專利名稱：等離子體臭氧發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理的臭氧發(fā)生器，用于江河水、富營養(yǎng)化的湖泊水體、工業(yè)廢水或城市生活污水處理工程中的殺菌、消毒、凈化和對有機(jī)物的降解。
背景技術(shù)：
目前的國內(nèi)外的臭氧凈化處理裝置，都采用四級系統(tǒng)1、臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧的系統(tǒng)；2、運送臭氧的一套傳輸系統(tǒng)；3、將臭氧噴射進(jìn)水中的臭氧噴射系統(tǒng)；4、臭氧與被處理水發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)裝置。這種處理系統(tǒng)的不足之處在于一是損失很大一部分臭氧，二是系統(tǒng)中的任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將造成該系統(tǒng)的癱瘓。
發(fā)明專利公開號為CN1046317A，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“電液壓脈沖工業(yè)廢水處理裝置”。該裝置包括調(diào)壓變壓器、高壓變壓器、高壓硅堆、限流電阻、電容器、空氣開關(guān)、反應(yīng)器，其中反應(yīng)器內(nèi)安裝了正、負(fù)尖狀電極(如圖7所示)。該裝置將兩根電源線分別與調(diào)壓變壓器的兩個輸入端連接，調(diào)壓變壓器的兩個輸出端分別與高壓變壓器的兩個輸入端連接，高壓變壓器的兩個輸出端中的接地端接地，另一端與高壓硅堆的正極相連，高壓磚堆的負(fù)極與限流電阻的一端相連，限流電阻的另一端分別與空氣開關(guān)的一端和電容器的一端相連，空氣開關(guān)的另一端連接反應(yīng)器中的一正極尖狀電極，電容器的另一端接地，反應(yīng)器中的另一負(fù)極尖狀電極接地。該裝置的缺點是能耗大、噪聲大，沒有臭氧產(chǎn)生，整個電路沒有自我保護(hù)能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種等離子體臭氧發(fā)生器。該發(fā)生器將高壓脈沖在水中放電與具有強(qiáng)氧化性的臭氧緊密結(jié)合起來，在放電的瞬間它們同時作用于水，進(jìn)一步提高了對水的殺菌、消毒和凈化以及對有機(jī)廢水的降解能力，大幅度地降低能耗和噪聲。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種等離子體臭氧發(fā)生器，包括電抗器、調(diào)壓變壓器、高壓變壓器、高壓硅堆、空氣開關(guān)、反應(yīng)器、電容器、限流電阻、隔離開關(guān)，其特征在于該發(fā)生器電源線的火線與一個電抗器的一端串聯(lián)，該電抗器的另一端與調(diào)壓變壓器的一個輸入端連接，電源線的零線與調(diào)壓變壓器的另一輸入端連接，調(diào)壓變壓器的兩個輸出端分別與高壓變壓器的兩個輸入端連接，高壓變壓器的一輸出端與一個高壓硅堆的負(fù)極、一個空氣開關(guān)的一端、另一個電抗器的一端、反應(yīng)器上的各板式電極的一端連接后接地，一個限流電阻的一端與一個電容器的一端串聯(lián)后，一個限流電阻的另一端與高壓變壓器的另一輸出端連接，電容器的另一端與隔離開關(guān)的一端連接，該隔離開關(guān)的另一端與一個高壓硅堆的正極和另一個高壓硅堆的負(fù)極連接，另一個限流電阻的一端與另一個高壓硅堆的正極連接，另一個限流電阻的另一端與一空氣開關(guān)的另一端和另一個電容器的一端連接，另一電容器另一端與另一個電抗器的另一端和另一個空氣開關(guān)的一端連接，另一個空氣開關(guān)的另一端與反應(yīng)器上的各噴嘴電極的一端連接，各板式電極和各噴嘴電極的一端密封可拆卸連接在反應(yīng)器上，各板式電極的板端和與各板式電極的板端對應(yīng)相對的各噴嘴電極的噴嘴端位于反應(yīng)器內(nèi)，每一板式電極由導(dǎo)電金屬桿和位于該導(dǎo)電金屬桿一端的導(dǎo)電金屬板組成，每一噴嘴電極包括導(dǎo)電金屬管和與該導(dǎo)電金屬管一端密封固定連接的導(dǎo)電金屬噴嘴，位于反應(yīng)器內(nèi)的噴嘴電極段上套有絕緣套，導(dǎo)電金屬管的外直徑為10～15mm，內(nèi)直徑為4～7mm，導(dǎo)電金屬噴嘴內(nèi)有一同軸圓孔和錐角為10°～26°的錐孔組成的通孔，噴嘴的錐孔端外形為錐臺體，該錐臺體端面面積為25～35mm2，錐臺體端面上的錐孔直徑為1.5～2.5mm，每一導(dǎo)電金屬板的面積為對應(yīng)相對的噴嘴電極錐孔端錐臺體面積的80～120倍，板的厚度為5～8mm；當(dāng)該發(fā)生器工作時，通過每一噴嘴電極內(nèi)的通孔向反應(yīng)器內(nèi)對應(yīng)的導(dǎo)電金屬板上噴空氣或氧氣，每一電抗器的電感為1～50H，調(diào)壓變壓器的輸出電壓為80～220V或80～380V，高壓變壓器的輸出電壓為60～100kV，每一限流電阻的電阻值為75kΩ～2MΩ，每一電容器的容量為2000～7000pF，隔離開關(guān)能承受的電壓為150kV～200kV，每一高壓硅堆的擊穿電壓為150～200kV，每一空氣開關(guān)的間距為30～85mm，反應(yīng)器內(nèi)各噴嘴電極的噴嘴端面與其對應(yīng)相對的各板式電極的板面間的距離為20～50mm，每一噴嘴電極和與之對應(yīng)相對的板式電極的放電電壓為60～80kV，放電頻率為40～80次/min。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)發(fā)明目的當(dāng)各板式電極和噴嘴電極在反應(yīng)器中進(jìn)行脈沖放電時，產(chǎn)生沖擊波、強(qiáng)紫外線、高溫、高壓、空化流和大量自由基，由于空氣或氧氣噴射進(jìn)等離子體通道內(nèi)，產(chǎn)生大量臭氧，在它們瞬間聯(lián)合作用下完成殺滅病菌以及對有機(jī)物降解，同時與現(xiàn)有的臭氧處理系統(tǒng)相比能夠降低能耗和噪聲。
本發(fā)明具有以下技術(shù)效果1、本發(fā)明不僅具有水中高壓脈沖放電所產(chǎn)生的各種功能高溫、高壓、強(qiáng)紫外線、空化流、強(qiáng)磁場、沖擊波、大量自由基、超臨界水等，而且能直接在水體中高效、快捷地產(chǎn)生臭氧，將電液壓脈沖與臭氧緊密結(jié)合起來，大大提高了對水體的殺菌、消毒和對有機(jī)廢水的降解能力，克服了目前臭氧處理水體運營費用高和處理效果不好等缺點，它可廣泛用于水的殺菌、消毒、凈化。實驗表明本發(fā)明對于球狀細(xì)菌、鏈狀細(xì)菌和桿狀細(xì)菌的殺滅率高達(dá)90％以上，特別是對于大腸桿菌的殺滅率達(dá)到了95～98％，其殺菌、消毒效果非常好。
2、本發(fā)明與現(xiàn)有的電液壓脈沖工業(yè)廢水處理裝置相比在電路方面，調(diào)壓變壓器與配電盤之間串聯(lián)一個電抗器可以對整個電路和配電盤加以保護(hù)，電容器的容量可以大大減小節(jié)約成本，放電噪聲可以降到60分貝以下，與反應(yīng)器并聯(lián)的電抗器與放電電容器形成LC振蕩回路可以加速電容器的充電過程。此外，通過此電路可以用很小的輸入電壓就可得到很高的輸出電壓。
3、本發(fā)明與目前的臭氧處理系統(tǒng)相比在能耗方面，當(dāng)從噴嘴電極噴射氧氣時，能耗為8～10KWh/kgO3；當(dāng)噴射空氣時，能耗為13～15KWh/kgO3，目前國內(nèi)外現(xiàn)有的臭氧發(fā)生器所需要的能耗為20～22KWh/kgO3，相比之下本發(fā)明裝置節(jié)約能耗30％以上。
4、臭氧的產(chǎn)生和反應(yīng)均在反應(yīng)器的水中完成，其處理能力的適應(yīng)性強(qiáng)，它可根據(jù)用戶需要，在反應(yīng)器內(nèi)配置幾對或幾十對或幾百對相同的噴嘴電極和板式電極，以滿足用戶需要的臭氧量，從每小時處理幾噸水到幾千噸水。


圖1為等離子體臭氧發(fā)生器的電原理圖，圖2為反應(yīng)器內(nèi)共有6對相同的板式電極和噴嘴電極時的裝配主剖視圖，圖3為圖2的俯視圖，圖4為一個噴嘴電極的主剖視圖，圖5為一個板式電極的主視6為圖5的俯視7為現(xiàn)有的電液壓脈沖工業(yè)廢水處理裝置的電原理圖，在圖1至圖7中1-電抗器 2-調(diào)壓變壓器 3-高壓變壓器4-高壓硅堆 5-空氣開關(guān) 6-電抗器7-板式電極 8-反應(yīng)器殼體 9-噴嘴電極9-1-導(dǎo)電金屬管 9-2-絕緣套 9-3-噴嘴10-空氣開關(guān) 11-電容器 12-限流電阻13-高壓硅堆 14-隔離開關(guān)15-電容器16-限流電阻 17-電源線 18-電源線19-電源線20-電源線 21-電源線22-電源線23-調(diào)壓變壓器 24-高壓變壓器25-高壓硅堆 26-限流電阻27-電容器28-空氣開關(guān) 29-正尖狀電極 30-反應(yīng)器殼體31-負(fù)尖狀電極圖2中反應(yīng)器左邊的水平箭頭表示處理前水流入反應(yīng)器內(nèi)的通道圖2中反應(yīng)器右邊的水平箭頭表示處理后水流出反應(yīng)器的通道圖2中反應(yīng)器底部的垂直向上的箭頭表示通過噴嘴電極向反應(yīng)器內(nèi)噴入空氣或氧氣
具體實施例方式在附圖1中，一種等離子體臭氧發(fā)生器，包括電抗器、調(diào)壓變壓器、高壓變壓器、高壓硅堆、空氣開關(guān)、反應(yīng)器、電容器、限流電阻、隔離開關(guān)，其特征在于該發(fā)生器電源線的火線與一個電抗器的一端串聯(lián)，該電抗器的另一端與調(diào)壓變壓器的一個輸入端連接，電源線的零線與調(diào)壓變壓器的另一輸入端連接，調(diào)壓變壓器的兩個輸出端分別與高壓變壓器的兩個輸入端連接，高壓變壓器的一輸出端與一個高壓硅堆的負(fù)極、一個空氣開關(guān)的一端、另一個電抗器的一端、反應(yīng)器上的各板式電極的一端連接后接地，一個限流電阻的一端與一個電容器的一端串聯(lián)后，一個限流電阻的另一端與高壓變壓器的另一輸出端連接，電容器的另一端與隔離開關(guān)的一端連接，該隔離開關(guān)的另一端與一個高壓硅堆的正極和另一個高壓硅堆的負(fù)極連接，另一個限流電阻的一端與另一個高壓硅堆的正極連接，另一個限流電阻的另一端與一空氣開關(guān)的另一端和另一個電容器的一端連接，另一電容器另一端與另一個電抗器的另一端和另一個空氣開關(guān)的一端連接，另一個空氣開關(guān)的另一端與反應(yīng)器上的各噴嘴電極的一端連接，各板式電極和各噴嘴電極的一端密封可拆卸連接在反應(yīng)器上，各板式電極的板端和與各板式電極的板端對應(yīng)相對的各噴嘴電極的噴嘴端位于反應(yīng)器內(nèi)，每一板式電極由導(dǎo)電金屬桿和位于該導(dǎo)電金屬桿一端的導(dǎo)電金屬板組成，每一噴嘴電極包括導(dǎo)電金屬管和與該導(dǎo)電金屬管一端密封同定連接的導(dǎo)電金屬噴嘴，位于反應(yīng)器內(nèi)的噴嘴電極段上套有絕緣套，導(dǎo)電金屬管的外直徑為10～15mm，內(nèi)直徑為4～7mm，導(dǎo)電金屬噴嘴內(nèi)有一同軸圓孔和錐角為10°～26°的錐孔組成的通孔，噴嘴的錐孔端外形為錐臺體，該錐臺體端面面積為25～35mm2，錐臺體端面上的錐孔直徑為1.5～2.5mm，每一導(dǎo)電金屬板的面積為對應(yīng)相對的噴嘴電極錐孔端錐臺體面積的80～120倍，板的厚度為5～8mm；當(dāng)該發(fā)生器工作時，通過每一噴嘴電極內(nèi)的通孔向反應(yīng)器內(nèi)對應(yīng)的導(dǎo)電金屬板上噴空氣或氧氣，每一電抗器的電感為1～50H，調(diào)壓變壓器的輸出電壓為80～220V或80～380V，高壓變壓器的輸出電壓為60～100kV，每一限流電阻的電阻值為75kΩ～2MΩ，每一電容器的容量為2000～7000pF，隔離開關(guān)能承受的電壓為150kV～200kV，每一高壓硅堆的擊穿電壓為150～200kV，每一空氣開關(guān)的間距為30～85mm，反應(yīng)器內(nèi)各噴嘴電極的噴嘴端面與其對應(yīng)相對的各板式電極的板面間的距離為20～50mm，每一噴嘴電極和與之對應(yīng)相對的板式電極的放電電壓為60～80kV，放電頻率為40～80次/min。
當(dāng)該發(fā)生器用于江河水的殺菌、消毒和凈化時，反應(yīng)器容積為0.3m3，安裝了4對相同的板式電極和噴嘴電極，在反應(yīng)器內(nèi)均勻排成一行，兩個電抗器的電感分別為5H、20H，每一限流電阻的阻值為1MΩ，兩個電容器的容量均為4000pF，兩個空氣開關(guān)間隙距離分別為45、70mm，反應(yīng)器內(nèi)各噴嘴電極的噴嘴端面與其對應(yīng)相對的各板式電極的板面間的距離為35mm，每一噴嘴電極和與之對應(yīng)相對的板式電極的放電電壓為65kV，放電頻率為50～70次/min，導(dǎo)電金屬管的外直徑為10mm，內(nèi)直徑為5mm，噴嘴內(nèi)錐孔的錐角為20°，噴嘴錐臺體端面面積為30mm2，端面上的錐孔直徑為1.5mm，各板式電極的導(dǎo)電金屬板的面積為噴嘴電極錐孔端錐臺體面積的100倍，板的厚度為5mm，被處理水在反應(yīng)器內(nèi)停留15～20min后流出，如果處理量大可以安裝更多對電極呈陣列分布。
當(dāng)該發(fā)生器用于處理工業(yè)廢水中的焦化廢水時，反應(yīng)器容積為0.5m3，安裝了6對相同的板式電極和噴嘴電極，在反應(yīng)器內(nèi)均勻排成兩行每行3對，兩個電抗器的電感分別為10H、35H，限流電阻的阻值為1.5MΩ，兩個電容器的容量均為6500pF，兩個空氣開關(guān)間隙距離分別為50、75mm，反應(yīng)器內(nèi)各噴嘴電極的噴嘴端面與其對應(yīng)相對的各板式電極的板面間的距離為35mm，每一噴嘴電極和與之對應(yīng)相對的板式電極的放電電壓為70kV，放電頻率為60～80次/min，導(dǎo)電金屬管的外直徑為12mm，內(nèi)直徑為6mm，噴嘴內(nèi)錐孔的錐角為26°，噴嘴錐臺體端面面積為35mm2，端面上的錐孔直徑為2mm，各板式電極的導(dǎo)電金屬板的面積為噴嘴電極錐孔端錐臺體面積的120倍，板的厚度為6mm，被處理水在反應(yīng)器內(nèi)停留15～20min后流出，如果處理量大可以安裝更多對電極呈陣列分布。
權(quán)利要求
1.一種等離子體臭氧發(fā)生器，包括電抗器、調(diào)壓變壓器、高壓變壓器、高壓硅堆、空氣開關(guān)、反應(yīng)器、電容器、限流電阻、隔離開關(guān)，其特征在于該發(fā)生器電源線的火線與一個電抗器的一端串聯(lián)，該電抗器的另一端與調(diào)壓變壓器的一個輸入端連接，電源線的零線與調(diào)壓變壓器的另一輸入端連接，調(diào)壓變壓器的兩個輸出端分別與高壓變壓器的兩個輸入端連接，高壓變壓器的一輸出端與一個高壓硅堆的負(fù)極、一個空氣開關(guān)的一端、另一個電抗器的一端、反應(yīng)器上的各板式電極的一端連接后接地，一個限流電阻的一端與一個電容器的一端串聯(lián)后，一個限流電阻的另一端與高壓變壓器的另一輸出端連接，電容器的另一端與隔離開關(guān)的一端連接，該隔離開關(guān)的另一端與一個高壓硅堆的正極和另一個高壓硅堆的負(fù)極連接，另一個限流電阻的一端與另一個高壓硅堆的正極連接，另一個限流電阻的另一端與一空氣開關(guān)的另一端和另一個電容器的一端連接，另一電容器另一端與另一個電抗器的另一端和另一個空氣開關(guān)的一端連接，另一個空氣開關(guān)的另一端與反應(yīng)器上的各噴嘴電極的一端連接，各板式電極和各噴嘴電極的一端密封可拆卸連接在反應(yīng)器上，各板式電極的板端和與各板式電極的板端對應(yīng)相對的各噴嘴電極的噴嘴端位于反應(yīng)器內(nèi)，每一板式電極由導(dǎo)電金屬桿和位于該導(dǎo)電金屬桿一端的導(dǎo)電金屬板組成，每一噴嘴電極包括導(dǎo)電金屬管和與該導(dǎo)電金屬管一端密封固定連接的導(dǎo)電金屬噴嘴，位于反應(yīng)器內(nèi)的噴嘴電極段上套有絕緣套，導(dǎo)電金屬管的外直徑為10～15mm，內(nèi)直徑為4～7mm，導(dǎo)電金屬噴嘴內(nèi)有一同軸圓孔和錐角為10°～26°的錐孔組成的通孔，噴嘴的錐孔端外形為錐臺體，該錐臺體端面面積為25～35mm2，錐臺體端面上的錐孔直徑為1.5～2.5mm，每一導(dǎo)電金屬板的面積為對應(yīng)相對的噴嘴電極錐孔端錐臺體面積的80～120倍，板的厚度為5～8mm；當(dāng)該發(fā)生器工作時，通過每一噴嘴電極內(nèi)的通孔向反應(yīng)器內(nèi)對應(yīng)的導(dǎo)電金屬板上噴空氣或氧氣，每一電抗器的電感為1～50H，調(diào)壓變壓器的輸出電壓為80～220V或80～380V，高壓變壓器的輸出電壓為60～100kV，每一限流電阻的電阻值為75kΩ～2MΩ，每一電容器的容量為2000～7000pF，隔離開關(guān)能承受的電壓為150kV～200kV，每一高壓硅堆的擊穿電壓為150～200kV，每一空氣開關(guān)的間距為30～85mm，反應(yīng)器內(nèi)各噴嘴電極的噴嘴端面與其對應(yīng)相對的各板式電極的板面間的距離為20～50mm，每一噴嘴電極和與之對應(yīng)相對的板式電極的放電電壓為60～80kV，放電頻率為40～80次/min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體臭氧發(fā)生器，其特征在于當(dāng)該發(fā)生器用于江河水的殺菌、消毒和凈化時，反應(yīng)器容積為0.3m3，安裝了4對相同的板式電極和噴嘴電極，在反應(yīng)器內(nèi)均勻排成一行，兩個電抗器的電感分別為5H、20H，每一限流電阻的阻值為1MΩ，兩個電容器的容量均為4000pF，兩個空氣開關(guān)間隙距離分別為50、75mm，反應(yīng)器內(nèi)各噴嘴電極的噴嘴端面與其對應(yīng)相對的各板式電極的板面間的距離為35mm，每一噴嘴電極和與之對應(yīng)相對的板式電極的放電電壓為65kV，放電頻率為50～70次/min，導(dǎo)電金屬管的外直徑為10mm，內(nèi)直徑為5mm，噴嘴內(nèi)錐孔的錐角為20°，噴嘴錐臺體端面面積為30mm2，端面上的錐孔直徑為1.5mm，各板式電極的導(dǎo)電金屬板的面積為噴嘴電極錐孔端錐臺體面積的100倍，板的厚度為5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體臭氧發(fā)生器，其特征在于當(dāng)該發(fā)生器用于處理工業(yè)廢水中的焦化廢水時，反應(yīng)器容積為0.5m3，安裝了6對相同的板式電極和噴嘴電極，在反應(yīng)器內(nèi)均勻排成兩行每行3對，兩個電抗器的電感分別為10H、35H，限流電阻的阻值為1.5MΩ，兩個電容器的容量均為6500pF，兩個空氣開關(guān)間隙距離分別為50、75mm，反應(yīng)器內(nèi)各噴嘴電極的噴嘴端面與其對應(yīng)相對的各板式電極的板面間的距離為35mm，每一噴嘴電極和與之對應(yīng)相對的板式電極的放電電壓為70kV，放電頻率為60～80次/min，導(dǎo)電金屬管的外直徑為12mm，內(nèi)直徑為6mm，噴嘴內(nèi)錐孔的錐角為26°，噴嘴錐臺體端面面積為35mm2，端面上的錐孔直徑為2mm，各板式電極的導(dǎo)電金屬板的面積為噴嘴電極錐孔端錐臺體面積的120倍，板的厚度為6mm。
全文摘要
一種等離子體臭氧發(fā)生器涉及水處理的臭氧發(fā)生器，用于江河水、富營養(yǎng)化的湖泊水體、工業(yè)廢水或城市生活污水處理工程中的殺菌、消毒、凈化和對有機(jī)物的降解。本發(fā)明包括電抗器、調(diào)壓變壓器、高壓變壓器、高壓硅堆、空氣開關(guān)、反應(yīng)器、電容器、限流電阻、隔離開關(guān)，其中反應(yīng)器內(nèi)成對地安裝了噴嘴電極和與噴嘴電極對應(yīng)相對的板式電極。本發(fā)明將水中高壓脈沖放電所產(chǎn)生的各種功能高溫、高壓、強(qiáng)紫外線、空化流、強(qiáng)磁場與臭氧緊密結(jié)合起來，對水體的殺菌、消毒更加徹底，對有機(jī)廢水的降解率大大提高，克服了目前臭氧處理水體運營費用高和處理效果不好等缺點，比目前的臭氧處理系統(tǒng)所需要的能耗降低30％以上。
文檔編號C01B13/11GK1944240SQ200610054528
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月26日
發(fā)明者廖振方, 楊勝凡 申請人:重慶大學(xué)