專利名稱：一種基于等離子體的水處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理技術(shù)，具體是一種基于等離子體的水處理的方法。
背景技術(shù)：
隨著污染日趨嚴重，水環(huán)境質(zhì)量惡化趨勢進一步發(fā)展，使得傳統(tǒng)水處理方法受到更嚴峻的挑戰(zhàn)。不斷增加的工業(yè)廢水，正成為水質(zhì)污染的第一殺手。隨著水中有機污染物增多，飲用水中一貫采用的氯化消毒法產(chǎn)生的具有“三致”作用的有機鹵化物的數(shù)量及種類不斷增加，開始嚴重威脅人類的健康。電工技術(shù)已滲透到環(huán)境保護領(lǐng)域，尤其是高電壓脈沖放電水處理由于下述特點正成為國內(nèi)外的研究熱點。強脈沖放電所產(chǎn)生的等離子體具有高密度儲存能和高膨脹效應(yīng)，能形成強烈的熱能、膨脹壓力熱能、光能、聲能及輻射能力，進而在水中產(chǎn)生各種游離基，這些活性游離基可 以破壞工業(yè)廢水中的有害成份?，F(xiàn)有的利用放電等離子體對污水進行處理的方法和技術(shù)中，大多數(shù)是在氣體中放電產(chǎn)生等離子體，然后將含有臭氧等的氣體充入水中，由于放電氣體中大部分活性粒子的壽命很短，其氧化作用無法得到充分利用。另外，這些方法中，放電電壓不是加在水上，高電壓對水中雜質(zhì)的活化、極化和中性化作用并不產(chǎn)生很大影響，從而導(dǎo)致了這些方法水處理效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種氧化充分、處理效率高的基于等離子體的水處理的方法。為實現(xiàn)該技術(shù)目的，本發(fā)明的方案是一種基于等離子體的水處理的方法，包括用于存儲和處理污水的反應(yīng)器、高壓電源和高壓電極，利用高壓電源產(chǎn)生交流高壓后，通過高壓電極直接對污水負載進行放電，放電產(chǎn)生高溫高壓的等離子體；該等離子體含有大量的離子以及OH自由基粒子，使在等離子體通道內(nèi)的有機物分子被高溫完全熱解或在自由基的作用下發(fā)生高級氧化而化學(xué)降解。作為優(yōu)選方案，所述高壓電極為容器結(jié)構(gòu)，該容器與污水液面接觸，該容器的底部邊緣與液面存在氣隙，氣隙中的電子從電場中獲得能量通過碰撞使周圍的原子和分子電離，氣隙中的氣體被擊穿；容器作為絕緣介質(zhì)，限制放電電流自由增長，使氣隙中發(fā)生介質(zhì)阻擋放電，在放電期間氣隙上的電壓近似保持恒定。作為優(yōu)選，所述容器可以是玻璃、陶瓷、三氧化二鋁三氧化二鋁或聚四氟乙烯中的任一種材質(zhì)制成。作為優(yōu)選方案，所述反應(yīng)器內(nèi)均布有至少一個以上的高壓電極，使高壓放電產(chǎn)生的能量均勻分布在反應(yīng)器中。本發(fā)明的水處理方法，能有效的去除水中所含的物理、化學(xué)和微生物等污染物，處理成本低廉，尤其是針對水中高濃度有機物的去除效果明顯。此外，本發(fā)明還具有放電電壓平穩(wěn)，處理均勻，安全可靠的優(yōu)點，提高水處理效率的同時，極大的減少了能耗。
具體實施例方式一種基于等離子體的水處理的方法，包括用于存儲和處理污水的反應(yīng)器、高壓電源和高壓電極，利用高壓電源產(chǎn)生O 20KV的交流高壓后，通過高壓電極直接對污水負載進行放電，放電產(chǎn)生高溫高壓的等離子體；該等離子體含有大量的離子以及OH自由基粒子，使在等離子體通道內(nèi)的有機物分子被高溫完全熱解或在自由基的作用下發(fā)生高級氧化而化學(xué)降解。高壓電極為玻璃容器構(gòu)成，該玻璃容器與污水液面接觸，該容器的底部邊緣與液面存在氣隙，氣隙中的電子從電場中獲得能量通過碰撞使周圍的原子和分子電離，氣隙中的氣體被擊穿；玻璃容器作為絕緣介質(zhì)，限制放電電流自由增長，使氣隙中發(fā)生介質(zhì)阻擋放電，在放電期間氣隙上的電壓近似保持恒定。
所述反應(yīng)器內(nèi)均布有至少一個以上的高壓電極，使高壓放電產(chǎn)生的能量均勻分布在反應(yīng)器中。由于有多個高壓電極，雖然處理水量較大時電源輸出的總功率較大，但每個電極上承受的功率并不大，基本為均分，每個電極上的功率損耗也不大，由于損耗而帶來的發(fā)熱問題大大減輕。而且避免了使用單個電極情況下出現(xiàn)的離電極較遠的污水無法被處理到而引起的處理不均勻的現(xiàn)象。當(dāng)反應(yīng)器中的污水流速穩(wěn)定、液面保持恒定時，打開高頻高壓電源，高壓迅速在高壓電極和地電極之間建立。高壓電極玻璃容器的底部邊緣與液面存在氣隙，當(dāng)被處理污水的液面在一定范圍內(nèi)上下波動時，該氣隙總是存在。當(dāng)氣隙上的高頻電壓達到放電起始電壓時，氣隙中的電子從電場中獲得足夠的能量，通過碰撞使周圍的原子和分子電離，氣隙中的氣體被擊穿。由于有玻璃容器作為絕緣介質(zhì)，限制了放電電流的自由增長，因此也阻止了電極間火花和弧光的形成，氣隙中發(fā)生介質(zhì)阻擋放電。在放電期間氣隙上的電壓近似保持恒定，為放電維持電壓Ut。放電過程中，氣隙上的電壓近似保持在放電維持電壓Ut，因而，整個放電過程放電電壓能保持基本穩(wěn)定，在污水流動的實際處理場合，也可以長時間不間斷的穩(wěn)定工作。放電電壓在7 20kV間某個電壓值就能開始出現(xiàn)介質(zhì)阻擋放電現(xiàn)象。在每個高壓電極與被處理污水的界面，能看到明顯的放電現(xiàn)象，肉眼能觀察到顯著的紫色放電區(qū)域，且有大量的臭氧產(chǎn)生。在整個放電過程中，僅有連續(xù)的細微的撕撕聲的放電聲響。整個過程安全、穩(wěn)定、可靠。試驗針對高濃度的自制苯酚水樣進行了實驗。用化學(xué)需氧量(COD)作為測試指標(biāo)，用于表征污水處理的效果。實驗條件及結(jié)果分布如表I、表2所示。表I.實驗條件
電壓功率放電頻率反應(yīng)器容積水流量處理總水量處理總時間值 8kV 7kW 29kHz200Lll/s 1000L25 分鐘
表2.實驗結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種基于等離子體的水處理的方法，包括用于存儲和處理污水的反應(yīng)器、高壓電源和高壓電極，其特征在于，利用高壓電源產(chǎn)生交流高壓后，通過高壓電極直接對污水負載進行放電，放電產(chǎn)生高溫高壓的等離子體；該等離子體含有大量的離子以及OH自由基粒子，使在等離子體通道內(nèi)的有機物分子被高溫完全熱解或在自由基的作用下發(fā)生高級氧化而化學(xué)降解。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水處理的方法，其特征在于所述高壓電極為容器結(jié)構(gòu)，該容器與污水液面接觸，該容器的底部邊緣與液面存在氣隙，氣隙中的電子從電場中獲得能量通過碰撞使周圍的原子和分子電離，氣隙中的氣體被擊穿；容器作為絕緣介質(zhì)，限制放電電流自由增長，使氣隙中發(fā)生介質(zhì)阻擋放電，在放電期間氣隙上的電壓近似保持恒定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水處理的方法，其特征在于所述容器可以是玻璃、陶瓷、三氧化二鋁或聚四氟乙烯中的任一種材質(zhì)制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水處理的方法，其特征在于所述反應(yīng)器內(nèi)均布有至少一個以上的高壓電極，使高壓放電產(chǎn)生的能量均勻分布在反應(yīng)器中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于等離子體的水處理的方法，包括用于存儲和處理污水的反應(yīng)器、高壓電源和高壓電極，利用高壓電源產(chǎn)生交流高壓后，通過高壓電極直接對污水負載進行放電，放電產(chǎn)生高溫高壓的等離子體；該等離子體含有大量的離子以及OH自由基粒子，使在等離子體通道內(nèi)的有機物分子被高溫完全熱解或在自由基的作用下發(fā)生高級氧化而化學(xué)降解。本發(fā)明的水處理方法，能有效的去除水中所含的物理、化學(xué)和微生物等污染物，處理成本低廉，尤其是針對水中高濃度有機物的去除效果明顯。此外，本發(fā)明還具有放電電壓平穩(wěn)，處理均勻，安全可靠的優(yōu)點，提高水處理效率的同時，極大的減少了能耗。
文檔編號C02F1/48GK102838192SQ201110170188
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者胡敏, 徐欣 申請人:深圳市鑫翔隆環(huán)保科技有限公司