專利名稱：廢水處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)，具體涉及ー種基于低溫等離子體技術(shù)的廢水處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
低溫離子技術(shù)是將電壓加載在曲率半徑很小的電極上，由于局部放電產(chǎn)生稠密的高能電子，在放電過程中，電子與水分子、有機(jī)物分子以及水中其他分子、原子、粒子進(jìn)行非弾性碰撞，使這些中性分子的激發(fā)、分解和電離更為強(qiáng)烈，產(chǎn)生的強(qiáng)氧化活性物質(zhì)( 0H、 0、03、H202等活性粒子)、紫外輻射、高能電子轟擊等，達(dá)到去除有毒、有害物質(zhì)的目的。目前，常用的低溫等離子體技術(shù)有輝光放電等離子體、直流高壓脈沖放電等離子體、介質(zhì)阻擋放電等離子體(DBD)、交流高壓放電等離子體。低溫等離子體法廣泛用于惡臭氣體、廢氣及廢水處理領(lǐng)域。較常規(guī)的エ藝相比，低溫等離子體技術(shù)的明顯優(yōu)勢(shì)有應(yīng)用范圍廣、エ藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単、處理效率高，能耗低、具有殺菌、除臭、滅菌效果等。另外，雖然輝光放電、介質(zhì)阻擋放電在廢氣、惡臭氣體、廢水處理領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用，但是輝光放電等離子體屬于低氣壓放電技術(shù)，難于連續(xù)化生產(chǎn)、生產(chǎn)成本高，因此無法廣泛應(yīng)用于エ業(yè)化生產(chǎn)，目前只限于實(shí)驗(yàn)室、燈光照明產(chǎn)品和半導(dǎo)體エ業(yè)等；隨著低溫等離子體技術(shù)和脈沖功率技術(shù)的發(fā)展，直流高壓窄脈沖放電技術(shù)已經(jīng)成為處理廢水，尤其是針對(duì)高濃度、高含鹽量、難生物降解有機(jī)廢水的處理領(lǐng)域是ー種最有前景的技木。但是，直流高壓脈沖放電等離子體技術(shù)，屬于電暈放電技術(shù)，目前主要欠缺可靠的直流高壓脈沖電源及與之匹配的高效的等離子體放電反應(yīng)器；介質(zhì)阻擋放電等離子體技術(shù)(DBD)因?yàn)榻橘|(zhì)容易堵塞和污染，引起爬電現(xiàn)象，導(dǎo)致放電回路短路，而且壓カ損失較大。以上技術(shù)雖具有一定的技術(shù)應(yīng)用，但是在應(yīng)用中也顯現(xiàn)出各自的技術(shù)缺陷。因此，現(xiàn)有技術(shù)中利用高壓交流等離子體技術(shù)制造的水處理設(shè)備，目前僅處于實(shí)驗(yàn)室階段，而且交流高壓極易產(chǎn)生輻射，對(duì)環(huán)境和人員具有較大的影響，因此不能エ業(yè)應(yīng)用。作為エ業(yè)化應(yīng)用的水處理設(shè)備，一般設(shè)備體積都比較龐大，處理廢水量較小，且有設(shè)備維護(hù)困難，耗電量大等缺點(diǎn)，所以很難實(shí)現(xiàn)エ業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種廢水處理系統(tǒng)，利用高壓窄脈沖等離子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)廢水處理的エ業(yè)化應(yīng)用。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案ー種廢水處理系統(tǒng)，包括直流高壓脈沖電源、直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和主控制系統(tǒng)，其中，
直流高壓脈沖電源輸入標(biāo)準(zhǔn)交流電壓，輸出大于5麗的脈沖功率；直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)由直流高壓脈沖電源供電，并產(chǎn)生強(qiáng)氧化活性粒子；
高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)與直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)相連，接收強(qiáng)氧化活性粒子和廢水；排水系統(tǒng)與高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)相連,用于排水；注水系統(tǒng)與直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)相連，將難降解的有機(jī)廢水依次流經(jīng)直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)、高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)，并在直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)和高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)中，通過化學(xué)反應(yīng)，使廢水中大分子有機(jī)物變成小分 子有機(jī)物，小分子有機(jī)物最終生成二氧化碳和水，并由排水系統(tǒng)排放；主控制系統(tǒng)，與上述各系統(tǒng)電連接，通過嵌入式控制方式進(jìn)行自動(dòng)控制。還包括藥劑加入系統(tǒng)與高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)相連，向高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)投入用于起Fenton反應(yīng)的可溶性金屬鹽。所述注水系統(tǒng)安裝在直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)頂部，將難降解廢水通過噴霧或直接注入方式輸入直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)。所述直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)為內(nèi)壁光滑的線筒式機(jī)構(gòu)，并且其放電正負(fù)極均為金屬材料，其中，負(fù)極采用金屬或金屬合金圓筒，正極采用合金金屬絲，并貫穿于金屬或金屬合金圓筒中央；所述注水系統(tǒng)通過在圓筒上方設(shè)置噴霧頭，將難降解廢水形成噴霧注入圓筒內(nèi)。所述直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)為內(nèi)壁具有單螺旋狀導(dǎo)水槽的線筒式機(jī)構(gòu)，其中，其負(fù)極采用金屬或金屬合金圓筒，圓筒內(nèi)壁有單螺旋狀導(dǎo)水槽，正極為合金金屬絲，并貫穿于金屬或金屬合金圓筒中央；所述注水系統(tǒng)通過在圓筒上方設(shè)置注入管，分別將難降解廢水直接注入圓筒內(nèi)。所述線筒式機(jī)構(gòu)包括多組垂直排列或水平排列安裝的負(fù)極圓筒，并且負(fù)極接地。所述高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)通過設(shè)置射流器導(dǎo)入直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)產(chǎn)生的強(qiáng)氧化活性粒子，并用以增加強(qiáng)氧化活性粒子的溶解度。采用本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)I、通過直流高壓脈沖電源滿足直流高壓窄脈沖等離子體的工作穩(wěn)定需求。2、采用線筒式機(jī)構(gòu)的直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)，由于中間無阻擋，壓力損耗極小，通過的氣、水流量大，運(yùn)行成本低。3、直接利用直流高壓窄脈沖放電產(chǎn)生的03、H202等活性物質(zhì)，不需要臭氧發(fā)生器等附加裝置，直接降低了運(yùn)行成本。4、無需添加化學(xué)物質(zhì)，特殊情況下可加入微量可溶性金屬鹽做催化劑，如硫酸亞鐵鹽或氯化亞鐵，增加有機(jī)物的去除率，對(duì)降解水中COD有顯著效果，對(duì)提高水中B/C比，提高可生化性是其他方法無法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)有效實(shí)現(xiàn)的。5、尤其適用于高濃度、高含鹽量、難生物降解有機(jī)廢水及垃圾滲濾液的處理，也可以作為濕法冶金的深度氧化。對(duì)一般工業(yè)廢水、江湖自然水的凈化處理也有顯著的效果，如除去水中有毒、有害物質(zhì)、消除水體中藻類微生物污染等。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明圖I是本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)的原理框圖。
圖2是本發(fā)明采用噴霧注入方式的原理圖。圖3是本發(fā)明采用直接注入方式的原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明的廢水處理系統(tǒng)主要包括直流高壓脈沖電源I、直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)2、注水系統(tǒng)3、高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)4、排水系統(tǒng)6和主控制系統(tǒng)7，其中，直流高壓脈沖電源I輸入標(biāo)準(zhǔn)交流電壓(220V或者380V的交流電壓)，通過利用MA、MS、AC/DC快速疊加及電磁系統(tǒng)等等離子體核心模塊多重組合，輸出大于5MW的脈沖功率，從而能夠滿足直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)2的持續(xù)穩(wěn)定作業(yè)需 求。直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)2由直流高壓脈沖電源I供電，在直流高壓窄脈沖放電場(chǎng)產(chǎn)生的高能電子的作用下，產(chǎn)生大量如 0H、 O、03、H2O2強(qiáng)氧化活性粒子以及斷裂有害物質(zhì)分子化學(xué)鍵的有機(jī)自由基等活性粒子、強(qiáng)紫外線、高溫空泡。特別是*011、 ()的強(qiáng)氧化性和化學(xué)反應(yīng)活性，可用于廢水中有機(jī)物的瞬間氧化，將大分子有機(jī)物變成小分子有機(jī)物，小分子有機(jī)物最終生成二氧化碳和水。高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)4與直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)2相連，接收強(qiáng)氧化活性粒子和廢水，繼續(xù)進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)；當(dāng)然，在特殊情況下還可通過設(shè)置與高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)4相連的藥劑加入系統(tǒng)5，向高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)4內(nèi)投入微量可溶性金屬鹽做催化劑，如硫酸亞鐵鹽或氯化亞鐵等用于起Fenton反應(yīng)的Fe2+,增加有機(jī)物的去除率。反應(yīng)式如下O2+H2O — 03+H202Fe2++H202 — Fe3++0H>. OHH2O2+Fe3+ — Fe2++02+2H.O2+Fe3+H— ■ Fe2++02.而注水系統(tǒng)3與直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)2相連，將難降解的有機(jī)廢水依次流經(jīng)直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)2、高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)4，并在直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)2和高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)4中，通過化學(xué)反應(yīng)，使廢水中大分子有機(jī)物變成小分子有機(jī)物，小分子有機(jī)物最終生成二氧化碳和水，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，并由與高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)4相連的排水系統(tǒng)6進(jìn)行排放；主控制系統(tǒng)7，與上述各系統(tǒng)電連接，通過嵌入式控制方式進(jìn)行自動(dòng)控制，無需專
人看管。所述注水系統(tǒng)3安裝在直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)2頂部，將難降解廢水通過噴霧或直接注入方式輸入直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)2。其中，噴霧注入方式如圖2所示，所述直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)2為內(nèi)壁光滑的線筒式機(jī)構(gòu)，并且其放電正負(fù)極均為金屬材料，其中，負(fù)極(接地電極)采用金屬或如不銹鋼等金屬合金的圓筒21，正極(放電電極)采用合金金屬絲22，并貫穿于金屬或金屬合金圓筒21中央；所述注水系統(tǒng)3通過在圓筒21上方設(shè)置噴霧頭，將難降解廢水形成噴霧注入圓筒21內(nèi)。直接注入方式如圖3所示，所述直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)2為內(nèi)壁具有單螺旋狀導(dǎo)水槽的線筒式機(jī)構(gòu)，其中，其負(fù)極采用金屬或如不銹鋼等金屬合金的圓筒21，圓筒內(nèi)壁有單螺旋狀導(dǎo)水槽，正極為合金金屬絲22，并貫穿于金屬或金屬合金圓筒21中央；所述注水系統(tǒng)3通過在圓筒21上方設(shè)置注入管，分別將難降解廢水直接注入圓筒21內(nèi)。采用上述線筒式機(jī)構(gòu)的直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)2，由于中間無阻擋，壓力損耗極小，通過的氣、水流量大，運(yùn)行成本低。線筒式機(jī)構(gòu)的負(fù)極圓筒為多組排列安裝，可垂直安裝，也可水平安裝，接地電極應(yīng)保證良好接地。另外，所述高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)4通過設(shè)置射流器導(dǎo)入直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)產(chǎn)生的強(qiáng)氧化活性粒子，并用以增加強(qiáng)氧化活性粒子的溶解度。表I為常見有機(jī)污染物與O3和 OH的反應(yīng)速度常數(shù)
權(quán)利要求
1.ー種廢水處理系統(tǒng)，其特征在 包括直流高壓脈沖電源、直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和主控制系統(tǒng)，其中， 直流高壓脈沖電源輸入標(biāo)準(zhǔn)交流電壓，輸出大于5MW的脈沖功率； 直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)由直流高壓脈沖電源供電，并產(chǎn)生強(qiáng)氧化活性粒子； 高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)與直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)相連，接收強(qiáng)氧化活性粒子和廢水； 排水系統(tǒng)與高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)相連，用于排水； 注水系統(tǒng)與直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)相連，將難降解的有機(jī)廢水依次流經(jīng)直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)、高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)，并在直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)和高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)中，通過化學(xué)反應(yīng)，使廢水中大分子有機(jī)物變成小分子有機(jī)物，小分子有機(jī)物最終生成ニ氧化碳和水，并由排水系統(tǒng)排放； 主控制系統(tǒng)，與上述各系統(tǒng)電連接，通過嵌入式控制方式進(jìn)行自動(dòng)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在 還包括藥劑加入系統(tǒng)，與高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)相連，向高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)投入用于起Fenton反應(yīng)的可溶性金屬鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在 所述注水系統(tǒng)安裝在直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)頂部，將難降解廢水通過噴霧或直接注入方式輸入直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在 所述直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)為內(nèi)壁光滑的線筒式機(jī)構(gòu)，并且其放電正負(fù)極均為金屬材料，其中，負(fù)極采用金屬或金屬合金圓筒，正極采用合金金屬絲，并貫穿于金屬或金屬合金圓筒中央；所述注水系統(tǒng)通過在圓筒上方設(shè)置噴霧頭，將難降解廢水形成噴霧注入圓筒內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在 所述直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)為內(nèi)壁具有單螺旋狀導(dǎo)水槽的線筒式機(jī)構(gòu)，其中，其負(fù)極采用金屬或金屬合金圓筒，圓筒內(nèi)壁有單螺旋狀導(dǎo)水槽，正極為合金金屬絲，并貫穿于金屬或金屬合金圓筒中央；所述注水系統(tǒng)通過在圓筒上方設(shè)置注入管，分別將難降解廢水直接注入圓筒內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在 所述線筒式機(jī)構(gòu)包括多組垂直排列或水平排列安裝的負(fù)極圓筒，并且負(fù)極接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的廢水處理系統(tǒng)，其特征在 所述高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)通過設(shè)置射流器導(dǎo)入直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)產(chǎn)生的強(qiáng)氧化活性粒子，并用以增加強(qiáng)氧化活性粒子的溶解度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廢水處理系統(tǒng)，包括直流高壓脈沖電源、直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、高級(jí)氧化反應(yīng)系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和主控制系統(tǒng)，通過直流高壓窄脈沖放電系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化活性物質(zhì)，并與注入的廢水中的有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)，將其瞬間氧化，使得大分子有機(jī)物變成小分子有機(jī)物，小分子有機(jī)物最終生成二氧化碳和水，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C02F1/72GK102642977SQ201210116858
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者杭鵬志, 王立鋒, 王雪勤 申請(qǐng)人:上海萬強(qiáng)科技開發(fā)有限公司