CN101798132A - —种大体积液相高压脉冲放电水处理器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理技术领域，公开了一种大体积液相高压脉冲放电等离子体水处理器。其特征是由直径2mm以上的金属棒和金属圆筒构成同轴电极结构，金属棒电极上套一层带有宽度20-100微米的微细裂口的绝缘管。金属圆筒的直径45mm以上，其外套一个绝缘管，并通过电阻接地。通过进水泵将待处理水送入，由水位感应器感知水位控制进水量。在中心金属棒电极上加20kV以上的脉冲高电压，中心金属棒电极上绝缘管微细裂口处产生局部高电场引起放电，从而在圆筒内的待处理水中产生放电等离子体。根据实际需要，可以多极串联。本发明中心电极的加工制造容易，更换方便，可以多次重复使用；处理能力强，并可以大幅度降低电源设备成本。
Description
技术领域
本发明属于低温等离子体工程与环境化学工程领域中水处理技术，涉及到一种大体积液相高压脉冲放电等离子体水处理器，可用于饮用水、饮料的杀菌，工业废水处理以及湖泊、池塘中蓝藻清除等水处理。
背景技术
水中高压脉冲放电产生复杂的物理和化学过程。物理过程包括：气泡的形成、局部高温高压区域的形成、冲击波和声波的形成以及紫外线辐射。化学过程主要有OH自由基、H2O2、O2、O3、H2的化学活性中的形成。这些复杂的物理和化学过程使得水中高压脉冲放电在水处理中具有独特的技术优点和广泛的应用前景。研究证明：水中高压脉冲放电产生的紫外线、冲击波以及各种化学活性种可以杀灭水中大肠杆菌等易致病细菌，也可以杀灭水中蓝藻等藻类，实现水的净化；水中放电产生的紫外线的光催化作用和OH自由基等化学活性种的氧化作用可以降解水中的有机污染物和合成染料，实现工业废水的无害化处理。但是，由于水的介电常数高，水中高压脉冲放电所需的电场强度在MV/cm量级。一般都采用针-板电极结构和较小的电极间距(几毫米到几个厘米)来实现水中高压脉冲放电。由于放电局限在针电极附近很小的体积范围，制约了水中高压脉冲放电在水处理方面的实际工业应用。
目前已经有了一些增大高压脉冲放电体积范围的方法。比如，将多个针排列成阵列构成多针-平板电极结构。这种结构一定程度增大了放电的体积范围，但是针电极的寿命大约1小时左右，无法满足实际需求。也有采用丝-板电极结构和丝筒电极结构的方法，在100kV脉冲高压条件下产生放电。但是由于金属丝电极的直径在几十微米，机械强度低，其长度只有100mm左右，很难制成更大体积的反应器。也有采用在中心金属电极上镀多孔氧化铝薄膜的同轴电极结构，由于氧化铝薄膜的镀膜工艺复杂、薄膜和金属电极的粘结力不够，电极的加工成本高且使用和维护很不方便。
发明内容
本发明提供了一种大体积液相高压脉冲放电水处理器，利用棒-筒电极结构可以根据实际需要构成单级有效长度100mm以上的反应器，在20kV以上脉冲电压下，在反应器内形成直径30mm左右、长度100mm以上的有效放电体积。该反应器结构简单，容易制作，使用维护方便。
本发明采用的技术方案如下：
一种大体积液相高压脉冲放电水处理器，包括中心金属棒、绝缘管套、金属圆筒、绝缘管、接地电阻、高压脉冲电源、水位感应器、进水控制器、进水泵、进水口和出水口；中心金属棒和金属圆筒构成同轴电极结构，中心金属棒与金属圆筒间距大于20mm；中心金属棒电极上套一层带有宽度20-100微米微细裂口的绝缘管套，金属圆筒外套一个绝缘管，并通过接地电阻接地；待处理水送入反应器内，由水位感应器感知水位控制进水量；高压脉冲电源能够对中心金属棒电极上施加20kV以上脉冲高电压。
本发明使用时，可以将上述反应器的出水口和下一级反应器的进水口连接起来进行多极串联，多极串联时，各级反应器的中心金属棒电极以并联方式连接到高压脉冲电源上，金属圆筒电极通过接地电阻接地；水位感应器并联接入进水控制器。
本发明的效果和益处是单级有效长度、金属圆筒内径以及中心电极的直径可以根据实际需要灵活调整，在反应器内形成放电等离子体；中心电极的加工制造容易，更换方便，经简单的维护处理后可以多次重复使用；根据实际的应用要求，可以方便地进行多级组合，增大处理能力；由于在20kV的脉冲电压下即可获得大体积的水中放电，可以大幅度降低电源设备成本。
附图说明
附图1为本发明的装置示意图。
附图2为本发明的多极串联示意图。
图中：1为中心金属棒；2为绝缘管套；3金属圆筒；4为绝缘管；5为接地电阻；6高压脉冲电源；7为水位感应器；8为进水控制器；9为进水泵；10为进水口；11为出水口；12为气孔；13级间连接管。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方案。
实施例1
由直径大于3mm的金属棒和直径大于45mm金属圆筒构成同轴电极结构，中心金属棒与金属圆筒之间间距大于20mm。中心金属棒电极上套一层带有宽度20-100微米的微细裂口的绝缘管。金属圆筒外套一个绝缘管，并通过电阻接地。通过进水泵将待处理水送入反应器内，由水位感应器感知水位控制进水量。在中心金属棒电极上加20kV以上脉冲高电压，中心金属棒电极上绝缘管微细裂口处产生局部高电场引起放电，从而在圆筒内的待处理水中产生放电等离子体。根据实际需要，可以将上述反应器的出水口和下一级反应器的进水口连接起来进行多极串联。多极串联时，各级反应器的中心金属棒电极以并联方式连接到高压脉冲电源上，金属圆筒电极通过接地电阻接地。水位感应器并联接入进水控制器。
Claims (2)
1.一种大体积液相高压脉冲放电水处理器，包括中心金属棒、绝缘管套、金属圆筒、绝缘管、接地电阻、高压脉冲电源、水位感应器、进水控制器、进水泵、进水口和出水口，其特征是：单级反应器的长度100mm以上，中心金属棒和金属圆筒构成同轴电极结构，中心金属棒与金属圆筒间距大于20mm；中心金属棒电极上套一层带有宽度20-100微米微细裂口的绝缘管套，金属圆筒外套一个绝缘管，并通过接地电阻接地；整个电极结构置于水中；待处理水送入反应器内，由水位感应器感知水位控制进水量；高压脉冲电源能够对中心金属棒电极上施加20kV以上脉冲高电压。
2.根据权利要求1所述的一种大体积液相高压脉冲放电水处理器，其特征是：将权利要求1所述的反应器出水口和下一级反应器的进水口连接起来进行多极串联，多极串联时，各级反应器的中心金属棒电极以并联方式连接到高压脉冲电源上，金属圆筒电极通过接地电阻接地；水位感应器并联接入进水控制器。
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