水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置及其運(yùn)行方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，包括：水霧生成裝置，用于將廢水和空氣霧化形成水霧；放電反應(yīng)裝置，用于對水霧生成裝置生成的水霧進(jìn)行放電處理；超聲臭氧反應(yīng)裝置，用于收集經(jīng)過放電處理后形成的液體和臭氧氣體，并利用超聲和收集的臭氧對所述液體進(jìn)行處理；高壓脈沖電源裝置，用于驅(qū)動水霧放電裝置產(chǎn)生等離子體。本發(fā)明還公開了所述水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置的運(yùn)行方法。本發(fā)明可以實現(xiàn)水霧放電的放電參數(shù)、水-氣混合比、水霧射流速度，以及超聲波強(qiáng)化臭氧的臭氧濃度、臭氧流量、超聲波參數(shù)等物理參數(shù)的合理調(diào)整，達(dá)到最優(yōu)化參數(shù)選擇的目的。
【專利說明】水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置及其運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廢水處理裝置，具體涉及一種水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，本發(fā)明還涉及水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置的運(yùn)行方法，本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在廢水處理領(lǐng)域，常用的廢水處理方式是通過在廢水池中投入能夠與廢液中有害物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的中和物質(zhì)，通過與廢液中的有毒害物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)并生成無毒害的物質(zhì)，達(dá)到講解和凈化廢水的目的。但是這種廢水處理手段一方面需要充分了解廢水中有害物質(zhì)的成分和濃度，另一方面需要投入相中和物質(zhì)進(jìn)行降解，這樣就不能實現(xiàn)對廢水進(jìn)行快速和高效處理的要求。
[0003]高壓放電產(chǎn)生的等離子體，富含高能電子、紫外線、自由基、臭氧等活性粒子和沖擊波。超聲波在水中由于能量的瞬變，發(fā)生空化效應(yīng)并形成密集的空化泡，空化泡爆裂瞬間，在微小空間內(nèi)產(chǎn)生高熱和沖擊波，從而產(chǎn)生自由基和沖擊能量。與液體接觸或在液體里的等離子體和超聲波的活性粒子和沖擊波，具有很強(qiáng)的化學(xué)活性和很廣的化學(xué)選擇性，聯(lián)合使用等離子體和超聲波的高能電子、自由基、臭氧、紫外線和沖擊波等活性效應(yīng)，與水中有毒害物種發(fā)生協(xié)同反應(yīng)，具有快捷、高效、無二次污染的優(yōu)勢。
[0004]CN102344217 A公開了一種等離子體和超聲波集成污水處理裝置，將超聲波技術(shù)的高溫高壓并伴隨強(qiáng)烈的激波等特點與電技術(shù)的電暈放電形成的等離子體的高能電子轟擊、臭氧化、紫外光解等技術(shù)進(jìn)行組合，綜合處理污水，對高濃度難降解的有機(jī)物廢水效果明顯。CN102583697A公開了一種介質(zhì)阻擋放電水處理裝置及其處理方法，使用高壓高頻脈沖電源驅(qū)動，在介質(zhì)阻擋電極與懸浮電極之間的氣液界面放電，并使用放電產(chǎn)生的活性粒子處理水。但是，這兩個專利的放電區(qū)域位于液體上方的空氣域，由于放電所產(chǎn)生的活性粒子生命周期非常短，不能與待處理的水充分接觸，其處理效果受到極大影響。高進(jìn)的碩士學(xué)位論文“脈沖等離子體處理廢水的實驗研究”提出了一種霧化放電反應(yīng)器處理廢水的實驗裝置，使用霧化后的水沿著電極整列的軸向流動，并使用電極整列之間放電產(chǎn)生的活性粒子處理水。但是，由于該方案的水霧不是垂直穿過放電陣列面，部分水霧從放電區(qū)域的外側(cè)穿過，降低了處理效果。且以上方案均能耗大、運(yùn)行成本高，且沒有充分利用等離子體的降解功能。因此，開發(fā)一種使用清潔能源、反應(yīng)速率快的高效清潔的水處理設(shè)備及工藝確有必要。
[0005]水霧射流放電處理水的實驗表明，當(dāng)廢液的總體積不變時，隨著霧滴直徑的減小， 霧滴的數(shù)量與總表面積成指數(shù)倍增長。最大限度地增大廢液與空氣接觸的總表面積，使廢液中的有毒害物質(zhì)充分與放電產(chǎn)生的高能電子、臭氧(O3)、紫外線(UV)和活性自由基團(tuán) (? H, ? 0H, ? 0)接觸,能夠起到降解和殺菌作用；超聲波強(qiáng)化臭氧反應(yīng)處理水的實驗表明， 在加入臭氧曝氣和超聲波聯(lián)合作用的條件下，廢水降解效率隨著臭氧濃度、超聲功率和處理時間的增加而增加，降解效率還與超聲波頻率有關(guān)。但是現(xiàn)有技術(shù)中尚沒有聯(lián)合采用水霧射流放電處理水，收集放電反應(yīng)殘余臭氧，并進(jìn)一步使用超聲波強(qiáng)化處理水的協(xié)同處理裝置和方法，本發(fā)明所涉及的裝置及其設(shè)計方法，提出了一種將水霧放電等離子體與超聲波聯(lián)合的一體化水處理裝置，該裝置可以實現(xiàn)放電參數(shù)(放電電壓、放電電流、電壓脈沖上升/下降時間、脈沖寬度、脈沖重復(fù)率)、水-氣混合比、水霧射流速度、臭氧濃度、超聲波參數(shù)(功率與頻率)與廢水降解效率之間的調(diào)整，并實現(xiàn)最優(yōu)化參數(shù)選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，本發(fā)明還提供所述水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置的運(yùn)行方法。
[0007]為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0008]水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，包括:
[0009]水霧生成裝置，用于將廢水和空氣霧化形成水霧；
[0010]放電反應(yīng)裝置，用于對水霧生成裝置生成的水霧進(jìn)行放電處理；
[0011]超聲臭氧反應(yīng)裝置，用于收集經(jīng)過放電處理后形成的液體和臭氧氣體，并利用超聲和收集的臭氧對所述液體進(jìn)行處理。
[0012]前述的水霧放 電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，所述水霧生成裝置包括氣體輸送管道、廢水輸送管道、霧化裝置；所述放電反應(yīng)裝置包括放電反應(yīng)塔、高壓脈沖電源；所述超聲臭氧反應(yīng)裝置包括臭氧收集塔、箱式反應(yīng)器、超聲波功率電源；所述氣體輸送管道和廢水輸送管道連接霧化裝置的輸入端，霧化裝置的輸出端位于放電反應(yīng)塔的上端，放電反應(yīng)塔連接高壓脈沖電源，箱式反應(yīng)器位于放電反應(yīng)塔下側(cè)，臭氧收集塔位于箱式反應(yīng)器和放電反應(yīng)塔之間，臭氧收集塔用于將經(jīng)過放電處理后形成的液體和臭氧氣體輸入箱式反應(yīng)器，箱式反應(yīng)器中設(shè)置有爆氣裝置、臭氧輸送管道，臭氧輸送管道用于輸送箱式反應(yīng)器中的臭氧氣體給曝氣裝置，曝氣裝置連接超聲波功率電源。
[0013]前述的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，所述高壓脈沖電源包括濾波及整流單元、輔助電源、DC-DC主變換器、高壓脈沖發(fā)生單元、電源輸出參數(shù)控制單元、驅(qū)動與保護(hù)單元，市電連接濾波及整流單元，濾波及整流單元分別連接輔助電源、DC-DC 主變換器，DC-DC主變換器連接高壓脈沖發(fā)生單元，高壓脈沖發(fā)生單元連接驅(qū)動與保護(hù)單元，電源輸出參數(shù)控制單元分別連接驅(qū)動與保護(hù)單元，輔助電源分別連接電源輸出參數(shù)控制單元、DC-DC主變換器、驅(qū)動與保護(hù)單元。
[0014]前述的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，DC-DC主變換器包括交織型PFC、可調(diào)逆變電源；高壓脈沖發(fā)生單元包括功率開關(guān)及能量回收電路、高壓脈沖形成電路；驅(qū)動與保護(hù)單元包括功率開關(guān)驅(qū)動電路、過載保護(hù)電路；電源輸出參數(shù)控制單元包括輸出電壓調(diào)整電路、脈沖重復(fù)率調(diào)整電路、脈沖寬度調(diào)整電路；所述濾波及整流單元連接交織型PFC，交織型PFC連接可調(diào)逆變電源，可調(diào)逆變電源連接功率開關(guān)及能量回收電路，功率開關(guān)及能量回收電路分別連接功率開關(guān)驅(qū)動電路、過載保護(hù)電路、高壓脈沖形成電路，輸出電壓調(diào)整電路連接可調(diào)逆變電源，脈沖重復(fù)率調(diào)整電路、脈沖寬度調(diào)整電路分別連接功率開關(guān)驅(qū)動電路。
[0015]前述的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)采集與控制單元、用于檢測箱式反應(yīng)器內(nèi)臭氧濃度的臭氧濃度檢測單元、用于檢測箱式反應(yīng)器內(nèi)水位的水位檢測單元，用于實時檢測檢測箱式反應(yīng)器內(nèi)液體中有毒害物質(zhì)情況的水質(zhì)分析儀，數(shù)據(jù)采集與控制單元分別連接臭氧濃度檢測單元、水位檢測單元和水質(zhì)分析儀。
[0016]前述的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，所述廢水輸送管道包括第一管道、第二管道、第三管道和第四管道；所述第一管道包括第一端和第二端，第一管道的第一端19用于輸入廢水，第一管道的第二端連接霧化裝置的輸入端，所述第一管道上沿著第一端到第二端的方向依次設(shè)置有第三閥門、水質(zhì)分析儀、第一液泵、第五閥門、第一流量計、第一壓強(qiáng)計；所述第二管道包括第一端和第二端，第二管道的第一端用于排出廢水，第二管道的第二端連接箱式反應(yīng)器，所述第二管道上沿著第一端到第二端的方向依次設(shè)置有第一閥門、第三流量計；所述第三管道的一端連接在第一管道的第三閥門和水質(zhì)分析儀之間，所述第三管道的另一端連接在第二管道的第一閥門和第三流量計之間，所述第三管道上設(shè)置有第二閥門；所述第四管道的一端連接箱式反應(yīng)器，所述第四管道的另一端連接在第一管道的第一液泵和第五閥門之間，所述第四管道上設(shè)置有第四閥門；所述氣體輸送管道上連接有第二流量計、第六閥門、第二壓強(qiáng)計；所述臭氧輸送管道上連接有第一氣泵、第四流量計；所述數(shù)據(jù)采集與控制裝置分別連接第三閥門、水質(zhì)分析儀、第一液泵、第五閥門、第一流量計、第一壓強(qiáng)計、第一閥門、第三流量計、第二閥門、第四閥門、第二流量計、 第六閥門、第二壓強(qiáng)計、第一氣泵、第四流量計、臭氧濃度檢測單元、水位檢測單元。 [0017]前述的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，所述第二流量計為帶有壓力補(bǔ)償?shù)目装辶髁坑?、小流量渦街流量計、V錐流量計中的任一種；所述第一流量計采用電磁式流量計或超聲波流量計；所述第二流量計采用電磁式流量計或超聲波流量計； 所述第一流量計、第三流量計和第四流量計，采用金屬轉(zhuǎn)子流量計或玻璃轉(zhuǎn)子流量計。
[0018]前述的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，所述放電反應(yīng)塔內(nèi)設(shè)置有水霧射流介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器，高壓脈沖電源連接水霧射流介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器。
[0019]前述的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，所述霧化裝置的輸出端位于放電反應(yīng)塔的上端的40-50cm處。
[0020]前述水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置的運(yùn)行方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0021]步驟一:當(dāng)箱式反應(yīng)器內(nèi)水位達(dá)到預(yù)訂容量，且箱式反應(yīng)器內(nèi)臭氧濃度達(dá)到設(shè)定的上限時，斷開高壓脈沖電源，數(shù)據(jù)采集與控制裝置關(guān)閉第三閥門、第五閥門和第六閥門， 打開第二閥門和第四閥門，啟動第一液泵、第一氣泵、超聲波功率電源，水質(zhì)分析儀進(jìn)行實時檢測；
[0022]步驟二:當(dāng)箱式反應(yīng)器內(nèi)臭氧濃度達(dá)到設(shè)定的下限，且通過水質(zhì)分析儀檢測到箱式反應(yīng)器內(nèi)液體未達(dá)排放指標(biāo)時，數(shù)據(jù)采集與控制裝置停止第一氣泵和超聲波功率電源， 關(guān)閉第三閥門和第四閥門，打開第五閥門和第六閥門，啟動第一液泵，啟動高壓脈沖電源， 水質(zhì)分析儀和臭氧濃度檢測單元均進(jìn)行實時檢測；
[0023]步驟三:當(dāng)通過水質(zhì)分析儀檢測到箱式反應(yīng)器內(nèi)液體達(dá)到排放指標(biāo)時，數(shù)據(jù)采集與控制裝置停止第一液泵、第一氣泵、高壓脈沖電源和超聲波功率電源，關(guān)閉第二閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門，打開第一閥門。
[0024]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置能夠?qū)崿F(xiàn)水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水，本發(fā)明能實現(xiàn)對廢水的快速和高效處理，對廢水起到降解和殺菌作用，本發(fā)明運(yùn)行自動化程度高，具有很好的市場前景?！緦＠綀D】

【附圖說明】[0025]圖1是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施的結(jié)構(gòu)示意圖；[0026]圖2是本發(fā)明高壓脈沖電源的功能結(jié)構(gòu)示意圖；[0027]圖3是本發(fā)明濾波及整流單元的一種電路圖；[0028]圖4是本發(fā)明交織型PFC的一種電路圖；[0029]圖5是本發(fā)明可調(diào)逆變電源的一種電路圖；[0030]圖6是本發(fā)明電源輸出參數(shù)控制單元的一種電路圖；[0031]圖7是本發(fā)明驅(qū)動與保護(hù)單元的一種電路圖；[0032]圖8是本發(fā)明高壓脈沖形成電路的一種電路示意圖；[0033]圖9是本發(fā)明高壓脈沖形成電路的一種機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；[0034]圖10是本發(fā)明介質(zhì)阻擋放電陣列的一種結(jié)構(gòu)示意圖；[0035]圖11是本發(fā)明超聲波強(qiáng)化臭氧箱式反應(yīng)器的俯視圖；[0036]圖12是本發(fā)明超聲波強(qiáng)化臭氧箱式反應(yīng)器的側(cè)視圖；[0037]圖13是本發(fā)明水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置的運(yùn)行流程圖。[0038]圖中附圖標(biāo)記的含義:[0039]1、氣體輸送管道，2、廢水輸送管道，3、霧化裝置，4、放電反應(yīng)裝置，5、高壓脈沖電
源，6、臭氧收集塔，7、箱式反應(yīng)器，8、超聲波功率電源，9、爆氣裝置，10、臭氧輸送管道，11、 臭氧濃度檢測單元，12、水位檢測單元，13、數(shù)據(jù)采集與控制單元，14、水質(zhì)分析儀，15、第一管道，16、第二管道，17、第三管道，18、第四管道，19、第一管道的第一端，20、第一管道的第二端，21、第三閥門，22、液體，23、第一液泵，24、第五閥門，25、第一流量計，26、第一壓強(qiáng)計， 27、第二管道的第一端，28、第二管道的第二端，29、第一閥門，30、第三流量計，31、第二閥門，32、第四閥門，33、第二流量計，34、第六閥門，35、第二壓強(qiáng)計，36、第一氣泵，37、第四流量計，38、水霧射流介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器，39、氣源，40、水霧，41、排氣口，42、光學(xué)觀測口， 43、排氣口，44、臭氧爆氣片，45、壓電超聲片，46、濾波及整流單元，47、輔助電源，48、DC-DC 主變換器，49、高壓脈沖發(fā)生單元，50、電源輸出參數(shù)控制單元，51、驅(qū)動與保護(hù)單元，52、交織型PFC，53、可調(diào)逆變電源，54、功率開關(guān)及能量回收電路，55、高壓脈沖形成電路，56、功率開關(guān)驅(qū)動電路，57、過載保護(hù)電路，58、輸出電壓調(diào)整電路，59、脈沖重復(fù)率調(diào)整電路，60、脈沖寬度調(diào)整電路。
【具體實施方式】
[0040]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0041]參照圖1所示，本發(fā)明一種水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，包括:
[0042]水霧生成裝置，用于將廢水和空氣霧化形成水霧40 ；
[0043]放電反應(yīng)裝置4，用于對水霧生成裝置生成的水霧40進(jìn)行放電處理；
[0044]超聲臭氧反應(yīng)裝置,用于收集經(jīng)過放電處理后形成的液體22和臭氧氣體,并利用超聲和收集的臭氧對液體22進(jìn)行處理。本發(fā)明中的放電反應(yīng)裝置4用于對水霧40進(jìn)行放點處理，放點過程中會產(chǎn)生臭氧，放點結(jié)束后，超聲臭氧反應(yīng)裝置收集經(jīng)過放電處理后形成的液體22和臭氧氣體，然后利用超聲和收集的臭氧對液體22進(jìn)行進(jìn)一步處理。由此實現(xiàn)水霧40放電與超聲協(xié)同降解廢水。
[0045]本發(fā)明不限制水霧生成裝置、放電反應(yīng)裝置4、超聲臭氧反應(yīng)裝置的具體結(jié)構(gòu)、三者之間的相對位置。本發(fā)明的技術(shù)原理是:當(dāng)廢液的總體積不變時，隨著霧滴直徑的減小， 霧滴的數(shù)量與總表面積成指數(shù)倍增長。最大限度地增大廢液與空氣接觸的總表面積，使廢液中的有毒害物質(zhì)充分與放電產(chǎn)生的高能電子、臭氧(O3)、紫外線(UV)和活性自由基團(tuán) (?H，-0H, *0)接觸，起到降解和殺菌作用。將廢水和壓縮空氣經(jīng)過霧化噴嘴霧化后，在反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生放電，使用放電產(chǎn)生的高能電子、臭氧(O3)、紫外線(UV)、雙氧水(H2O2)和自由基團(tuán)(*H，-0H,.0)等活性物種直接包裹微小水珠，發(fā)生氧化、光解等協(xié)同作用，有效去除水中有機(jī)物等有毒害物質(zhì)。
[0046]為了更加詳細(xì)地演示本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)，如圖1給出了一種優(yōu)選實施方案，其中: 水霧生成裝置包括氣體輸送管道1、廢水輸送管道2、霧化裝置3 ;放電反應(yīng)裝置4包括放電反應(yīng)塔、高壓脈沖電源5 ;超聲臭氧反應(yīng)裝置包括臭氧收集塔6、箱式反應(yīng)器7、超聲波功率電源8 ;氣體輸送管道I和廢水輸送管道2連接霧化裝置3的輸入端，霧化裝置3的輸出端位于放電反應(yīng)塔的上端，放電反應(yīng)塔連接高壓脈沖電源5，箱式反應(yīng)器7位于放電反應(yīng)塔下側(cè)，臭氧收集塔6位于箱式反應(yīng)器7和放電反應(yīng)塔之間，臭氧收集塔6用于將經(jīng)過放電處理后形成的液體22和臭氧氣體輸入箱式反應(yīng)器7，箱式反應(yīng)器7中設(shè)置有爆氣裝置9、臭氧輸送管道10，臭氧輸送管道10用于輸送箱式反應(yīng)器7中的臭氧氣體給曝氣裝置，曝氣裝置連接超聲波功率電源8。
[0047]作為進(jìn)一步改進(jìn)，本發(fā)明的放點反應(yīng)塔還設(shè)置有用于觀察的光學(xué)觀測口 42，本發(fā)明的霧化裝置3的輸出端為一個霧化噴嘴，霧化噴嘴噴出水霧，水霧進(jìn)入放點反應(yīng)塔。進(jìn)一步，霧化噴嘴設(shè)置在一個容納空間中，容納空間上設(shè)置有用于排出空氣的排氣口 41，以便平衡氣壓。同樣，在臭氧收集塔6上也可以設(shè)置有排氣口 43。本發(fā)明的箱式反 應(yīng)器7具有一個容納臭氧和液體22的箱體。
[0048]作為本發(fā)明的一個重要創(chuàng)新點，下面將對高壓脈沖電源5進(jìn)行一個優(yōu)選實施的描述。
[0049]如圖1和圖2所示，高壓脈沖電源5包括濾波及整流單元46、輔助電源47、DC-DC 主變換器48、高壓脈沖發(fā)生單元49、電源輸出參數(shù)控制單元50、驅(qū)動與保護(hù)單元51，市電連接濾波及整流單元46，濾波及整流單元46分別連接輔助電源47、DC-DC主變換器48，DC-DC 主變換器48連接高壓脈沖發(fā)生單元49，高壓脈沖發(fā)生單元49連接驅(qū)動與保護(hù)單元51，電源輸出參數(shù)控制單元50分別連接驅(qū)動與保護(hù)單元51，輔助電源47分別連接電源輸出參數(shù)控制單元50、DC-DC主變換器48、驅(qū)動與保護(hù)單元51。
[0050]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，DC-DC主變換器48包括交織型PFC52、可調(diào)逆變電源53 ;高壓脈沖發(fā)生單元49包括功率開關(guān)及能量回收電路54、高壓脈沖形成電路55 ;驅(qū)動與保護(hù)單元 51包括功率開關(guān)驅(qū)動電路56、過載保護(hù)電路57 ;電源輸出參數(shù)控制單元50包括輸出電壓調(diào)整電路58、脈沖重復(fù)率調(diào)整電路59、脈沖寬度調(diào)整電路60 ;濾波及整流單元46連接交織型PFC52，交織型PFC52連接可調(diào)逆變電源53，可調(diào)逆變電源53連接功率開關(guān)及能量回收電路54，功率開關(guān)及能量回收電路54分別連接功率開關(guān)驅(qū)動電路56、過載保護(hù)電路57、高壓脈沖形成電路55，輸出電壓調(diào)整電路58連接可調(diào)逆變電源53，脈沖重復(fù)率調(diào)整電路59、脈沖寬度調(diào)整電路60分別連接功率開關(guān)驅(qū)動電路56。
[0051] 高壓電源的工作原理為:市電輸入到濾波及整流單元46，對輔助電源47和DC-DC 主變換器48供電。輔助電源47將輸入的市電轉(zhuǎn)換為多路工作電源輸出，分別為高壓電源系統(tǒng)的控制單元、驅(qū)動與保護(hù)單元51、DC-DC主變換器48等單元供電；經(jīng)過整流濾波后的市電，先送入DC-DC主變換器48的交織型功率因素(PFC)單元，經(jīng)過PFC變換器后輸出恒定高壓，并向可調(diào)逆變電源53供電；可調(diào)逆變電源53的向高壓脈沖發(fā)生單元49的功率開關(guān)及能量回收電路54供電；功率開關(guān)及能量回收電路54在驅(qū)動與保護(hù)電路電源的控制下， 與高壓脈沖形成電路55共同作用，產(chǎn)生高壓脈沖輸出；電源輸出參數(shù)控制單元50向DC-DC 主逆變器的可調(diào)逆變電源53送出發(fā)送輸出電壓調(diào)整信號，使DC-DC主變換器48向高壓脈沖發(fā)生單元49提供輸出電壓可調(diào)的電源。同時，脈沖重復(fù)率調(diào)整和脈沖寬度調(diào)整信號送入驅(qū)動與保護(hù)單元51，驅(qū)動與保護(hù)單元51進(jìn)一步控制高壓脈沖發(fā)生單元49輸出符合要求的高壓脈沖信號。
[0052]濾波及整流單元46如圖3所示，由電磁干擾(EMI)濾波器及整流電路構(gòu)成。圖中 L、N為市電輸入端，F(xiàn)為保險絲，RV1-RV3為壓敏電阻，Gl為三極氣體放電管，CX1-CX3為X 電容，CY1-CY3為Y電容，L1-L2為共模電感(有漏電感的扼流線圈)，BI為整流橋，CHl為濾波電容。
[0053]壓敏電阻RV1、RV2和三極氣體放電管Gl構(gòu)成組合型浪涌抑制器，當(dāng)有瞬態(tài)雷擊浪涌信號侵入時，L-N線間的部分高頻能量通過CXl釋放；PE線與L、N線間的共模浪涌信號， 在共模電感LI的電流阻礙和電壓陡化作用下，造成L-N、L-PE或N-PE線間過電壓，RV1-RV2 和Gl瞬間擊穿釋放雷擊浪涌信號電能。殘余的浪涌信號經(jīng)過后級電感L2，濾波電容CX2和壓敏電阻RV3構(gòu)成的濾波和電壓鉗位電路釋放或削峰。
[0054]來自電網(wǎng)的諧波沿著L-N線進(jìn)入的傳導(dǎo)型EMI信號，可以被該EMI電路有效抑制。 同時，本發(fā)明的高壓電源系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生的傳導(dǎo)型EMI信號，也可以被該EMI電路有效抑制而有效減少了對電網(wǎng)的諧波干擾。
[0055]圖3所示的EMI電路的輸出電壓經(jīng)過濾波電容CHl后，連接到如圖4所示交織型有源功率因素矯正(PFC)電路。該電路由控制器UP1、功率因數(shù)電感(L3和L4)、功率開關(guān) (Ql金額Q2)、整流二極管(Dl和D2)、反饋電路等構(gòu)成。
[0056]功率因素控制器UPl的開關(guān)驅(qū)動信號輸出端DRVl和DRV2反相，對開關(guān)管Ql和Q2 形成交織驅(qū)動，使功率因數(shù)電感LI和L2內(nèi)的電流處于交織變化狀態(tài)，有效提高了電路工作效率，降低電路工作的電磁干擾。控制器UPl的Z⑶I和Z⑶2，分別是功率因素電感LI和 L2的電流檢測端；Bo端跟蹤檢測輸入電壓；FB端用于輸出電壓反饋；0Vp端檢測輸出端電壓是否過壓；CS1和CS2端，用于檢測開關(guān)管Ql和Q2的電流；交織型PFC52電路的輸出端 VH2的電壓(為DC420V±20V)通過電阻R5和R7構(gòu)成的反饋網(wǎng)絡(luò)向控制器FB端反饋輸出電壓，同時通過電阻R6和R8構(gòu)成的反饋網(wǎng)絡(luò)向控制器OVp端反饋VH2是否過壓。最大持續(xù)輸出功率為1.6KW。功率因數(shù)校正電路控制器UP1，選用FAN9612、NCP1631等。
[0057]交織型有源功率因素矯正(PFC)電路的相關(guān)參數(shù)由公式
【權(quán)利要求】
1.水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，包括:水霧生成裝置，用于將廢水和空氣霧化形成水霧；放電反應(yīng)裝置，用于對水霧生成裝置生成的水霧進(jìn)行放電處理； 超聲臭氧反應(yīng)裝置，用于收集經(jīng)過放電處理后形成的液體和臭氧氣體，并利用超聲和收集的臭氧對所述液體進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，所述水霧生成裝置包括氣體輸送管道、廢水輸送管道、霧化裝置；所述放電反應(yīng)裝置包括放電反應(yīng)塔、高壓脈沖電源；所述超聲臭氧反應(yīng)裝置包括臭氧收集塔、箱式反應(yīng)器、超聲波功率電源；所述氣體輸送管道和廢水輸送管道連接霧化裝置的輸入端，霧化裝置的輸出端位于放電反應(yīng)塔的上端，放電反應(yīng)塔連接高壓脈沖電源，箱式反應(yīng)器位于放電反應(yīng)塔下側(cè)，臭氧收集塔位于箱式反應(yīng)器和放電反應(yīng)塔之間，臭氧收集塔用于將經(jīng)過放電處理后形成的液體和臭氧氣體輸入箱式反應(yīng)器，箱式反應(yīng)器中設(shè)置有爆氣裝置、臭氧輸送管道，臭氧輸送管道用于輸送箱式反應(yīng)器中的臭氧氣體給曝氣裝置，曝氣裝置連接超聲波功率電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，所述高壓脈沖電源包括濾波及整流單元、輔助電源、DC-DC主變換器、高壓脈沖發(fā)生單元、電源輸出參數(shù)控制單元、驅(qū)動與保護(hù)單元，市電連接濾波及整流單元，濾波及整流單元分別連接輔助電源、DC-DC主變換器，DC-DC主變換器連接高壓脈沖發(fā)生單元，高壓脈沖發(fā)生單元連接驅(qū)動與保護(hù)單元，電源輸出參數(shù)控制單元分別連接驅(qū)動與保護(hù)單元，輔助電源分別連接電源輸出參數(shù)控制單元、DC-DC主變換器、驅(qū)動與保護(hù)單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，DC-DC 主變換器包括交織型PFC、可調(diào)逆變電源；高壓脈沖發(fā)生單元包括功率開關(guān)及能量回收電路、高壓脈沖形成電路；驅(qū)動與保護(hù)單元包括功率開關(guān)驅(qū)動電路、過載保護(hù)電路；電源輸出參數(shù)控制單元包括輸出電壓調(diào)整電路、脈沖重復(fù)率調(diào)整電路、脈沖寬度調(diào)整電路；所述濾波及整流單元連接交織型PFC，交織型PFC連接可調(diào)逆變電源，可調(diào)逆變電源連接功率開關(guān)及能量回收電路，功率開關(guān)及能量回收電路分別連接功率開關(guān)驅(qū)動電路、過載保護(hù)電路、高壓脈沖形成電路，輸出電壓調(diào)整電路連接可調(diào)逆變電源，脈沖重復(fù)率調(diào)整電路、脈沖寬度調(diào)整電路分別連接功率開關(guān)驅(qū)動電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)采集與控制單元、用于檢測箱式反應(yīng)器內(nèi)臭氧濃度的臭氧濃度檢測單元、用于檢測箱式反應(yīng)器內(nèi)水位的水位檢測單元,用于實時檢測檢測箱式反應(yīng)器內(nèi)液體中有毒害物質(zhì)情況的水質(zhì)分析儀，數(shù)據(jù)采集與控制單元分別連接臭氧濃度檢測單元、水位檢測單元和水質(zhì)分析儀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，所述廢水輸送管道包括第一管道、第二管道、第三管道和第四管道；所述第一管道包括第一端和第二端，第一管道的第一端19用于輸入廢水，第一管道的第二端連接霧化裝置的輸入端， 所述第一管道上沿著第一端到第二端的方向依次設(shè)置有第三閥門、水質(zhì)分析儀、第一液泵、 第五閥門、第一流量計、第一壓強(qiáng)計；所述第二管道包括第一端和第二端，第二管道的第一端用于排出廢水，第二管道的第二端連接箱式反應(yīng)器，所述第二管道上沿著第一端到第二端的方向依次設(shè)置有第一閥門、第三流量計；所述第三管道的一端連接在第一管道的第三閥門和水質(zhì)分析儀之間，所述第三管道的另一端連接在第二管道的第一閥門和第三流量計之間，所述第三管道上設(shè)置有第二閥門；所述第四管道的一端連接箱式反應(yīng)器，所述第四管道的另一端連接在第一管道的第一液泵和第五閥門之間，所述第四管道上設(shè)置有第四閥門；所述氣體輸送管道上連接有第二流量計、第六閥門、第二壓強(qiáng)計；所述臭氧輸送管道上連接有第一氣泵、第四流量計；所述數(shù)據(jù)采集與控制裝置分別連接第三閥門、水質(zhì)分析儀、 第一液泵、第五閥門、第一流量計、第一壓強(qiáng)計、第一閥門、第三流量計、第二閥門、第四閥門、第二流量計、第六閥門、第二壓強(qiáng)計、第一氣泵、第四流量計、臭氧濃度檢測單元、水位檢測單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，所述第二流量計為帶有壓力補(bǔ)償?shù)目装辶髁坑?、小流量渦街流量計、V錐流量計中的任一種；所述第一流量計采用電磁式流量計或超聲波流量計；所述第二流量計采用電磁式流量計或超聲波流量計；所述第一流量計、第三流量計和第四流量計，采用金屬轉(zhuǎn)子流量計或玻璃轉(zhuǎn)子流量計。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，所述放電反應(yīng)塔內(nèi)設(shè)置有水霧射流介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器，高壓脈沖電源連接水霧射流介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至6任一項所述的水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置，其特征在于，所述霧化裝置的輸出端位于放電反應(yīng)塔的上端的40-50cm處。
10.權(quán)利要求6所述水霧放電與超聲協(xié)同降解廢水處理裝置的運(yùn)行方法，其特征在于， 包括如下步驟:步驟一:當(dāng)箱式反應(yīng)器內(nèi)水位達(dá)到預(yù)訂容量，且箱式反應(yīng)器內(nèi)臭氧濃度達(dá)到設(shè)定的上限時，斷開高壓脈沖電源，數(shù)據(jù)采集與控制裝置關(guān)閉第三閥門、第五閥門和第六閥門，打開第二閥門和第四閥門，啟動第一液泵、第一氣泵、超聲波功率電源，水質(zhì)分析儀進(jìn)行實時檢測；步驟二:當(dāng)箱式反應(yīng)器內(nèi)臭氧濃度達(dá)到設(shè)定的下限，且通過水質(zhì)分析儀檢測到箱式反應(yīng)器內(nèi)液體未達(dá)排放指標(biāo)時，數(shù)據(jù)采集與控制裝置停止第一氣泵和超聲波功率電源，關(guān)閉第三閥門和第四閥門，打開第五閥門和第六閥門，啟動第一液泵，啟動高壓脈沖電源，水質(zhì)分析儀和臭氧濃度檢測單元均進(jìn)行實時檢測；步驟三:當(dāng)通過水質(zhì)分析儀檢測到箱式反應(yīng)器內(nèi)液體達(dá)到排放指標(biāo)時，數(shù)據(jù)采集與控制裝置停止第一液泵、第一氣泵、高壓脈沖電源和超聲波功率電源，關(guān)閉第`二閥門、第四閥門、第五閥門、第六閥門，打開第一閥門。
【文檔編號】C02F1/48GK103523856SQ201310407482
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】陳秉巖, 朱昌平, 費(fèi)峻濤, 張夢妮, 任兆杏, 何貞斌, 任炟, 高瑩, 文文, 陳龍威, 單鳴雷, 姚澄, 王斌, 韓慶邦 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)