一種電暈放電等離子體水處理裝置的製作方法

2023-08-02 14:42:21 1

專利名稱：一種電暈放電等離子體水處理裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於水汙染物控制技術領域，尤其涉及一種電暈放電等離子體 水處理裝置。
背景技術：
工業生產中排放的有機廢水，尤其是難生物降解有機廢水的治理是當前水 處理領域的一個難點問題，採用常規的水處理方法，如生化法、物理分離法、 投加試劑的化學法等，很難達到工業廢水排放標準的要求，因此迫切需要給出 新技術和設備來實現這種類型廢水的達標排放要求。
近年來，低溫等離子體水處理方法被人們所研究，主要有電子束輻照、脈 衝放電和介質阻擋放電水處理方法。其原理是應用等離子體發生過程中產生的
高能電子和中性分子碰撞生成一些活性物質，如，OH、臭氧、H202以及一些活 性離子，與水中的有機汙染物發生化學反應來降解礦化有機汙染物。這些方法 雖然能夠有一定的處理效果，但是存在一些缺點。
電子束輻照水處理的主要缺點有兩點， 一是電子槍製造工藝複雜，精度要 求極高；二是電子槍產生的高能電子在進入被處理水體之前，將發生和氣體分 子碰撞，損失一部分能量，將影響電子束輻照溶液深度，而且電子束輻照水體 的表面積有限，影響處理廢水的規模。
脈衝放電水處理方法的主要缺點有四點， 一是脈衝放電發生過程中受到被 處理溶液的電導率、曝氣氣體種類、氣液混合程度等多種因素影響；第二是高 壓放電電極腐蝕嚴重，影響脈衝放電水處理的穩定運行；第三是水處理的能量 高，導致水處理運行成本升高；第四是可工業化應用的脈衝高壓電源技術難度 較大，導致製造成本高，而且運行穩定性不好。
介質阻擋放電水處理方法雖然克服了脈衝放電過程中廢水電導率影響和高 壓電極腐蝕的缺點，但是仍存在水處理能耗高，大部分能量以熱的形式白白消 耗了。
由於以上提及的低溫等離子體水處理方法各自存的缺點，使得其在工業水 處理方面的應用受到了很大的限制。為了克服這些方法的不足，我們提出了一
種新的電暈放電等離子體水處理裝置。
發明內容
本實用新型的目的就是提供一種結構簡單，設備成本低，運行費用低、穩 定，能夠處理染料廢水、有機廢水等工業廢水和生活廢水，水處理量大、效率 高的電暈放電等離子體水處理裝置。
本實用新型的技術解決方案是， 一種電暈放電等離子體水處理裝置由高壓
電源1、水處理器2、儲水池9、水泵10、單向閥11、氣瓶12、氣閥13、氣壓 表14、開關15、保護電阻16、高壓電纜17和調節杆18構成。
高壓電源1是正、負極性直流高壓電源，交流高壓電源或正、負極性脈衝 高壓電源。當採用正、負極性直流電源時，電壓為0"士100kV;當採用交流高 壓電源或正、負極性脈衝高壓電源時，頻率為0-100MHz，峰值電壓為0—士 100kV。
水處理器2主要包括高壓放電針電極3和低壓板電極4，在水處理器2的側 壁上設置有水入口5、水出口6、氣體入口7和氣體出口8。
高壓放電針電極3是由若干金屬針和一塊金屬平板構成，金屬針鑲嵌在金 屬平板的下面，也可以採用將若干金屬針鑲嵌在絕緣平板，然後用導線把所有 的金屬針並聯連接。相鄰的針一針間距為5-500mm，單針長度l-100mm，金屬 平板厚度l-100mm，長為50-5000mm、寬為50-5000mm。高壓放電針電極3在 水處理器2內部，處於水面上方，並且通過調節杆18被固定在水處理器2的上 蓋，高壓放電針電極3和水面之間的調節距離為l-500mm。為了達到最佳的處 理效果，要求高壓放電針電極3的所有針都處於同一個平面上，並和低壓板電 極4之間距離相同。
低壓板電極4是長為50-5000mm、寬為50-5000mm、厚度為l-100mm的金 屬平板，被置於水處理器2的底部，處於水中，並與地線相連。低壓板電極4 上面的水層厚度為0.5 -lOOmm。
高壓電源1的高壓輸出端串聯保護電阻16和高壓電纜17接在高壓放電針 電極3上，低壓板電極4和高壓電源1的低壓輸出端一同接地，廢水利用水泵 10將儲水池9中的廢水通過水入口 5注入到水處理器2中，然後通過出口 6流 出。為了在水處理器2中產生大量的OH、臭氧、H202等活性物質，需要向水
處理器2中注入氣體，注入水處理器2中的氣體為02、空氣，或02含量為1-100 %的02和N2或Ar的混合氣體，氣體可以通過壓縮機和氣瓶12等供氣裝置， 通過氣體入口7進入水處理器2中，然後通過氣體出口8流出。
當待處理水體從高壓放電針電極3和低壓板電極4之間的電暈放電等離子 體區域通過時，電暈放電產生的活性物質，如02'、 *OH、 &02和03等與水中 的汙染物發生化學反應，生成水、二氧化碳以及一些容易被生化法所處理的汙 染物，從而達到廢水處理的目的，此外電暈放電產生的紫外光、電風等物理效 應也參與水處理過程。
另外，根據實際情況，利用水處理中自身原有氣體，可以不向水處理器內 部注入氣體，被處理水體可以是靜止形式，即非流動形式；為達到高的水處理 要求，可以採用多次循環處理；根據處理水量的規模，可以將上述設計製作的 水處理器2通過並聯和串連的方式連結，獲得放大的水處理器。
本實用新型所達到的有益效果是，能夠處理染料廢水、有機廢水等工業廢 水，和生活廢水，水處理量大、效率高、時間短；電極損耗小、構造簡單、易 操作、製造成本低；可以採用正、負極性直流高壓電源、交流高壓電源和正、 負極性脈衝高壓電源等多種電源供電。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型的系統結構示意圖。
圖中l.高壓電源，2.水處理器，3.高壓放電針電極，4.低壓板電極，5.水入 口， 6.水出口， 7.氣體入口， 8.氣體出口， 9.儲水池，10.水泵，ll.單向閥，12. 氣瓶，13.氣閥，14.氣壓表，15.開關，16.保護電阻，17.高壓電纜，18.調節杆。
具體實施方式
實施示例1
本示例中水處理器2的外殼是由有機玻璃做成，尺寸為780mm x 380mm x 100mm的長方體；高壓放電針電極3是長度為18mm、直徑為lmm的不鏽鋼針 並排安裝在尺寸為600mmx250mmxlmm的不鏽鋼平板上，每一行和每一列中 每兩根放電針之間的距離分別為45mm和27mm，共計96根針；低壓板電極4 為610mm x 300mm x 2mm的不鏽鋼平板；高壓放電針電極3與水面的距離為
7mm，停留在水處理器2中的水厚度為5mm。所採用的高壓電源1是負直流高 壓電源，輸出電壓有效值範圍為0—-50kV，功率為0-2kW。
在本示例中，向水處理器2中注入的氣體為氧氣，氣體流量為1L/min，選 取偶氮染料莧菜紅莧菜紅Amaranth(C丄16185;Food Red9),化學名稱l一 (4 一磺基一l一萘偶氮)一2萘酚一3.6-二磺酸鈉配成濃度為50mg/L的模擬廢水， 廢水處理量為3L，採用附圖所示的電暈放電等離子體水處理裝置進行效果試驗， 其步驟是-
第一步，將模擬廢水經水泵10通入水處理器2中。
第二步，打開氣閥13，調節氣壓表14使氧氣流量為1L/min;然後閉合電 源開關15，調節電壓為-10kV，此時輸出功率為25W，電極之間形成穩定的電 暈放電狀態。
第三步，放電結束後，將電壓降為0V，斷開高壓電源l，關閉氣閥13，然 後取處理後水樣，測其吸光度來確定本實用新型的處理效果。
處理60min後，通過對初始模擬廢水以及處理後溶液的吸光度計算，本實 用新型對莧菜紅的脫色率可達88.6%，處理90min後，菜紅的脫色率可達97.7 %。
實施示例2
在本示例中，除了高壓電源1採用正極性脈衝電源外，其它的運行參數與 步驟與示例1完全一樣，其中脈衝電源的頻率為0—200Hz，峰值電壓為0 — 100kV，額定功率為500W。
檢測結果表明本實用新型示例的脈衝電源輸出50Hz，峰值24kV，功率 60W時，處理60min對莧菜紅的脫色率達到79.9X。
權利要求1.一種電暈放電等離子體水處理裝置，其特徵在於，由高壓電源(1)、水處理器(2)、儲水池(9)、水泵(10)單向閥(11)、氣瓶(12)、氣閥(13)、氣壓表(14)、開關(15)、保護電阻(16)、高壓電纜(17)和調節杆(18)構成；其中水處理器(2)由高壓放電針電極(3)和低壓板電極(4)構成，高壓放電針電極(3)處於水面上方，通過用於調節高壓放電針電極(3)和水面距離的調節杆(18)固定在水處理器(2)的上蓋，低壓板電極(4)放置於水處理器(2)底部，在水處理器(2)的側壁上設置有水的入口(5)和出口(6)、氣體的入口(7)和出口(8)，高壓電源(1)高壓輸出端通過高壓電纜(17)連接在水處理器(2)的高壓放電針電極(3)上，低壓板電極(4)和高壓電源(1)的低壓輸出端一同接地。
2. 根據權利要求1所述的一種電暈放電等離子體水處理裝置，其特徵在於， 水處理器(2)的高壓放電針電極(3)是由金屬針和一塊金屬平板構成，金屬 針鑲嵌在金屬平板的下面，相鄰的針一針間距為5-500mm,單針長度l-100mm， 金屬平板厚度l-100mm，長為50-5000mm、寬為50-5000mm，高壓放電針電極(3) 在水處理器(2)內部，處於水面上方，並且通過調節杆(18)被固定在 水處理器(2)的上蓋，高壓放電針電極(3)和水面之間的調節距離為l-500mm; 低壓板電極(4)是長為50-5000mm、寬為50-5000mm、厚度為l-100mm的金屬平板，被置於水處理器(2)底部的被處理水中，並與地線相連；低壓板電極(4) 上面的水層厚度為0.5-100mm;根據處理水量的規模，水處理器(2)採用 並聯和串連的方式聯結，進行放大安裝。
3. 根據權利要求1所述的一種電暈放電等離子體水處理裝置，其特徵在於， 高壓電源(1)是正、負極性直流高壓電源，電壓範圍是0"士100kV。
4. 根據權利要求1所述的一種電暈放電等離子體水處理裝置，其特徵在於， 高壓電源(1)是交流高壓電源，頻率為0-100MHz，峰值電壓為0~士 100kV。
5. 根據權利要求1所述的一種電暈放電等離子體水處理裝置，其特徵在於， 高壓電源(1)是正、負極性脈衝高壓電源，頻率為0-100MHz，峰值電壓為O— 士 100kV。
專利摘要一種電暈放電等離子體水處理裝置屬於水汙染物控制技術領域。由高壓電源、水處理器、水泵、氣泵、開關、閥門和管路組成，其中水處理器由高壓放電針電極和低壓板電極構成，高壓放電針電極處於水面上方，通過調節杆固定在水處理器的上蓋，低壓板電極放置於水處理器底部，在水處理器的側壁上設置有水入口和水出口、氣體入口和氣體出口，高壓電源高壓輸出端通過高壓電纜連接在水處理器的高壓放電針電極上，低壓板電極和高壓電源的低壓輸出端一同接地。本實用新型的優點是，結構簡單，設備成本低，運行費用低、穩定，可以處理染料廢水、有機廢水等工業廢水和生活廢水，水處理量大、效率高，可以採用多種電源供電。主要適用於汙水處理領域。
文檔編號C02F1/46GK201071317SQ20072001329
公開日2008年6月11日 申請日期2007年7月11日 優先權日2007年7月11日
發明者彥 吳, 屈廣周, 傑 李, 楠 李, 李國鋒, 王寧會 申請人:大連理工大學