兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置，包括裝置支架和安裝于裝置支架上的反應(yīng)器；所述反應(yīng)器采用相互垂直的二級放電電極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置可以連續(xù)處理廢水，不需要較長的停留時間，污染物去除效果好。在進(jìn)行廢水處理時，不需要添加反應(yīng)試劑，處理過程簡單，容易實(shí)現(xiàn)控制。
【專利說明】兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置，屬于環(huán)境污染治理【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]水資源污染是當(dāng)今世界面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著世界經(jīng)濟(jì)、科技水平的發(fā)展，印染、制藥、化工、石油等行業(yè)產(chǎn)生的大量難降解有機(jī)工業(yè)廢水造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，難降解有機(jī)工業(yè)廢水的綜合治理一直是環(huán)保領(lǐng)域的一個重要課題。
[0003]目前處理廢水的方法主要有物理處理法、化學(xué)處理法、生物處理法以及聯(lián)合工藝。物理化學(xué)方法處理廢水的效果較好，但只是把污染物從一相轉(zhuǎn)移到另一相，產(chǎn)生二次污染。生物處理法對有毒、色度高、可生化性差的廢水處理不能達(dá)到滿意的效果。聯(lián)合工藝在廢水COD去除率方面具有較好的處理效果，但是廢水的色度去除率方面常難以達(dá)標(biāo)或不穩(wěn)定?，F(xiàn)有水處理方法消除水中污染物的基本特征是:依靠外加計(jì)量反應(yīng)試劑(如Cl2、ClO2、H2O2、O3等)產(chǎn)生有效活性物種(如自由基等)和污染物反應(yīng)進(jìn)行消除，或通過絮凝劑、活性炭等吸附齊U、過濾膜等使污染物分離轉(zhuǎn)移，對消除一般性污染物有效且經(jīng)濟(jì)，但對高毒性、難降解污染物既缺乏有效性也缺乏經(jīng)濟(jì)性。因此，研究開發(fā)新型、高效的廢水處理技術(shù)具有重要的實(shí)際意義。
[0004]介質(zhì)阻擋放電具有均勻、漫散和穩(wěn)定的特點(diǎn)，產(chǎn)生的等離子體所處的電磁場強(qiáng)，等離子體中的活性粒子能量較高，較其他等離子體形式安全性更高、電極壽命更長。介質(zhì)阻擋放電技術(shù)已應(yīng)用于大型臭氧發(fā)生器，為應(yīng)用于廢水處理奠定技術(shù)基礎(chǔ)，特別是在難降解廢水處理方面有著廣泛的應(yīng)用前景，越來越受到研究者的重視。介質(zhì)阻擋放電形成富集高能電子、離子、自由基以及激發(fā)態(tài)的原子和分子等高活性粒子的空間，其降解廢水的機(jī)理是以各種自由基為基礎(chǔ)，即利用放電誘發(fā)產(chǎn)生多種強(qiáng)氧化性的活性物質(zhì)(.0Η、Η202、03、0.,HO；等)，與廢水中的有機(jī)污染物反應(yīng)，可使難降解有機(jī)污染物分子激發(fā)、電離或斷鍵，將廢水中的復(fù)雜大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵涡》肿影踩镔|(zhì)，或使廢水中的有毒有害物質(zhì)變成無毒無害物質(zhì)或低毒低害物質(zhì)，從而將難生化降解的有機(jī)污染物降解去除。同時，DBD等離子體還具有獨(dú)特的光、熱、電等物理性能，可使有機(jī)物分子產(chǎn)生多種復(fù)雜的物理化學(xué)變化，提高廢水的可生化性，尤其是印染廢水這種可生化但是又不易生化的廢水。
[0005]盡管國內(nèi)外對DBD等離子體在廢水處理中的應(yīng)用原理已有較多的討論，但等離子體廢水處理裝置的設(shè)計(jì)只著眼于實(shí)驗(yàn)研究，處理量小，很難放大到實(shí)際工程中。國內(nèi)外尚未有利用兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體處理廢水的研究或報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置。
[0007]本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)解決方案是:一種兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置，包括裝置支架和安裝于裝置支架上的反應(yīng)器；所述反應(yīng)器采用密封結(jié)構(gòu)，并安裝有相互垂直的兩級放電電極。
[0008]進(jìn)一步的，所述反應(yīng)器包括筒體、安裝在筒體底部的絕緣底座、安裝與筒體頂部的蓋板，在蓋板上設(shè)置有一級高壓電極和氣體采樣口，在絕緣底座上設(shè)置有廢水入口、處理水出口、一級低壓電極，在筒體外圓周面上設(shè)置有二級高壓電極；在一級高壓電極表面設(shè)置有絕緣介質(zhì)層。
[0009]更進(jìn)一步的，所述反應(yīng)器筒體為同軸內(nèi)外雙層圓柱型筒體，在靠近蓋板處的內(nèi)筒低于外筒而形成開口，液體分布器安裝在此開口中。
[0010]更進(jìn)一步的，所述處理水出口管上設(shè)置液體取樣口。
[0011]更進(jìn)一步的，所述一級高壓電極為圓形平板結(jié)構(gòu)，一級高壓電極與蓋板采用升降式安裝，其升降范圍是使一級高壓電極和內(nèi)筒內(nèi)待處理水液面之間為0-15_，用于調(diào)節(jié)放電間距；一級低壓電極為圓形平板、棒狀、針狀、球狀的一種。
[0012]更進(jìn)一步的，所述二級高壓電極為螺旋管形金屬絲、金屬網(wǎng)或金屬帶的一種，安裝于筒體外中部，位于筒體內(nèi)的待處理水為二級低壓電極。
[0013]更進(jìn)一步的，所述一級高壓電極和二級高壓電極串聯(lián)連接電源的高壓輸出端接線柱，一級低壓電極連接電源的低壓輸出端接線柱，兩級共用一臺電源。
[0014]更進(jìn)一步的，所述絕緣介質(zhì)層采用石英玻璃或陶瓷的一種。
[0015]更進(jìn)一步的，所述筒體采用石英玻璃或有機(jī)玻璃制成。
[0016]進(jìn)一步的，所述裝置支架包括支撐底腳和支撐桿。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置可以連續(xù)處理廢水，不需要較長的停留時間，污染物去除效果好。在進(jìn)行廢水處理時，不需要添加反應(yīng)試劑，處理過程簡單，容易實(shí)現(xiàn)控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
[0019]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1、一級高壓電極，2、一級低壓電極，3、待處理水，4、二級高壓電極，5、氣體采樣口，6、蓋板，7、絕緣介質(zhì)層，8、液體分布器，9、支撐桿，10、絕緣底座，11、支撐底腳，12、處理水出口，13、廢水入口，14、筒體。

【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示的一種兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置，包括裝置支架和安裝于裝置支架上的反應(yīng)器；所述反應(yīng)器采用密封結(jié)構(gòu)，并安裝有相互垂直的兩級放電電極。
[0022]所述反應(yīng)器包括筒體14、安裝在筒體底部的絕緣底座10、安裝與筒體頂部的蓋板6，在蓋板上設(shè)置有一級高壓電極I和氣體采樣口 5，在絕緣底座上設(shè)置有廢水入口 13、處理水出口 12、一級低壓電極2，在筒體外圓周面上設(shè)置有二級高壓電極4 ;在一級高壓電極I表面設(shè)置有絕緣介質(zhì)層7。
[0023]所述反應(yīng)器筒體14為同軸內(nèi)外雙層圓柱型筒體，在靠近蓋板處的內(nèi)筒低于外筒而形成開口，液體分布器(8 )安裝在此開口中。
[0024]內(nèi)筒外壁和外筒內(nèi)壁之間的放電間距可調(diào)。
[0025]所述一級高壓電極I為圓形平板結(jié)構(gòu)，一級高壓電極與蓋板采用升降式安裝，其升降范圍是使一級高壓電極I和內(nèi)筒內(nèi)待處理水3液面之間為0-15mm，用于調(diào)節(jié)放電間距；一級低壓電極2為圓形平板、棒狀、針狀、球狀的一種。
[0026]所述二級高壓電極4為螺旋管形金屬絲、金屬網(wǎng)或金屬帶的一種，安裝于筒體14外中部，位于筒體內(nèi)的待處理水3為二級低壓電極。二級高壓電極4采用螺旋管形狀金屬絲、金屬網(wǎng)或金屬帶等結(jié)構(gòu)附在外管外表面上，與外管的外表面緊密接觸。
[0027]該裝置包含兩級放電，其中一級高壓電極為懸于水面上方一定距離的覆有絕緣層的平板電極，一級低壓電極為置于水中的平板電極。第一級放電發(fā)生后，兩平板電極附近的廢水在放電產(chǎn)生的高能電子、臭氧及紫外光的作用下得到一定程度的處理。由于廢水的導(dǎo)電性，內(nèi)管內(nèi)的廢水即可視為第二級等離子體的低壓電極，外筒外表面的電極為第二級等離子體的高壓電極，等離子體在兩管之間的環(huán)形空間內(nèi)形成，從而使內(nèi)管外表面的廢水得到處理。通過污水的連續(xù)流動及反應(yīng)器的套筒結(jié)構(gòu)，巧妙地實(shí)現(xiàn)了兩級放電與廢水連續(xù)處理，有效地提高了空間利用率，增大了等離子體與廢水的接觸面積。
[0028]所述一級高壓電極I和二級高壓電極4串聯(lián)連接電源的高壓輸出端接線柱，一級低壓電極2連接電源的低壓輸出端接線柱，兩級共用一臺電源。
[0029]待水面超過液體分布器后，在高壓放電電極和低壓放電電極之間施加交流電壓，在一級高壓電極I和一級低壓電極2之間以及兩管之間的環(huán)形空間內(nèi)產(chǎn)生等離子體，巧妙地實(shí)現(xiàn)兩級連續(xù)放電。廢水先經(jīng)過高壓電極I和低壓電極2之間的等離子體區(qū)域，得到一定程度的處理后，再經(jīng)過兩管之間的環(huán)形空間的等離子體區(qū)域，得到進(jìn)一步的深度處理，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)廢水的連續(xù)處理，其巧妙設(shè)計(jì)也有效地提高了空間利用率，增大了等離子體與廢水的接觸面積。此外，反應(yīng)器采用密封結(jié)構(gòu)，使放電過程中產(chǎn)生的活性物質(zhì)和紫外輻射能夠得到充分的利用，提高廢水的處理效果。
[0030]所述絕緣介質(zhì)層7采用石英玻璃或陶瓷的一種。
[0031]所述筒體14采用石英玻璃或有機(jī)玻璃制成。
[0032]所述裝置支架包括支撐底腳11和支撐桿9 ;所述處理水出口 12管上設(shè)置液體取樣口。
[0033]實(shí)施例1
廢水品種:亞甲基藍(lán)廢水
處理方法:配置100mg/L的亞甲基藍(lán)廢水，電導(dǎo)率為17.82 μ s/cm, pH為5.60，以150mL/min的流速進(jìn)入等離子體反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)電壓為100V，電流為1.75A。
[0034]處理結(jié)果:
原溶液，C0D=103.488mg/L,吸光度 A=2.667。
[0035]反應(yīng)2.5h 后，C0D=19.712 mg/L,吸光度 A=0.059。
[0036]COD降解率為80.95%,脫色率為97.79%。
[0037]實(shí)施例2
廢水品種:鉻黑T
處理方法:配置75mg/L的鉻黑T廢水，電導(dǎo)率為47.30 μ s/cm, pH為5.30，以150mL/min的流速進(jìn)入等離子體反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)電壓為90V，電流為1.85A。
[0038]處理結(jié)果:
原溶液，COD=108.664mg/L,吸光度 A=0.164。
[0039]反應(yīng)0.5h 后，C0D=102.272 mg/L,吸光度 A=O。
[0040]COD降解率為6%，脫色率為100%。
[0041 ]反應(yīng) 4h 后，C0D=60.085 mg/L,吸光度 A=O。
[0042]COD降解率為44%，脫色率為100%。
[0043]實(shí)施例3
廢水品種:酸性橙II廢水
處理方法:配置200mg/L的酸性橙II廢水，電導(dǎo)率為35.30 μ s/cm, pH為6.40，以150mL/min的流速進(jìn)入等離子體反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)電壓為90V，電流為1.1OA0
[0044]處理結(jié)果:
原溶液，C0D=177.480mg/L,吸光度 A=L 463。
[0045]反應(yīng)5h 后，C0D=126.000 mg/L,吸光度 Α=0.020。
[0046]COD降解率為29.01%,脫色率為98.63%。
[0047]通過內(nèi)外套筒的精巧設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)兩級放電，以獲取盡可能大的空間利用率及等離子體與廢水的接觸面積，并解決連續(xù)流動廢水的處理。不需要較長的停留時間，污染物去除效果好。在進(jìn)行廢水處理時，不需要添加反應(yīng)試劑，處理過程簡單，容易實(shí)現(xiàn)控制。
[0048]上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置，包括裝置支架和安裝于裝置支架上的反應(yīng)器；其特征在于:所述反應(yīng)器采用密封結(jié)構(gòu)，并安裝有相互垂直的兩級放電電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述反應(yīng)器包括筒體(14)、安裝在筒體底部的絕緣底座(10)、安裝于筒體頂部的蓋板(6)，在蓋板上設(shè)置有一級高壓電極(I)和氣體采樣口(5)，在絕緣底座上設(shè)置有廢水入口(13)、處理水出口(12)、一級低壓電極(2)，在筒體外圓周周面上設(shè)置有二級高壓電極(4)，位于筒體內(nèi)的待處理水(3)為二級低壓電極；在一級高壓電極(I)表面設(shè)置有絕緣介質(zhì)層(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述反應(yīng)器筒體(14)為同軸內(nèi)外雙層圓柱型筒體，在靠近蓋板處的內(nèi)筒低于外筒而形成開口，液體分布器(8)安裝在此開口中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述一級高壓電極(I)為圓形平板結(jié)構(gòu)，一級高壓電極與蓋板采用升降式安裝，其升降范圍是使一級高壓電極(I)和待處理水(3)液面之間為0-15mm，用于調(diào)節(jié)放電間距；一級低壓電極(2)為圓形平板、棒狀、針狀、球狀的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述二級高壓電極(4)為螺旋管形金屬絲、金屬網(wǎng)或金屬帶的一種，安裝于筒體(14)外中部。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述一級高壓電極(I)和二級高壓電極(4)串聯(lián)連接電源的高壓輸出端接線柱，一級低壓電極(2)連接電源的低壓輸出端接線柱，兩級共用一臺電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述處理水出口( 12)管上設(shè)置液體取樣口。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述絕緣介質(zhì)層(7)采用石英玻璃或陶瓷的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述筒體(14)采用石英玻璃或有機(jī)玻璃制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級新型介質(zhì)阻擋放電等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述裝置支架包括支撐底腳(11)和支撐桿(9)。
【文檔編號】C02F1/78GK104370346SQ201410609065
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】陶旭梅, 黃亮, 葉慶國 申請人:青島科技大學(xué)