專利名稱：用于水處理的液體電極沿面放電等離子體反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于水處理的放電等離子體反應(yīng)器，具體涉及用于水處理的液體電 極沿面放電等離子體反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
大氣壓下放電等離子體可產(chǎn)生一些氧化活性很強(qiáng)的物質(zhì)，如羥基自由基OH、臭氧03 和原子氧O等，能夠?qū)鹘y(tǒng)方法如生化法、化學(xué)法和物理法難處理廢水進(jìn)行有效處理， 尤其是毒性有機(jī)廢水、印染廢水和菌藻。目前，放電等離子體水處理反應(yīng)器，主要有三 種形式，即純液相放電等離子體、氣液兩相混合的放電等離子體和水面上方的氣相放電 等離子體反應(yīng)器。液相和氣液兩相混合的放電等離子體反應(yīng)器，由于被處理水體存在于 電極之間，水體的電導(dǎo)率導(dǎo)電性能對放電等離子體狀態(tài)和活性物質(zhì)生成有很大的影響， 尤其是對高電導(dǎo)率導(dǎo)電性好的水體處理效果差，而且，由于放電電極在水中，電極腐蝕 問題影響放電等離子體運(yùn)行狀態(tài)和處理效果，同時(shí)也影響反應(yīng)器的運(yùn)行壽^^。水面上方 放電等離子體反應(yīng)器，雖然放電是在氣相環(huán)境中發(fā)生，受水體電導(dǎo)率影響小，但是放電 等離子體產(chǎn)生的活性物質(zhì)向被處理水體中擴(kuò)散效率和作用水體的厚度都受到限制，影晌 水處理效果。雖然，水中介質(zhì)阻擋放電等離子體反應(yīng)器可以克服水體電導(dǎo)率影響，但是， 水中介質(zhì)阻擋放電等離子體發(fā)生、活性物質(zhì)產(chǎn)生和水處理效率還是存在一些缺點(diǎn)。臭氧 發(fā)生器自研制成功以來，已在水處理領(lǐng)域成熟應(yīng)用，但是，由于臭氧生成反應(yīng)過程是放 熱反應(yīng)，導(dǎo)致臭氧發(fā)生器在工作過程中溫度升高，減少臭氧的產(chǎn)生量，因此臭氧發(fā)生器 設(shè)計(jì)時(shí)必須有冷卻系統(tǒng)以控制溫度，從而造成臭氧發(fā)生器的設(shè)備成本和運(yùn)行成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種用于水處理的液體電極沿面放電等離子體反應(yīng)器，該反應(yīng)器 具有結(jié)構(gòu)簡單，水處理效果高， 一次性投資少，運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，用于水處理的液體電極沿面放電等離子體反應(yīng)器，由盛水槽、放電 電極系統(tǒng)和廢水區(qū)域組成，盛水槽中央是放電電極系統(tǒng)，放電電極系統(tǒng)的絕緣介質(zhì)管周圍是 被處理的廢水，其中盛水槽是金屬、有機(jī)材料和鋼筋混凝土材料制成，放電電極系統(tǒng)內(nèi)部的 高壓放電電極與交流高壓電源的高壓端子連接，廢水作為液體電極與交流高壓電源的低壓端 子連接，或者廢水的液體電極和交流高壓電源的低壓端子同時(shí)與接地線連接構(gòu)成回路。放電 電極系統(tǒng)是由多根內(nèi)部安裝高壓放電電極的絕緣介質(zhì)管并聯(lián)安裝在框架上，高壓放電電極采 用螺線管形狀金屬絲帶、金屬網(wǎng)孔或者梳狀金屬帶等結(jié)構(gòu)內(nèi)襯在絕緣介質(zhì)管內(nèi)壁上，要求緊密接觸；在盛水槽內(nèi)壁上安裝接線端子，形狀可以設(shè)計(jì)成球體、平板或者環(huán)形帶，廢水通過 接線端子和導(dǎo)線與交流高壓電源的低壓端子相連，交流高壓電源的接地端與地線相連，或者 盛水槽的接線端子與地線相連，交流高壓電源的低壓端子與地線相連構(gòu)成回路；絕緣介質(zhì)管 采用陶瓷、石英玻璃或云母等絕緣性好的材料，絕緣介質(zhì)管上端口是曝氣氣體入口，下端口 連接曝氣頭，曝氣氣體從入口進(jìn)入到絕緣介質(zhì)管內(nèi)部，從曝氣頭噴出。當(dāng)在高壓放電電極和 液體電極之間施加交流高壓時(shí)，在絕緣介質(zhì)管內(nèi)壁上產(chǎn)生沿面放電等離子體，曝氣氣體先經(jīng) 過沿面放電等離子體區(qū)域作用，生成活性物質(zhì)混入曝氣氣體中，使曝氣氣體轉(zhuǎn)變成活性氣體， 然后活性氣體再經(jīng)過曝氣頭噴出進(jìn)入盛7K糟的被處理廢水中，氧化降解水中的有機(jī)物和菌藻， 實(shí)現(xiàn)水處理；沿面放電等離子體伴隨強(qiáng)的放電流光產(chǎn)生，流光中含有紫外和可見區(qū)域的光， 當(dāng)絕緣介質(zhì)管采用透光性能高的材料時(shí)，如石英玻璃，絕緣介質(zhì)管內(nèi)壁上沿面放電等離子體 的流光輻射到盛水槽的被處理廢水，沿面放電等離子體流光作為光源，誘發(fā)光解和光催化 反應(yīng)過程，提高水處理效果。 '
本發(fā)明的有益效果是，結(jié)構(gòu)簡單，水處理效果高， 一次性投資少，運(yùn)行費(fèi)用低。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
圖1是本發(fā)明的用于水處理的液體電極沿面放電等離子體水處理反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明的反應(yīng)器的螺線管狀高壓放電電極的放電電極系統(tǒng)示意圖。 圖3是本發(fā)明的反應(yīng)器的網(wǎng)孔狀高壓放電電極的放電電極系統(tǒng)示意圖。 圖4是本發(fā)明的反應(yīng)器的梳狀高壓放電電極的放電電極系統(tǒng)示意圖。 圖5是本發(fā)明的實(shí)施例的水處理系統(tǒng)示意圖。
圖中1、放電電極系統(tǒng)，2、高壓放電電極，3、絕緣介質(zhì)管，4、盛水槽，5、絕緣 子，6、接線端子，7、氣體均流板，8、曝氣頭，9、高壓電纜，10、氣體入口， 11、鼓 風(fēng)機(jī)，12、管路，13、氣相區(qū)域，14、廢水區(qū)域。
具體實(shí)施例方式
如附圖所示本發(fā)明主要有由盛水槽4、放電電極系統(tǒng)1和廢水區(qū)域14組成，放電電
極系統(tǒng)1放置于盛水槽4的中央。放電電極系統(tǒng)l由多根內(nèi)襯高壓放電電極2的絕緣介質(zhì) 管3并聯(lián)構(gòu)成，高壓放電電極2采用螺線管狀金屬絲金屬帶、金屬網(wǎng)或者梳狀金屬帶等 結(jié)構(gòu)緊密安裝在絕緣介質(zhì)管3的內(nèi)壁上，絕緣介質(zhì)管3采用絕緣強(qiáng)度高的陶瓷材料、石 英玻璃或云母，在每根絕緣介質(zhì)管3上端口處安裝絕緣子5，絕緣子5上有氣體進(jìn)口和 高壓電纜9引出口，下端口連接曝氣頭8，高壓電纜9一端連接高壓放電電極2，另一端 與交流高壓電源的高壓端子相連，所有的絕緣介質(zhì)管安裝在放電電極系統(tǒng)的框架上；放電電極系統(tǒng)1安裝在盛水槽4中央，安裝方式可采用固定式安裝和垂直升降式安裝，盛 水槽4內(nèi)壁上安裝接線端子6，接線端子6的形狀可以是球體、平板或者環(huán)形帶，接線 端子6是不銹鋼等金屬材料，廢水充滿于放電電極系統(tǒng)1周圍，并通過接線端子6和導(dǎo) 線與交流高壓電源的低壓端子相連，或者接線端子6和交流高壓電源的低壓端子同時(shí)與 接地線相連，盛水槽4的材料可以是金屬、有機(jī)材料和鋼筋混凝土；反應(yīng)器整體分為兩 個(gè)空間區(qū)域，即絕緣介質(zhì)管3內(nèi)部的氣體區(qū)域13和絕緣介質(zhì)管3外部的廢水區(qū)域14， 氣體區(qū)域也是沿面放電等離子體區(qū)域，而液體區(qū)域除了起到液體電極作用以外，還能夠 控制絕緣介質(zhì)管溫度，使放電產(chǎn)生活性物質(zhì)生成量穩(wěn)定；曝氣的氣體由鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生進(jìn)入 氣體入口 10，經(jīng)過氣體均流板7進(jìn)入每根絕緣介質(zhì)管3氣體入口，最后從曝氣頭7排出 進(jìn)入廢水2中；當(dāng)在放電電極系統(tǒng)1的高壓放電電極2和盛水槽4內(nèi)壁上的接線端子6 之間施加交流高壓時(shí)，在絕緣介質(zhì)管3的內(nèi)壁上產(chǎn)生沿面放電等離子體，曝氣的氣體通 過等離子體時(shí)產(chǎn)生臭氧、原子氧等活性物質(zhì)，轉(zhuǎn)變成活性氣體從曝氣頭8噴出進(jìn)入廢水 中，活性物質(zhì)和廢水中有機(jī)物和細(xì)菌、藻類等物質(zhì)發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，處理廢水，排出 的廢氣可以通過管路收集二次利用。同時(shí)，沿面放電等離子體伴隨i夂電流光產(chǎn)生，當(dāng)絕 緣介質(zhì)管3采用透光性能高的材料時(shí)，如石英玻璃，絕緣介質(zhì)管3內(nèi)壁上沿面放電等離 子體的流光可以輻射到被處理廢水，沿面放電等離子體流光作為光源，誘發(fā)光解和光催 化反應(yīng)過程，提高水處理效果。
由于本發(fā)明的放電電極系統(tǒng)1是工作氣相狀態(tài)，換句話說就是絕緣介質(zhì)管3內(nèi)部必 須保證氣相環(huán)境，因此本發(fā)明反應(yīng)器的運(yùn)行程序根據(jù)放電電極系統(tǒng)1安裝在盛水槽4中 方式不同有兩種
當(dāng)放電電極系統(tǒng)1是固定安裝在盛水槽4中時(shí)，開機(jī)程序是首先曝氣氣體由鼓風(fēng)機(jī) 產(chǎn)生，進(jìn)入放電電極系統(tǒng)1的氣體入口 IO通過氣體均流板7分別進(jìn)入每根絕緣介質(zhì)管3， 從曝氣頭8排出，第二步向盛水槽4內(nèi)部進(jìn)水，待水位達(dá)到規(guī)定的高度，第三歩讓交流 高壓電源給反應(yīng)器供電，調(diào)節(jié)電壓輸出到反應(yīng)器正常工作狀態(tài)，用句簡單話表示開機(jī)流 程就是曝氣-布水-加電；停機(jī)程序是首先停止高壓電源給放電電極系統(tǒng)1供電，然后將 盛水槽4中水排出，最后鼓風(fēng)機(jī)停止供氣，以待下次工作，用句簡單話表示停機(jī)流程就 是停電-排水-停氣-待機(jī)。
當(dāng)放電電極系統(tǒng)1采用垂直升降方式安裝盛水槽4中時(shí)，開機(jī)程序是首先將盛水槽 4布水到規(guī)定高度，第二步鼓風(fēng)機(jī)給放電電極系統(tǒng)1鼓氣，第三步通過升降機(jī)將放電電 極系統(tǒng)1放置于盛水槽4的廢水中，最后讓交流高壓電源給放電電極系統(tǒng)1供電，調(diào)節(jié) 電壓輸出到反應(yīng)器正常工作狀態(tài)，用句簡單話表示開機(jī)流程就是布水-曝氣-降機(jī)-加電；停機(jī)程序是首先是停止高壓電源給放電電極系統(tǒng)1供電，然后通過升降機(jī)將放電電極系 統(tǒng)1從盛水槽4提升到規(guī)定位置原位，第三步，鼓風(fēng)機(jī)停止給放電電極系統(tǒng)1供氣，最 后排放盛水槽4中的廢水，以待下次工作，用句簡單話表示停機(jī)流程就是停電-提機(jī)-停 氣-排水-待機(jī)。
反應(yīng)器運(yùn)行可采用間歇式或連續(xù)式運(yùn)行。所謂間歇式就是反應(yīng)器進(jìn)水完成后，反應(yīng) 器運(yùn)行，達(dá)到運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)后排水，進(jìn)行下次水處理。所謂連續(xù)式就是廢水在反應(yīng)器連續(xù)通 過，調(diào)整流量，保證出水達(dá)到要求。下面給出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例
本發(fā)明實(shí)施例中的反應(yīng)器如圖3所示，放電電極系統(tǒng)1是一個(gè)單管的絕緣介質(zhì)管3， 絕緣介質(zhì)管的內(nèi)徑30 mm，外徑35 mm，有效放電長度為400 mm,高壓放電電極2是在 絕緣介質(zhì)管3內(nèi)壁上安裝直徑1. 25 mm細(xì)的不銹鋼絲，繞成螺距為20 mm的螺線管形狀， 高壓放電電極2通過高壓電纜和交流高壓電源的高壓端子連接；絕緣介質(zhì)管3下端口直 接連接曝氣頭；盛水槽4采用有機(jī)玻璃管，內(nèi)徑80 mm，外徑90 mm，長740 mm，在盛 水槽內(nèi)壁上安裝不銹鋼圓環(huán)作為接線端子6，廢水通過接線端子6和交流高壓電源的低 壓端子連接；空氣為曝氣氣體，由鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)氣，通過管路進(jìn)入絕緣介質(zhì)管3從曝氣頭排 出進(jìn)入廢水中。應(yīng)用本發(fā)明實(shí)例的反應(yīng)器處理實(shí)驗(yàn)室配制的陽離子紅染料廢水，當(dāng)廢水 濃度為13.3mg/L，色度約200，水量為1. 5 L，交流高壓電源輸出電壓為6. 5 kV，頻率 為7kHZ，功率為60W，及應(yīng)器運(yùn)行16分鐘，廢水的脫色率接近100%,色度降到約為O。
權(quán)利要求
1、用于水處理的液體電極沿面放電等離子體反應(yīng)器，其特征在于，主要由盛水槽(4)、放電電極系統(tǒng)(1)和廢水區(qū)域(14)組成，放電電極系統(tǒng)(1)放置于盛水槽(4)的中央，廢水存在于放電電極系統(tǒng)(1)的絕緣介質(zhì)管(3)周圍，放電電極系統(tǒng)(1)由絕緣介質(zhì)管(3)并聯(lián)安裝在框架上，高壓放電電極(2)緊密安裝在絕緣介質(zhì)管(3)內(nèi)壁上，并與高壓電源的高壓端子連接，廢水作為液體電極與電源的低壓端子連接，或者廢水的液體電極和電源的低壓端子同時(shí)與地線連接；緣介質(zhì)管(3)內(nèi)部是氣體區(qū)域，曝氣氣體從放電電極系統(tǒng)(1)的絕緣介質(zhì)管(3)上端口進(jìn)入，從下端口的曝氣頭(8)噴出進(jìn)入廢水。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水處理的液體電極沿面放電等離子體反應(yīng)器，其特征在于， 所述的曝氣氣體先經(jīng)過沿面放電等離子體區(qū)域，轉(zhuǎn)變成活性氣體，然后活性氣體再經(jīng)過曝氣 頭(8)噴出進(jìn)入廢水，處理廢水。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于水處理的液體電極沿面放電等離子體反應(yīng)器，其特征 在于，所述的絕緣介質(zhì)管(3)為陶瓷、石英玻璃或云母。.
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水處理的液體電極沿面放電等離子體反應(yīng)器，其特征在于， 所述的放電電極系統(tǒng)(1)的高壓放電電極(2)采用螺線管狀金屬絲、金屬網(wǎng)孔或者梳狀金 屬帶結(jié)構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水處理的液體電極沿面放電等離子體反應(yīng)器，其特征在于， 所述的盛水槽由金屬、有機(jī)材料或鋼筋混凝土材料制成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于水處理的液體電極沿面放電等離子體反應(yīng)器，其特征在 于，所述的絕緣介質(zhì)管是透光性能高的石英玻璃介質(zhì)時(shí)，沿面放電等離子體流光是光化學(xué)和 光催化反應(yīng)過程的光源。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于水處理的液體電極沿面放電等離子體反應(yīng)器，由盛水槽、放電電極系統(tǒng)和廢水區(qū)域組成，放電電極系統(tǒng)放置于盛水槽的中央，廢水存在于放電電極系統(tǒng)的絕緣介質(zhì)管周圍，放電電極系統(tǒng)與交流高壓電源的高壓端子連接，廢水作為液體電極與電源的低壓端子連接，或者液體電極與電源的低壓端子同時(shí)與地線連接，曝氣氣體從放電電極系統(tǒng)的絕緣介質(zhì)管上端口進(jìn)入，從下端口的曝氣頭噴出進(jìn)入廢水。當(dāng)電源供電時(shí)，在介質(zhì)管內(nèi)壁上產(chǎn)生沿面放電等離子體，曝氣氣體通過時(shí)生成活性物質(zhì)，活性物質(zhì)降解水中污染物處理水；本發(fā)明的有益效果是，結(jié)構(gòu)簡單，水處理效果高，一次性投資少，運(yùn)行費(fèi)用低。
文檔編號C02F1/46GK101434428SQ20081022925
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者燮 全, 彥 吳, 張丹丹, 杰 李, 娜 魯 申請人:大連理工大學(xué)