納秒脈衝放電等離子體處理難降解有機汙水的設備的製作方法

2023-12-03 20:53:46 2

專利名稱：納秒脈衝放電等離子體處理難降解有機汙水的設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於汙水處理技術領域，具體涉及納秒脈衝放電等離子體處理難降解有機汙水 的設備。
背景技術：
高濃度難降解有機物，含有很多有毒有害物質，如氯苯酚、多氯聯苯等，對環境和當 地居民有巨大的危害。這些汙水通過水體、土壤等自然介質不斷積累，不斷打破生態系統 原有的平衡，給人類賴以生存的環境造成巨大威脅。通過食物鏈進入生物體並逐漸富集， 最後進入人體，危害人體健康。對人體細胞造成不可逆的改變，誘發致癌、致畸、致突變 效應。目前國內外對難降解有機物廢水常規的處理方法主要有生物法、物化法和氧化法等， 但這些方法處理對有毒、有害的高分子有機物效果不佳，處理成本高，難以獲得普遍推廣 應用。

發明內容
本發明的目的在於提供一種結構簡單、處理效率高、能耗低的難降解汙水處理設備。 本發明提出的難降解汙水處理設備，採用納秒脈衝放電離子體處理技術。該設備由塔 式反應器l，納秒脈衝功率源5，氣體壓縮泵10經管路連接組成；其中
塔式反應器l是核心部分，其內部的上部是水柵2，中部是放電電極4，底部是淨水槽
12，頂部設有汙水入口13，底部設有淨水出口6;中部的放電電極4與外部的納秒脈衝功率 源5連接，塔式反應器l外壁接地；塔式反應器1的下部通過管道與空氣壓縮泵10連接，在 該管道上設有一氣壓表7，空氣壓縮泵10上設有反應氣體回收口8，中間管道上設有單向氣 閥9，空氣壓縮泵10設有空氣入口11。
所述塔式反應器l中，放電電極4由正、負兩極構成一對電極，正、負電極成梳狀均勻 交錯排列， 一層放電電極可以由若干對電極組成，塔式反應器l內可以設有多層放電電極。 具體電極層數和每層電極對數，根據塔式反應器l的大小和設計需要確定；電極外部可以 設有玻璃介質材料的套管；單根電極可採用直徑為l 3mm的金屬絲， 一對電極之間的間隔 為3 7mm。
納秒脈衝電源採用全固態開關技術，經過脈衝壓縮獲得50ns上升沿，脈寬200ns左 右，電壓峰值25-30kv，正脈衝方波，重複頻率300-1000Hz。
反應器上部水柵將進入的汙水分散開來，有利於放電處理。正負兩根金屬細絲構成-對電極，在反應器l內電極設置多對。電極外部套有玻璃介質材料，在納秒脈衝條件下呈 現出電容效應，阻止等離子體向電弧轉化，同時可防止電極腐蝕，延長使用壽命。反應器 外壁接地，保證用電安全。 一對電極間隔3-7mm，正負電極梳狀均勻交錯排列，保證放電 的均勻性。
"空氣經壓縮泵10壓縮補充進入反應器1，使得反應器1中氧氣消耗得以不斷補充， 同時使放電產生的03及羥基自由基與霧化液體充分混合，達到最佳處理效果，汙水經過放 電區紫外光輻射，產生更多羥基自由基。比UV/03氧化作用效果更佳。
經過初處理汙水，由汙水入口13送入，經過水柵2分散後進入放電區，經過放電產 生的羥基自由基、臭氧、紫外光三種物理效應協同作用，汙水被迅速氧化降解，COD大幅 度下降，大分子有機物降解為032和H20以及容易降解的中間產物。
為了達到高的處理效果，可根據需要對汙水進行多次循環處理。另外在反應器內部高 度方向增加電極對數，通過串聯方式，可獲得好的處理效果。也可設置多個反應器並聯， 增大汙水處理量。
.-經過等離子體放電區處理的汙水，進入淨水槽12，然後由淨水出水口6排出。
本發明用於降解處理有機汙水，不需要添加任何化學藥劑，僅僅需要提供一定電能， 且不產生任何有毒、有害中間產物，處理成本低，易於實現控制和自動化。
本發明同時具有消毒滅菌之功能，還可對汙水具有脫色功能。
本發明利用快脈衝放電產生的羥基自由基OH以及紫外光、臭氧協同的高級氧化效
應，可以有效地解決汙水治理問題，比常規單一的處理方法具有更多的優勢，提高處理效
率。通過納秒脈衝放電產生大量羥基自由基，與有機化合物RH之間通過加成、奪氫、電子
轉移、斷鍵等一系列鏈式反應，使水體中的大分子、難降解有機物RH氧化降解成低毒或
無毒的小分子物質，甚至直接降解成C02和1120，接近完全礦化，達到氧化降解效果。如
自由基OH與有機物分子RH反應可生成低級酸ROOH， ROOH進一步氧化生成C02和1120。
通過快脈衝放電等離子體處理後，難降解的大分子汙染物還可能生成易於生化處理的中間
產物，有利於後續生化降解，降低生化處理成本。本發明對絕大部分有機汙染物都具有很
好的降解效果，可處理城市垃圾滲濾液、醫藥廢水、農藥、化工廢水。
本發明克服了目前難降解工業廢水處理方法之不足，作為一種新型高級氧化處理方法
及其設備可有效降低有機廢水的COD，提高BOD/COD，有利於生化降解，與後續的生化
處理工藝相結合，可實現難降解有機廢水達標排放甚至循環利用，實現節能減排，處理成
本較目前方法大為降低。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進一步說明。 圖l為本方面系統結構示意圖。
圖中標號l為塔式反應器，2為水柵，3為出氣口， 4為放電電極，5為納秒脈衝功率 源，6為淨水出口， 7為氣壓表，8為反應氣體回收口， 9為單向氣閥，IO為空氣壓縮泵，11 為空氣入口， 12為淨水槽，13為汙水入口。
尋體實施方式
實施例
實施例1
本實例中汙水處理設備反應塔外殼由有機玻璃做成，尺寸為400mmX400mmX 1000mm長方體，電極為長500mm,直徑2mm銅絲，外套2mm厚玻璃管，共21對電極 分三層均勻排布， 一對電極間隔7mm，採用正脈衝功率源25Kv，功率50W。
空氣壓縮流量12L/min，選用羅丹明B (玫瑰紅,C28H31C1N203) 4升作為汙水試品， 經附圖所示納秒脈衝等離子體放電處理設備進行效果試驗。其步驟如下
羅丹明B試劑4升通入反應器1，進入淨水槽12。 .空氣壓縮泵打開通入壓縮空氣，淨水出口與汙水入口間循環泵開啟，開啟脈衝功率源， 電壓調至25KV,頻率300Hz，等離子體放電開始；經15分鐘，放電結束。
放電結束後，關斷電源5空氣壓縮泵10及循環泵。
取處理後溶液50ml，採用紫外可見光分光光度計(在波長553nm處有較大吸收峰)測 量透光率，羅丹明B初始濃度74.6mg/L，處理後脫色率達到98.4%。
實施例2
本實例中，電源參數如實例一相同，採用城市垃圾滲濾液4升作為試品，試驗步驟如 實例一。
城市垃圾滲濾液COD初始濃度為1040，經本發明設備10分鐘處理後，COD降低70。/。， 可進一步生化處理。
權利要求
1.一種納秒脈衝放電等離子體處理難降解有機汙水的設備，其特徵在於該設備由塔式反應器(1)，納秒脈衝功率源(5)，氣體壓縮泵(10)經管路連接組成；其中塔式反應器(1)內部的上部設有水柵(2)，中部設有放電電極(4)，底部設有淨水槽(12)，頂部設有汙水入口(13)，底部設有淨水出口(6)；中部的放電電極(4)與外部的納秒脈衝功率源(5)連接，塔式反應器(1)外壁接地；塔式反應器(1)的下部通過管道與空氣壓縮泵(10)連接，在該管道上設有一氣壓表(7)，空氣壓縮泵(10)上設有反應氣體回收口(8)，中間管道上設有單向氣閥(9)，空氣壓縮泵(10)設有空氣入口(11)。
2.根據權利要求1所述的納秒脈衝放電等離子體處理難降解有機汙水的設備，其特 徵在於所述塔式反應器(l)中，放電電極(4)由正、負兩極構成一對電極，正、負電極成梳狀 均勻交錯排列， 一層放電電極由若干對電極組成，塔式反應器(l)內設有多層放電電極；具 體電極層數和每層電極對數，根據塔式反應器(l)的大小和設計需要確定；電極外部設有玻 璃介質材料的套管；單根電極採用直徑為1 3mm的金屬絲， 一對電極之間的間隔為 3 7mm。
全文摘要
本發明屬於汙水處理技術領域，具體涉及一種納秒脈衝放電等離子體處理難降解有機汙水的設備。該設備由塔式反應器，納秒脈衝功率源，氣體壓縮泵經管路連接組成；塔式反應器的上部是水柵，中部是放電電極，底部是淨水槽，頂部設有汙水入口，底部設有淨水出口；中部的放電電極與外部的納秒脈衝功率源連接，塔式反應器外壁接地；塔式反應器的下部通過管道與空氣壓縮泵連接，該管道上設有氣壓表，空氣壓縮泵上設有反應氣體回收口，中間管道上設有單向氣閥，空氣壓縮泵設有空氣入口。本發明可有效降低有機廢水的COD，提高BOD/COD，有利於生化降解，可實現難降解有機廢水達標排放甚至循環利用，節能且處理成本低。
文檔編號C02F1/32GK101565228SQ20091005248
公開日2009年10月28日 申請日期2009年6月4日 優先權日2009年6月4日
發明者劉克富, 趙海洋, 劍 邱 申請人:復旦大學