用于清除水中的微生物、有機和化學污染物的設備的制作方法
【專利摘要】一種設備，用于從水中移除微生物、有機和化學污染物。本發(fā)明的技術結果是提供一種制造簡單的設備，所述設備不包括昂貴的機械和電子裝置，并且能夠有效地作用于水及其溶液（包括使用有毒物）中的細菌、有機和化學污染物。所述技術結果通過用于清除水中的微生物、有機和化學污染物的設備實現(xiàn)，所述設備包括工作腔室、液體泵送系統(tǒng)、將氣體供給到設備的系統(tǒng)、和多電極放電裝置，其中，氣體被注入到電極之間的空間，所述工作腔室呈用于泵送液體的圓筒狀介電管的形式，并且放電裝置的電極相互等距間隔開以環(huán)形方式設置在管的內表面上，其中，電極的表面涂覆有電介質材料，在電極的“工作”表面之間設置有開口，用于使氣體進入到腔室和電極之間的空間中，用于將高電壓和氣體供應放電器的系統(tǒng)設置在工作腔室之外。
【專利說明】用于清除水中的微生物、有機和化學污染物的設備
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及生態(tài)學，具體涉及一種設備，所述設備用于通過化學等離子技術來處理液體(水、其溶液等)以對液體中的微生物成分和化學成分產生影響(以便除去有毒物質)。
【背景技術】
[0002]使用在水中產生的放電來清除水中的微生物、有機和化學污染物是電物理生態(tài)技術(電子束、臭氧處理、放電等)的有發(fā)展前途的領域。這些技術與任何其它技術的不同之處在于它們不需要使用有害且危險的含氯和含氟的物質。水中產生的高效放電是這些技術中最為簡單且成本最低的技術。
[0003]眾所周知的是，以下因素促成對水及其溶液的高壓脈沖放電作用:
[0004]1、局部作用:放電集中在引線和流光的等離子體通道的區(qū)域中，并且由水合電子、離子和活性基(在< IOmm的范圍內有效)的作用引發(fā)；和
[0005]2:非局部作用:波處理一機械(聲波和沖擊波)和電磁(紫外射線)一其具有直接效應和光解效應，例如產生活性OH自由基等(在≤30至40mm的范圍內有效)。
[0006]所有這些因素對液體產生協(xié)同作用。
[0007]產生這個的重要的一點是含有化學污染物的水通常具有較高的導電性，所述較高的導電性阻止在相對低的脈沖能量(0.1至10J)下產生脈沖式高壓放電?？朔@些問題的方法是將氣泡引入到電極之間的間隙中(K.A.Nagulny and N.A.Roy, “An ElectricDischarge in Water,，，Nauka, Moscow, 1971X
[0008]現(xiàn)有技術設備使用多電極放電裝置和被泵送通過電極之間的間隙的非可燃氣體(空氣、氮氣、氬氣或其它氣體)來在液體(水或其溶液)中產生周期性脈沖式放電，以對液體中的微生物、有機和化學成分施加影響(美國專利N0.6，558，638，B2, 2002年2月7日)。
[0009]浸入在液體中的裝置是圓筒狀介電管，所述圓筒狀介電管的外表面由η個圓筒狀環(huán)形電極(由不銹鋼、銅、鈦或者其它材料制成)所環(huán)繞，所述圓筒狀環(huán)形電極布置成相互等距間隔開。電極的端部是它們的工作表面，并且電極的外側圓筒狀表面覆蓋有絕緣材料。位于電極之間的間隙中的介電管的壁設置有直徑< Imm的多個開口，以使氣泡從管內部進入到液體中。高壓被施加到兩個邊遠的電極，其中該高壓被直接施加到一個電極，并通過在管內部行進的回路導線施加到另一個電極。
[0010]產生在氣泡中的放電是強烈的紫外輻射和活性離子(03、H2O2, ΟΗ、O、等)的來源。
[0011]氣泡破裂時產生的強烈的聲波和沖擊(UV)波是影響液體的微生物、有機和化學成分的另一個因素。
[0012]現(xiàn)有技術設備具有以下缺點:
[0013]1、放電裝置的線性幾何形狀排除了放電產生的UV射線和聲波聚集的可能性；
[0014]2、難以并且不便于將放電裝置和系統(tǒng)定位在水中以將高壓和氣體輸送到放電裝置，并且在放電裝置在液體流中操作時，放電裝置進一步阻礙液體流動；
[0015]3、放置在液體流中的放電裝置產生的液體靜壓力致使氣體不規(guī)則地流動通過沿著放電裝置的長度設置的開口，并且可能影響放電通道的穩(wěn)定性和識別；以及
[0016]4、設備整體具有相對復雜的設計。

【發(fā)明內容】

[0017]本發(fā)明的目的在于通過聚集紫外線和聲波來擴展工程水凈化能力的范圍。
[0018]本發(fā)明的技術結果是一種設備，所述設備制造簡單，并且不包括任何昂貴的機械或電子裝置，并且對水及其溶液中的細菌、有機和化學污染物產生深遠的影響(包括處置有毒物)。
[0019]通過清除水中的微生物、有機和化學污染物的設備實現(xiàn)所述技術結果，所述設備包括工作腔室、水泵送系統(tǒng)、將氣體輸送到設備的系統(tǒng)、和多電極放電裝置，其中，氣體被注入到電極之間的間隙中，所述工作腔室被設計成圓筒狀介電管，用于將液體泵送通過所述介電管，放電裝置的電極相互等距間隔開以圓形方式設置在介電管的內側表面上，電極的表面涂覆有電絕緣材料，在電極的“工作”表面之間設置有開口，用于將氣體引入到工作腔室和介電管的空間中，用于將高電壓和氣體施加到所述放電裝置的系統(tǒng)設置在工作腔室之外。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1和圖2示出了用 于泵送液體通過的介電管的剖視圖；
[0021]圖3和圖4示出了設備的等效電路圖；
[0022]圖5是環(huán)形放電裝置的一部分的兩個投影視圖；和
[0023]圖6是水處理設備的簡圖。
【具體實施方式】
[0024]圖1中的請求保護的設備的簡圖示出了介電管I和設置在介電管的內側表面上的放電系統(tǒng)的剖面，其中正在處理的水被泵送通過所述介電管。N個電極2(更加具體地N=8)相互等距間隔開以圓形方式布置在介電管I的內側表面上。電極的面向管的中心線的表面涂覆有電絕緣材料5，并且直徑d < Imm的開口 3設置在介電管中并位于電極的“工作”表面6之間，以將氣體引入到中空部4中并且進一步引入到電極之間的間隙中。
[0025]高電壓被施加到兩個徑向相對的電極上，因此電火花擊穿電極之間的間隙，并且等離子體通道形成為活性粒子(水合電子、h202、oh、O、等)、強烈的紫外線和水力擾動(聲波和沖擊波)源。
[0026]圖3中示出了設備的等效電路圖。
[0027]水是傳導性電介質。圖3中示出的等效電阻(R1-R5)是各個電極和接地之間的水電阻。在這個高電壓應用的電路圖中，放電電流在電路的兩個對稱部分中并行流動(火花隙2-1和4-6),附圖標記(I’ _6’ )表不電極之間的火花隙中的氣泡。
[0028]以對稱關系形成在圓中的放電通道用于集中紫外線和水力擾動，以更高效地實現(xiàn)作用在水上的放電電火花。[0029]通過電極之間的間隙中的兩種介質(水和氣體)的分界面促進放電的有效形成。較高的水介電常數(shù)ε =81強化了液氣界面處的氣體中的電場，并且顯著降低了火花放電閾值。當水被泵送通過管時，加強的電場和等效電阻促進產生沿著管的內側表面行進的環(huán)形放電。
[0030]圖2圖解了高電壓應用的另一個電路圖，其表示位于電極之間的火花隙中的氣泡。在這個電路中，電流串聯(lián)地流通所有火花隙。圖4中示出了相應的等效電路圖。
[0031]圖5示出了環(huán)形放電裝置的一部分的兩個投影。仰視圖是管I的內側表面的平直化的部分，示出了電極2、氣體注入開口 3、氣體積聚中空部4、介電材料層5和電極的“工作”表面6。
[0032]因此，附接到管的內側表面的放電系統(tǒng)12不會妨礙液體流動，并且所有氣體管道和將高電壓施加到放電裝置的布線均設置在管的外側表面上。
[0033]通過高壓脈沖的周期脈沖發(fā)生器供電的放電具有以下特征:電壓U≤20kV、脈沖重復頻率f≤100Hz，并且蓄能電容器能量W≤2J (C=I(T8F)。結果，發(fā)生器產生I≤300A、電流脈沖寬度τ =3-5 μ sec和N≤200V的平均功率。
[0034]圖6示出了水處理設備的簡圖，所述水處理設備具有五個環(huán)形放電裝置，所述五個環(huán)形放電裝置沿著管間隔開，其中正處理的水或者水溶液被泵送通過所述管。設備包括介電管1、隔離件7、龍頭8、塞子9、密封橡膠蓋10、空氣輸送接頭11、放電產生系統(tǒng)12、端口
13、密封件14、和套管15。
[0035]每個環(huán)形源均連接到五通道高電壓脈沖發(fā)生器的單獨的輸出通道，其中對于產生平均功率N=IO3V的設備，每個通道均具有上述特征。
[0036]設備的操作如下:將氣體注入通過接頭11，并且將液體通過龍頭8泵入，以及將高電壓施加到放電裝置。
[0037]氣體注入速率和液體泵送速率是可調的。通過被處理的液體的氣體被輸送到起泡器。
[0038]工業(yè)可應用性
[0039]請求保護的設備可以用于清除水中的微生物、有機和化學污染物(在天然水體，包括各種工業(yè)企業(yè)的水源)。
【權利要求】
1.一種用于清除水中的微生物、有機、和化學污染物的設備，所述設備包括: 工作腔室； 液體泵送系統(tǒng)； 將氣體輸送到所述設備的系統(tǒng)；和 多電極放電裝置， 其中，氣體被注入到電極之間的間隙中，所述工作腔室為圓筒狀介電管，液體被泵送通過所述介電管，所述多電極放電裝置的電極相互等距間隔開以圓形方式設置在所述介電管的內側表面上，所述電極的表面涂覆有電絕緣材料，在電極的“工作”表面之間設置有開口，用于將氣體輸送到中空部并輸送到所述介電管的空間中，施加高電壓和將氣體輸送到所述多電極放電裝置的系統(tǒng)設置在所述工作腔`室之外。
【文檔編號】C02F1/32GK103517879SQ201280022312
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年3月27日 優(yōu)先權日:2011年3月29日
【發(fā)明者】E·M·巴爾胡達羅夫, M·I·塔克塔基什維利, A·M·安皮洛夫, I·A·科蘇季 申請人:普拉澤瑪-普羅有限責任公司