基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置的製造方法
2023-05-27 02:20:57 1
專利名稱:一種基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置，包括依次連接的觸控屏、中央控制器、Marx發生器和放電室，放電室包括由內向外依次套設的內層放電筒體、外層放電筒體和外殼，內層放電筒體的外壁上設有內層放電針頭，外層放電筒體的內壁上設有外層放電針頭，Marx發生器通過陰極連接線連接內層放電筒體，並通過陽極連接線連接外層放電筒體。與現有技術相比，本實用新型可實現對工業廢水進行較大程度的淨化，減少工業廢水對環境的汙染，且具備能耗低、無二次汙染的優點。
【專利說明】
一種基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置
技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種廢水淨化裝置，尤其是涉及一種基於Marx發生器的高壓脈衝 廢水淨化裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著工業的迅猛發展，一些工礦企業，特別是石油、化工、造紙等行業，排放了大量 含有高濃度有機汙染物的廢水，其中許多未經處理就排放到江河湖海，造成水體嚴重汙染。 目前，濃度高、難生物降解的有機廢水的治理工作在技術上、經濟上都存在很大的困難，對 此傳統工藝已顯得無能為力。近年來，高壓脈衝技術應用於難處理的工業汙染物質及其汙 水的深度處理的研究，引起了國內外許多研究者的廣泛關注，該方法利用電子傳輸過程能 量釋放的多樣性和放電產生的低溫等離子體，作用於難生物降解的汙染物廢水，特別是用 於處理酚類物質、有機染料、硝基苯、苯乙酮、氯酚等有機汙染物均收到良好效果。
[0003] 中國專利CN204079639U公開了一種同時具有沉澱、過濾及吸附功能的高效廢水淨 化系統，包括廢水供水池，該系統還包括絮凝劑計量慄、混合罐、廢水慄、淨化塔及汙泥罐， 所述絮凝劑計量慄連接到所述廢水供水池與所述混合罐之間的管路上，所述混合罐的出料 口連通所述廢水慄的進水口，所述廢水慄的出水口連接所述淨化塔的進料口，所述淨化塔 的下部連通所述汙泥罐，所述汙泥罐向外排放汙泥，所述淨化塔的上部連通有出水管;該系 統通過廢水淨化工藝可以實現"沉澱"、"過濾"和"吸附"，使得處理後的水能夠達到排放標 準，該技術採用的是物理方法淨化廢水，雖然可以實現廢水淨化，但是存在處理廢水效率不 穩定等缺陷。
[0004] 中國專利CN201458879U公開了脈衝電解廢水處理裝置，它包括有脈衝直流電控箱 和一組兩級深度過濾器，在脈衝直流電控箱和兩級深度過濾器之間依次設有一個電解池、 至少一個反應池和一個過濾池，在電解池內豎向安裝有正負交替均布的電解極板，各電解 極板上分別用導線與池外的脈衝直流電控箱相連，在各池交界處分別設有引導廢水從下向 上、再從上向下翻騰前進的導流板，在電解池外側還設有一個向電解池內注入廢水的自吸 慄。該專利的電解效率低，處理廢水過程繁瑣，不利於快速高效地進行廢水淨化。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種操作簡單、 設備投資和運行費用低的基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置。
[0006] 本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：
[0007] 一種基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置包括依次連接的觸控屏、中央控制 器、Marx發生器和放電室，所述放電室包括由內向外依次套設的內層放電筒體、外層放電筒 體和外殼，所述內層放電筒體的外壁上設有內層放電針頭，所述外層放電筒體的內壁上設 有外層放電針頭，所述Marx發生器通過陰極連接線連接內層放電筒體，並通過陽極連接線 連接外層放電筒體。
[0008] 所述內層放電針頭的數量與外層放電針頭的數量相等，且內層放電針頭與外層放 電針頭沿圓周方向交替設置。
[0009] 所述內層放電針頭以7-9mm間距均布設置於內層放電筒體的外壁上。
[0010]所述外層放電針頭以7-9mm間距均布設置於外層放電筒體的內壁上。
[0011]所述內層放電針頭的長度與外層放電針頭的長度均為內層放電筒體與外層放電 筒體之間距離的3~1。 5 5
[0012] 所述Marx發生器的輸出電壓為0-100kV，放電頻率為100kHZ-300kHZ。
[0013] 所述中央控制器通過光纖連接Marx發生器。
[0014] 所述Marx發生器包括可調升壓變壓器、整流橋、五級充放電單元、五個限流電阻和 四個快速二極體，所述可調升壓變壓器的輸入端連接電源，輸出端連接整流橋的輸入端，所 述五級充放電單元依次並聯在整流橋的正負極輸出端上，相鄰兩級充放電單元之間的整流 橋正極輸出端上串接一個快速二極體，每級充放電單元包括高壓電容和高壓開關，所述高 壓電容和高壓開關依次並聯在整流橋的正負極輸出端上，在相鄰高壓電容和高壓開關之間 的整流橋負極輸出端上串接一個限流電阻，所述中央控制器分別連接可調升壓變壓器的控 制端和高壓開關的控制端，所述內層放電筒體通過陰極連接線連接靠整流橋最內側的高壓 電容與限流電阻的接觸點，所述外層放電筒體通過陽極連接線連接靠整流橋最外側的高壓 開關與限流電阻的接觸點。
[0015] 所述中央控制器採用ARM處理器。
[0016] 與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：
[0017] 1、本實用新型通過當前技術比較成熟的Marx放電技術，通過工頻交流電對Marx發 生器進行充電產生高壓脈衝對廢水進行放電，產生高能電子與相關物質反應，從而達到處 理講解去除廢水中的汙染物的作用，觸控屏可通過中央控制器對Marx發生器輸出高壓脈衝 信號的幅值、佔空比和重複頻率進行調控優化，內層放電筒體、外層放電筒體上設置放電針 頭可形成大面積的強電壓放電，有利於加強廢水中的電解反應，可用於環境保護以及化工 領域水體中有害有毒難降解汙染物的控制與處理。
[0018] 2、本實用新型具體設計了內層放電筒體、外層放電筒體上放電針頭的安裝位置， 均布設置以及部分重疊的交替設置有利於形成大範圍、均布、強電壓的電解區域，可實現對 工業廢水進行較大程度的淨化，減少工業廢水對環境的汙染，且具備能耗低、無二次汙染的 優點，具有一定的社會、經濟意義。
[0019] 3、本實用新型設計了 Marx發生器的具體電路結構，使其輸出電壓為0-100kV，放電 頻率為100kHZ-300kHZ，可適用於多種常見廢水汙染物的處理，有效功率可達95%以上，廢 水處理淨化率可達75 %-90 %。
[0020] 4、本實用新型的中央控制器通過光纖連接Marx發生器，利用光纖實現控制部分與 輸出部分的光隔離，使得Marx發生器的調控輸出不受影響，更加精準。
[0021] 5、本實用新型將廢水引入放電室，通過觸控屏操作即可實現廢水淨化，操作簡單， 通過選取ARM處理器等器件實現，設備投資和運行費用低，有利於推廣應用。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的結構框圖；
[0023]圖2為放電室的結構示意圖；
[0024]圖3為Marx發生器的電路圖；
[0025]圖4為脈衝放電波形示意圖。
[0026]圖中：1、觸控屏，2、中央控制器，3、Marx發生器，4、放電室，5、內層放電筒體，6、外 層放電筒體，7、外殼，8、內層放電針頭，9、外層放電針頭，10、陰極連接線，11、陽極連接線， 12、光纖，13、可調升壓變壓器，14、整流橋，15、充放電單元。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型 技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保 護範圍不限於下述的實施例。
[0028]如圖1所示，一種基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置包括依次連接的觸控 屏1、中央控制器2、Marx發生器3和放電室4,放電室4採用交互式圓筒式結構，如圖2所示，包 括由內向外依次套設的內層放電筒體5、外層放電筒體6和外殼7，內層放電筒體5的外壁上 設有內層放電針頭8,外層放電筒體6的內壁上設有外層放電針頭9，Marx發生器3通過陰極 連接線10連接內層放電筒體5,並通過陽極連接線11連接外層放電筒體6。
[0029] 如圖2所示，內層放電針頭8的數量與外層放電針頭9的數量相等，且內層放電針頭 8與外層放電針頭9沿圓周方向交替設置。內層放電針頭8以7-9mm間距均布設置於內層放電 筒體5的外壁上，且外層放電針頭9以7-9mm間距均布設置於外層放電筒體6的內壁上。內層 放電針頭8的長度與外層放電針頭9的長度均為內層放電筒體5與外層放電筒體6之間距離 的I~I。
[0030] 如圖3所示，Marx發生器3包括可調升壓變壓器13、整流橋14、五級充放電單元15、 五個限流電阻和四個快速二極體，可調升壓變壓器13的輸入端連接電源，輸出端連接整流 橋14的輸入端，五級充放電單元15依次並聯在整流橋14的正負極輸出端上，相鄰兩級充放 電單元15之間的整流橋14正極輸出端上串接一個快速二極體，每級充放電單元15包括高壓 電容和高壓開關，高壓電容和高壓開關依次並聯在整流橋14的正負極輸出端上，在相鄰高 壓電容和高壓開關之間的整流橋14負極輸出端上串接一個限流電阻，中央控制器2分別連 接可調升壓變壓器13的控制端和高壓開關的控制端，內層放電筒體5通過陰極連接線10連 接靠整流橋14最內側的高壓電容與限流電阻的接觸點，外層放電筒體6通過陽極連接線11 連接靠整流橋14最外側的高壓開關與限流電阻的接觸點。
[0031]圖3中，可調升壓變壓器13包括連接220V交流電壓的初級線圈N1和可調圈數的次 級線圈N2,整流橋14採用四個二極體構成全橋整流電路，1?1、1?2、1?、1?4、1?5為限流電阻，？1、 P2、P3、P4為快速二極體，(：1、02工3、04工5為高耐壓的高壓電容，1(1、1(2、1(3、1(4、1(5為高壓開 關，高壓電容C1與限流電阻R1的接觸點為Marx發生器3的陰極輸出端，高壓開關K5與限流電 阻R5的接觸點為Marx發生器3的陽極輸出端。中央控制器2採用ARM處理器，高壓開關及可調 升壓變壓器13中N1、N2的變比採用ARM STM3型處理器控制，中間級（即ARM STM3型處理器與 高壓開關及可調升壓變壓器13之間）採用電磁隔離或者光隔離，本實施例中，中央控制器2 通過光纖12連接Marx發生器3，Mar x發生器3的輸出電壓為0-1 OOkV，電壓峰值可達1 OOkV，放 電頻率在100kHZ-300kHZ之間調整。
[0032]本裝置使用時，先將要處理廢水的相關參數導入到ARM處理器中，然後根據傳感器 採集到的廢水成分的不同，ARM處理器對Marx發生器3的變壓器變比和開關頻率進行調整， 調整完畢後打開電源開關對Marx發生器3進行充電，充電時間隨頻率變化，同時也隨要求的 電壓以及佔空比變化，經過一段時間後關閉高壓開關即實現高壓脈衝，上升前沿約為 100ns，如圖4所示，進而實現對放電室4進行放電。
[0033] 本廢水淨化裝置自身消耗功率約為40W左右，輸入功率可達1000W，有效功率可達 95%以上。
[0034]利用該裝置處理印刷廠的一些有機汙染物的實驗數據如下，溶液體積為200mL，實 驗條件及數據如表1所示。
[0035] 表 1
[0036]
[0037]由表1中數據可驗證此裝置用於廢水處理，具有較高的處理效率以及較快的處理 時間。
【主權項】
1. 一種基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置，其特徵在於，包括依次連接的觸控 屏、中央控制器、Marx發生器和放電室，所述放電室包括由內向外依次套設的內層放電筒 體、外層放電筒體和外殼，所述內層放電筒體的外壁上設有內層放電針頭，所述外層放電筒 體的內壁上設有外層放電針頭，所述Marx發生器通過陰極連接線連接內層放電筒體，並通 過陽極連接線連接外層放電筒體。2. 根據權利要求1所述的一種基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置，其特徵在於， 所述內層放電針頭的數量與外層放電針頭的數量相等，且內層放電針頭與外層放電針頭沿 圓周方向交替設置。3. 根據權利要求1所述的一種基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置，其特徵在於， 所述內層放電針頭以7_9mm間距均布設置於內層放電筒體的外壁上。4. 根據權利要求1所述的一種基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置，其特徵在於， 所述外層放電針頭以7_9mm間距均布設置於外層放電筒體的內壁上。5. 根據權利要求1所述的一種基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置，其特徵在於， 所述內層放電針頭的長度與外層放電針頭的長度均為內層放電筒體與外層放電筒體之間 3 4 距離的又~。6. 根據權利要求1所述的一種基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置，其特徵在於， 所述Marx發生器的輸出電壓為0-1 OOkV，放電頻率為100kHZ-300kHZ。7. 根據權利要求1所述的一種基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置，其特徵在於， 所述中央控制器通過光纖連接Marx發生器。8. 根據權利要求1所述的一種基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置，其特徵在於， 所述Marx發生器包括可調升壓變壓器、整流橋、五級充放電單元、五個限流電阻和四個快速 二極體，所述可調升壓變壓器的輸入端連接電源，輸出端連接整流橋的輸入端，所述五級充 放電單元依次並聯在整流橋的正負極輸出端上，相鄰兩級充放電單元之間的整流橋正極輸 出端上串接一個快速二極體，每級充放電單元包括高壓電容和高壓開關，所述高壓電容和 高壓開關依次並聯在整流橋的正負極輸出端上，在相鄰高壓電容和高壓開關之間的整流橋 負極輸出端上串接一個限流電阻，所述中央控制器分別連接可調升壓變壓器的控制端和高 壓開關的控制端，所述內層放電筒體通過陰極連接線連接靠整流橋最內側的高壓電容與限 流電阻的接觸點，所述外層放電筒體通過陽極連接線連接靠整流橋最外側的高壓開關與限 流電阻的接觸點。9. 根據權利要求1所述的一種基於Marx發生器的高壓脈衝廢水淨化裝置，其特徵在於， 所述中央控制器採用ARM處理器。
【文檔編號】C02F1/46GK205710006SQ201620339613
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月21日
【發明人】劉金香, 應宜辰, 朱明飛, 葉恆達, 吳震濤
【申請人】南華大學