專利名稱：高分子智能污水凈化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種污水凈化設(shè)備，尤其涉及高分子智能污水凈化器。
背景技術(shù)：
水是人類社會賴以生存和發(fā)展的寶貴自然資源。由于世界各國工農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展， 城市人口急劇增加，大量生產(chǎn)和生活污水排入江河、湖泊及滲入地下，使眾多水源遭受污染，廢水處理成為解決環(huán)境污染的關(guān)鍵。廢水包括生活廢水和工業(yè)廢水。生活污水是人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的各種廢水的總稱。主要包括糞便水、洗浴水、洗滌水和沖洗水等，其來源除家庭生活廢水外，還有各種集體單位和公用事業(yè)等排出的廢水。本文所研究的技術(shù)適合生活廢水的處理，具有廣闊的國內(nèi)外市場前景。在多數(shù)情況下，廢水的處理是去除水中混入的有機(jī)物，衡量水質(zhì)狀況和有機(jī)物含量的主要技術(shù)指標(biāo)是pH、CODcr, B0D5、SS、動植物油、色度、氨氮、磷酸鹽等。常規(guī)的水處理技術(shù)有生物處理法和物理化學(xué)絮凝法，它們有各自的使用范圍和特點(diǎn)。1、生物處理法生物處理法利用生物細(xì)菌的作用，將水中有機(jī)物轉(zhuǎn)化成C02或CH4排出，但生物菌的增殖與死亡會使活性污泥量大增，污泥分離處理環(huán)節(jié)多，時間長，工程投入大，操作要求高，并且廢水中有些物質(zhì)不能被生物細(xì)菌同化，有些物質(zhì)還會抑制細(xì)菌的生長。2、物理化學(xué)絮凝法物理化學(xué)絮凝法可以高效快速地從水中除去懸浮狀和膠體狀的有機(jī)物，但是它很難去除水中溶解性有機(jī)物。應(yīng)用膜工程納濾、超濾、電滲析等精密過濾的方式，可以去除水中的雜質(zhì)，但它們的使用條件要求較嚴(yán)格，投資大。 近幾年，隨著對低溫等離子體技術(shù)的深入研究，新型的等離子體水處理技術(shù)正在為人們所關(guān)注。低溫等離子體應(yīng)用技術(shù)是一種兼具高能電子輻射、臭氧氧化、紫外光分解三種作用于一體的廢水處理技術(shù)，這三種方法協(xié)同作用時，等離子體是具有化學(xué)反應(yīng)性的，是由電子、正負(fù)離子、激發(fā)態(tài)的原子、分子以及自由基等粒子組成的。自由基可無選擇地與廢水中污染物發(fā)生反應(yīng)，直接將其氧化為CO2、水或鹽，不會產(chǎn)生二次污染，是一種高效節(jié)能型的廢水處理技術(shù)。等離子體自由基氧化反應(yīng)是水的濕法氧化反應(yīng)，其原理是水在外界條件參與下，與氧氣反應(yīng)生成強(qiáng)氧化性的0H·等自由基，OH-等再與水中有機(jī)物反應(yīng)生成CO2,將有機(jī)物去除。等離子體生成的方法有表面放電法、電子束照射法以及脈沖電暈法1、表面放電法表面放電的主體是結(jié)構(gòu)致密的陶瓷(陶瓷管或瓷板)，在陶瓷的內(nèi)部埋有金屬板作為接地極，陶瓷的一側(cè)表面上布置導(dǎo)電條件作為高壓電極，另一側(cè)作為反應(yīng)器的散熱面。 在中、高頻電壓作用下，放電從放電極沿陶瓷表面延伸，在陶瓷表面形成許多細(xì)致的流注通道。與其他放電方式相比，表面放電的功率消耗大，放電過程中發(fā)熱比較嚴(yán)重，常需在反應(yīng)器的外部強(qiáng)制冷卻，能量利用率不高。另外由于放電只集中在陶瓷表面附近，所提供的等離子體反應(yīng)空間亦不夠，加上結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于實際應(yīng)用。2、電子束照射法電子束照射法是利用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束，直接照射待處理氣體，通過高能電子與氣體中的氧分子碰撞，使之解離，電離，形成等離子體，繼而與污染物反應(yīng)，使之氧化去除。雖然電子束法具有很好的降解效果，但它也存在著一些缺陷一是容易產(chǎn)生X 射線，工業(yè)應(yīng)用時必須建有混凝土防輻射工程，裝置不能移動二是電子線照射產(chǎn)生臭氧， 對裝置有腐蝕，對周圍環(huán)境也有害；三是采用的電子槍價格昂貴，電子槍及靶窗的壽命短， 設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜。上述原因限制了電子束法的應(yīng)用。3、脈沖電暈法80年代初期，日本的Masuda提出了脈沖電暈放電等離子體技術(shù)。該法的等離子體產(chǎn)生機(jī)理與電子束照射法基本一致，都是利用電子的作用使氣體分子激發(fā)、電離或離解， 產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的自由基。但是，脈沖電暈放電等離子體技術(shù)產(chǎn)生電子的方式與電子束照射法不同，它是利用氣體放電過程產(chǎn)生大量電子，電子能量等級與電子束照射法電子能量等級差別很大，僅在5-20eV范圍內(nèi)。與電子束照射法相比，該法避免了電子加速器的使用，也無須輻射屏蔽增強(qiáng)了技術(shù)的安全性和實用性。脈沖電暈法的最大優(yōu)點(diǎn)就是能起到電子束法同樣的作用而又克服了電子束法的缺點(diǎn)，它省掉了大功率、需長期穩(wěn)定工作的昂貴電子槍， 避免了電子槍壽命和X射線屏蔽問題，目前是國內(nèi)外廣泛關(guān)注的技術(shù)并最具有良好應(yīng)用前
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發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種能夠有效去除水體中有害物質(zhì)，特別是有機(jī)物等物質(zhì)，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，凈化效率高的高分子智能污水凈化器。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的高分子智能污水凈化器包括高壓脈沖電源和反應(yīng)器，所述的高壓脈沖電源采用陡前沿窄脈沖的電力電子開關(guān)器，高壓脈沖電源的放電電極設(shè)在反應(yīng)器中，反應(yīng)器上設(shè)有污水進(jìn)口、凈水出口和固體排放口和氣體排放口，反應(yīng)器的污水進(jìn)口處設(shè)有微孔曝氣供氣系統(tǒng)，微孔曝氣供氣系統(tǒng)由空壓機(jī)供氣。本實用新型的電力電子開關(guān)器由變壓器、倍壓電路和硅堆組成。本實用新型的反應(yīng)器內(nèi)還設(shè)有集氣系統(tǒng)，集氣系統(tǒng)連通等離子體除臭系統(tǒng)，而后連通至氣體排放口。本實用新型利用脈沖電暈法產(chǎn)生等離子體進(jìn)行水體處理的，其主要分為兩大部分高壓脈沖電源和反應(yīng)器。高壓脈沖電源用于產(chǎn)生等離子體；反應(yīng)器則利用產(chǎn)生的活性物質(zhì)以及伴隨產(chǎn)生的熱、光、波等效應(yīng)來凈化水質(zhì)。應(yīng)用于水處理的高壓脈沖電源其電壓脈沖寬度要求在納秒級。因為高壓脈沖放電處理水要求陡前沿、窄脈沖電源系統(tǒng)，這樣才能保持穩(wěn)定地生成低溫等離子體，并得到強(qiáng)電場并達(dá)到節(jié)能的目的。水中高壓脈沖放電電壓上升時間一般<100ns，脈沖寬度<700ns。這樣就可以在不使電場內(nèi)的離子加速的情況下單使電子加速，形成無需屏蔽的高能自由電子，而這些高能自由電子將促使有機(jī)物的激發(fā)裂解或電離。通常高壓電源不能在液相溶液中直接產(chǎn)生電暈放電，但在氣相中卻可以產(chǎn)生較大空間范圍內(nèi)的電暈放電。只要在氣液相間的系統(tǒng)中實現(xiàn)氣相電暈放電，就能形成等離子體與水中污染物接觸的條件。為此，放電等離子體注入方法必須解決的問題是創(chuàng)造一種與一定容積的液體之間有盡可能大的氣液接觸面積的反應(yīng)條件。經(jīng)過優(yōu)化選擇，我們選擇的是水中氣泡放電廢水處理裝置。水中氣泡放電廢水處理裝置是含氣泡液體流經(jīng)外殼絕緣的高壓電場，當(dāng)雙極性窄脈沖施于兩極板時，將使每個小氣泡發(fā)生放電，可以處理大流量的水。該工藝中，放電等離子體與水溶液的接觸面積大， 氣液混合均勻。本實用新型的等離子體電源采用脈沖電源供電，放電極直接置于水中，放電使是該裝置的關(guān)鍵設(shè)備，其性能和參數(shù)將直接決定反應(yīng)器內(nèi)等離子體的狀態(tài)，從而影響水處理的效果。為了持續(xù)穩(wěn)定地生成和維持低溫等離子體，高壓脈沖必須具有脈沖前沿陡峭、脈沖寬度窄的特點(diǎn)，以得到強(qiáng)電場并達(dá)到節(jié)能的目的。該裝置采用空載峰值30kV、上升時間 100ns，滿載峰值25kV、30A、脈寬<300ns，脈沖頻率I-IOkHz可調(diào)的快脈沖電源。傳統(tǒng)的脈沖電源多為利用火花隙作為開關(guān)產(chǎn)生脈沖，但是火花開關(guān)壽命較短，該電源采用新型電力電子開關(guān)器件代替火花隙，這樣可以大大的提高開關(guān)的壽命以及電源工作的可靠性和穩(wěn)定性。脈沖電源原理為交流電經(jīng)過變壓器后輸出1. 5kV的交流電，經(jīng)過電容Cl、C2、C3 和二極管D1、D2所組成的倍壓電路后，成為3 kV的直流電。達(dá)到3 kV后給硅堆觸發(fā)信號，開關(guān)(硅堆)被直流電擊穿，從而在水間隙中產(chǎn)生等離子體?？諌簷C(jī)將壓縮空氣通過微孔曝氣供氣系統(tǒng)對廢水進(jìn)行鼓泡，提供高強(qiáng)度氣液傳質(zhì)，在放電等離子體自由基作用下快速完成有機(jī)物的降解、消毒滅菌，水面逸散的廢氣被集氣系統(tǒng)收集，經(jīng)放電等離子體氧化除臭后凈化排放。綜上所述，本實用新型的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，價格合理，易于拆卸維護(hù)，其凈化污水的效率高，能夠有效降解、去除廢水中的各種污染物質(zhì)。


以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1為本實用新型的高分子智能污水凈化器的示意圖；圖中，1——高壓脈沖電源，2——反應(yīng)器，3——放電電極，4-污水進(jìn)口，5——凈水出口，6——固體排放口，7——?dú)怏w排放口，8——微孔曝氣供氣系統(tǒng)，9——集氣系統(tǒng)。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的高分子智能污水凈化器包括高壓脈沖電源1和反應(yīng)器2，所述的高壓脈沖電源1采用陡前沿窄脈沖的電力電子開關(guān)器，高壓脈沖電源1的放電電極3設(shè)在反應(yīng)器2中，反應(yīng)器2上設(shè)有污水進(jìn)口 4、凈水出口 5和固體排放口 6和氣體排放口 7，反應(yīng)器2的污水進(jìn)口 3處設(shè)有微孔曝氣供氣系統(tǒng)8，微孔曝氣供氣系統(tǒng)8由空壓機(jī)供氣。本實用新型的電力電子開關(guān)器由變壓器、倍壓電路和硅堆組成。本實用新型的反應(yīng)器內(nèi)還設(shè)有集氣系統(tǒng)9，集氣系統(tǒng)9連通等離子體除臭系統(tǒng)，而后連通至氣體排放口 6。本實用新型利用脈沖電暈法產(chǎn)生等離子體進(jìn)行水體處理的，其主要分為兩大部分高壓脈沖電源和反應(yīng)器。高壓脈沖電源用于產(chǎn)生等離子體；反應(yīng)器則利用產(chǎn)生的活性物質(zhì)以及伴隨產(chǎn)生的熱、光、波等效應(yīng)來凈化水質(zhì)。應(yīng)用于水處理的高壓脈沖電源其電壓脈沖寬度要求在納秒級。因為高壓脈沖放電處理水要求陡前沿、窄脈沖電源系統(tǒng)，這樣才能保持穩(wěn)定地生成低溫等離子體，并得到強(qiáng)電場并達(dá)到節(jié)能的目的。水中高壓脈沖放電電壓上升時間一般<100ns，脈沖寬度<700ns。這樣就可以在不使電場內(nèi)的離子加速的情況下單使電子加速，形成無需屏蔽的高能自由電子，而這些高能自由電子將促使有機(jī)物的激發(fā)裂解或電離。通常高壓電源不能在液相溶液中直接產(chǎn)生電暈放電，但在氣相中卻可以產(chǎn)生較大空間范圍內(nèi)的電暈放電。只要在氣液相間的系統(tǒng)中實現(xiàn)氣相電暈放電，就能形成等離子體與水中污染物接觸的條件。為此，放電等離子體注入方法必須解決的問題是創(chuàng)造一種與一定容積的液體之間有盡可能大的氣液接觸面積的反應(yīng)條件。經(jīng)過優(yōu)化選擇，我們選擇的是水中氣泡放電廢水處理裝置。水中氣泡放電廢水處理裝置是含氣泡液體流經(jīng)外殼絕緣的高壓電場，當(dāng)雙極性窄脈沖施于兩極板時，將使每個小氣泡發(fā)生放電，可以處理大流量的水。該工藝中，放電等離子體與水溶液的接觸面積大， 氣液混合均勻。本實用新型的等離子體電源采用脈沖電源供電，放電極直接置于水中，放電使是該裝置的關(guān)鍵設(shè)備，其性能和參數(shù)將直接決定反應(yīng)器內(nèi)等離子體的狀態(tài)，從而影響水處理的效果。為了持續(xù)穩(wěn)定地生成和維持低溫等離子體，高壓脈沖必須具有脈沖前沿陡峭、脈沖寬度窄的特點(diǎn)，以得到強(qiáng)電場并達(dá)到節(jié)能的目的。該裝置采用空載峰值30kV、上升時間 100ns，滿載峰值25kV、30A、脈寬<300ns，脈沖頻率I-IOkHz可調(diào)的快脈沖電源。傳統(tǒng)的脈沖電源多為利用火花隙作為開關(guān)產(chǎn)生脈沖，但是火花開關(guān)壽命較短，該電源采用新型電力電子開關(guān)器件代替火花隙，這樣可以大大的提高開關(guān)的壽命以及電源工作的可靠性和穩(wěn)定性。脈沖電源原理為交流電經(jīng)過變壓器后輸出1. 5kV的交流電，經(jīng)過電容Cl、C2、C3 和二極管D1、D2所組成的倍壓電路后，成為3 kV的直流電。達(dá)到3 kV后給硅堆觸發(fā)信號，開關(guān)(硅堆)被直流電擊穿，從而在水間隙中產(chǎn)生等離子體?？諌簷C(jī)將壓縮空氣通過微孔曝氣供氣系統(tǒng)對廢水進(jìn)行鼓泡，提供高強(qiáng)度氣液傳質(zhì)，在放電等離子體自由基作用下快速完成有機(jī)物的降解、消毒滅菌，水面逸散的廢氣被集氣系統(tǒng)收集，經(jīng)放電等離子體氧化除臭后凈化排放。
權(quán)利要求1.高分子智能污水凈化器，其特征在于其包括高壓脈沖電源和反應(yīng)器，所述的高壓脈沖電源采用陡前沿窄脈沖的電力電子開關(guān)器，高壓脈沖電源的放電電極設(shè)在反應(yīng)器中， 反應(yīng)器上設(shè)有污水進(jìn)口、凈水出口和固體排放口和氣體排放口，反應(yīng)器的污水進(jìn)口處設(shè)有微孔曝氣供氣系統(tǒng)，微孔曝氣供氣系統(tǒng)由空壓機(jī)供氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子智能污水凈化器，其特征在于所述的電力電子開關(guān)器由變壓器、倍壓電路和硅堆組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子智能污水凈化器，其特征在于所述的反應(yīng)器內(nèi)還設(shè)有集氣系統(tǒng)，集氣系統(tǒng)連通等離子體除臭系統(tǒng)，而后連通至氣體排放口。
專利摘要本實用新型公開了高分子智能污水凈化器，其包括高壓脈沖電源和反應(yīng)器，所述的高壓脈沖電源采用陡前沿窄脈沖的電力電子開關(guān)器，高壓脈沖電源的放電電極設(shè)在反應(yīng)器中，反應(yīng)器上設(shè)有污水進(jìn)口、凈水出口和固體排放口和氣體排放口，反應(yīng)器的污水進(jìn)口處設(shè)有微孔曝氣供氣系統(tǒng)，微孔曝氣供氣系統(tǒng)由空壓機(jī)供氣。綜上所述，本實用新型的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，價格合理，易于拆卸維護(hù)，其凈化污水的效率高，能夠有效降解、去除廢水中的各種污染物質(zhì)。
文檔編號C02F1/74GK202297213SQ20112043395
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者林英雄 申請人:福建省華澳環(huán)?？萍加邢薰?br>