CN102225791A - 一种辐流式介质阻挡放电低温等离子体废水处理装置 - Google Patents

一种辐流式介质阻挡放电低温等离子体废水处理装置 Download PDF

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本发明涉及一种辐流式介质阻挡放电低温等离子体废水处理装置，属于污水处理技术领域。一种辐流式介质阻挡放电低温等离子体废水处理装置，包括供电电源、高压极和接地极，高压极下表面设置有介质层，其特征在于，还包括反应器，反应器包括反应筒、溢流回收器、废水进水口和废水出水口，反应筒为一端开口另一端封闭的空心柱状结构，反应筒的外壁设置有回收反应筒开口端流出的废水的溢流回收器，高压极设置于反应筒开口端的正上方，接地极设置于反应筒中，废水进水口设置于反应筒内的水平截面中央处，废水出水口设置于溢流回收器底部。本发明能在较宽的气压范围内产生大体积、高能量浓度的低温等离子体，可有效地降解烯啶虫胺等农药废水。

Description

一种辐流式介质阻挡放电低温等离子体废水处理装置
技术领域
本发明涉及一种辐流式介质阻挡放电低温等离子体废水处理装置，属于污水处理技术领域。
背景技术
目前常规的农药废水的处理方法主要有吸附法、水解法、混凝法、生化法等。但传统的处理方法由于处理效率低、成本费用高、处理周期长等原因难以达到国家环保相关要求。
烯啶虫胺是国内新推广的一种替代高毒有机磷农药的新品种，英文通用名称：nitenpyram，化学名称为：(E)-1-N-(6-氯-3-吡啶甲基)-N-乙基-N’-甲基-2-硝基-1，1-亚乙烯基二胺，商品名称：烯啶虫胺，其化学结构式如下：
Figure BDA0000055010560000011
由于烯啶虫胺化学性质稳定，常规降解方法处理效果不理想，在烯啶虫胺农药广泛应用的同时，也对环境造成了极大的污染。首先，烯啶虫胺在水体及土壤中的残留直接影响到了畜禽、鱼类和人类的安全；其次，烯啶虫胺附着在农作物表面或进入农产品内，从而产生农药残留导致人畜直接中毒或间接中毒，威胁人们的身体健康。
介质阻挡放电等离子体被认为是一种兼具高能电子辐射、臭氧氧化和紫外光解等3种作用于一体的全新的废水处理技术，对难降解的有机废水处理效果较好。在反应器电极加入高压电后，空气中的电子在电场力的作用下，撞击空气介质中的O2和H2O，O2和H2O发生电离，产生大量活性物质(·OH、·H、·O、O3)和紫外辐射，这些活性物质与溶液接触时，反应生成活性物质H2O2、HO2等，氧化烯啶虫胺分子，提高其降解效率。
公开号为CN101462021A(申请号200810234279.4)的中国专利，公开了一种介质阻挡放电低温等离子体有害气体转化装置，属于工业废气和机动车有害排放物控制技术领域。本发明的低温等离子体反应器(7)为同轴管式介质阻挡放电低温等离子体反应器，由中心低压电极(17)、与之同轴的石英介质(15)、包裹在介质外壁的高压电极(16)、聚四氟乙烯连接杆(14)、前端盖(11)、后端盖(18)组成，前端盖进气接口(10)，后端盖出气接口(19)及可选进、排气接口(20)，中心低压电极(17)外壁与石英介质(15)内壁之间的间隙形成低温等离子体反应区构成。该装置对废气处理效果理想，但对废液处理效果不佳。
公开号为CN101215027A(申请号200710192380.3)的中国专利，公开了一种采用低温等离子体技术处理废水的方法及其装置，将废水用水泵泵入布水器并通入布水板中，在布水板的上下分别安装高压极和接地极，在布水板和高压极之间安装石英玻璃板使之构成介质阻挡放电，利用介质阻挡放电过程中产生的O3、H2O2、OH·、H·、O·、高能电子以及紫外光与布水板上流动的废水中的污染物发生作用，从而达到去除污染物的目的。由于该废水处理装置的进水方式与废气处理装置的进气方式类似，因此，废水处理效果依然不理想。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种辐流式介质阻挡放电低温等离子体废水处理装置，该装置对于处理含有烯啶虫胺等农药残留的难降解物质的废水效果显著。
一种辐流式介质阻挡放电低温等离子体废水处理装置，包括供电电源、高压极和接地极，高压极下表面设置有介质层，其特征在于，还包括反应器，反应器包括反应筒、溢流回收器、废水进水口和废水出水口，反应筒为一端开口另一端封闭的空心柱状结构，反应筒的外壁设置有回收反应筒开口端流出的废水的溢流回收器，高压极设置于反应筒开口端的正上方，接地极设置于反应筒中，废水进水口设置于反应筒内的水平截面中央处，废水出水口设置于溢流回收器底部。
所述反应筒的空心柱状结构为空心圆柱状结构，高压极为与反应筒水平截面形状对应的圆形结构。
上述圆柱状结构的高为80-120mm，半径为40-60mm，高压极为半径40-60mm的圆形结构。
所述的介质层为石英玻璃层。
所述介质层与反应筒的开口边沿的垂直距离为6-10mm。
所述的溢流回收器为环绕反应筒外壁的槽状结构。
所述的反应筒内还设置有挡板，废水进水口设置于反应筒内的底部中央处。该挡板可以让由废水进水口进入反应筒内的废水沿反应筒底部向上流动，当到达反应筒开口端附近时，由中央向开口端的四周边沿流动。
上述废水处理装置，还包括废水槽，废水槽的处理水进水口与反应器的废水出水口相连通，废水槽的出水口与反应器的废水进水口相连通，废水槽内设置有搅拌器。
所述的搅拌器为磁力搅拌器。
所述的供电电源为低温等离子体实验电源。
本发明有益效果如下：
1、本发明通过改变现有技术中废水由高压极一端进水另一端出水的流动方式，采用由中央进水四周出水的辐流方式，同时对高压极形状做相应改进，使废水在常压下发生均匀、散漫的丝状流光放电。在此放电过程中，电子能量远高于电晕放电和火花放电的平均电子能量值，可以充分使有机物分子、水分子、氧气分子产生电离，从而激发出更高的活性粒子。
2、本发明避免高压极和废水的直接接触，从而延长了电极的寿命。
3、本发明能在较宽的气压范围内产生大体积、高能量浓度的低温等离子体，可有效地降解烯啶虫胺等农药废水。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
其中：1、高压极；2、接地极；3、石英玻璃层；4、反应器；5、废水槽；6、反应筒；7、溢流回收器；8、废水进水口；9、废水出水口；10、挡板；11、处理水进水口；12、出水口；13、磁力搅拌器；14、低温等离子体实验电源。
图2是本发明对不同初始浓度烯啶虫胺废水降解效果的线性图；
图3是本发明不同放电功率对烯啶虫胺废水降解效果的线性图。
图4是不同放电时间下本发明对初始浓度为200mg/L的亚甲基蓝降解效果的线性图。
具体实施方式
下面结合说明书附图及实施例对本发明做进一步说明，但本发明所保护范围不限于此。
实施例1
一种辐流式介质阻挡放电低温等离子体废水处理装置，如图1所示，包括低温等离子体实验电源14、高压极1和接地极2，高压极下表面设置有石英玻璃层3，高压极1为半径50mm的圆形结构；该废水处理装置还包括反应器4和废水槽5，反应器4包括反应筒6、溢流回收器7、废水进水口8和废水出水口9，反应筒6为一端开口另一端封闭的空心圆柱状结构，该圆柱状结构的高为100mm，半径为50mm，反应筒6的开口边沿与石英玻璃层3下表面的垂直距离为8mm；反应筒6的外壁设置有环形槽状的溢流回收器7，高压极1设置于反应筒6开口端的正上方，接地极2设置于反应筒6中，废水进水口8设置于反应筒6内的水平截面中央处，废水出水口9设置于溢流回收器7底部。反应筒6内还设置有挡板10。废水槽5的处理水进水口11与反应器4的废水出水口9相连通，废水槽5的出水口12与反应器4的废水进水口8相连通，废水槽5内设置有磁力搅拌器13。
废水由废水进水口进入反应筒，沿反应筒底部向上流动，当到达反应筒开口端附近时，由中央向开口端的四周边沿流动，此时低温等离子体实验电源14与高压极通电，在石英玻璃与液面之间产生均匀、散漫的丝状流光放电，放电产生活性粒子及自由基，对烯啶虫胺等农药残留物进行降解。废水采用循环处理的方式，处理后的水从反应筒开口边沿溢出流入溢流回收器中，通过废水出水口流入废水槽中，再通过水泵经废水进水口进入反应筒内。
通过改变烯啶虫胺初始浓度(结果见图2)和放电功率(结果见图3)两个条件对本发明降解烯啶虫胺的效果进行验证，经HPLC和红外光谱仪检测，表明低温等离子体对烯啶虫胺农药有着较好的处理效果。在放电功率为200W，烯啶虫胺初始浓度为100mg/L，降解处理180min时，烯啶虫胺去除率达到80％以上。
本发明的效果十分显著，通过实验证明，按照本发明的反应器，快速降解烯啶虫胺农药废水，提高了可生化性，环境效益良好。
实施例2
如实施例1所述的辐流式介质阻挡放电低温等离子体废水处理装置，不同之处在于，高压极1为半径40mm的圆形结构，反应筒6的高为120mm，半径为40mm，反应筒6的开口边沿与石英玻璃层3下表面的垂直距离为10mm。
运用介质阻挡放电低温等离子体对初始浓度为200mg/L的亚甲基蓝染料废水进行降解，降解过程中的染料废水应用紫外分光光度计在最大吸收波长662nm处对其浓度进行测定，不同放电时间下低温等离子体对亚甲基蓝的降解效果如图4所示，在放电功率为200W，降解180min后，亚甲基蓝的去除率达到84％以上。

Claims (10)

1.一种辐流式介质阻挡放电低温等离子体废水处理装置，包括供电电源、高压极和接地极，高压极下表面设置有介质层，其特征在于，还包括反应器，反应器包括反应筒、溢流回收器、废水进水口和废水出水口，反应筒为一端开口另一端封闭的空心柱状结构，反应筒的外壁设置有回收反应筒开口端流出的废水的溢流回收器，高压极设置于反应筒开口端的正上方，接地极设置于反应筒中，废水进水口设置于反应筒内水平截面的中央处，废水出水口设置于溢流回收器底部。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应筒的空心柱状结构为空心圆柱状结构，高压极为与反应筒水平截面形状对应的圆形结构。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，圆柱状结构的高为80-120mm，半径为40-60mm，高压极为半径40-60mm的圆形结构。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的介质层为石英玻璃层。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述介质层与反应筒的开口边沿的垂直距离为6-10mm。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的溢流回收器为环绕反应筒外壁的槽状结构。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的反应筒内还设置有挡板，废水进水口设置于反应筒内的底部中央处。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括废水槽，废水槽的处理水进水口与反应器的废水出水口相连通，废水槽的出水口与反应器的废水进水口相连通，废水槽内设置有搅拌器。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述的搅拌器为磁力搅拌器。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高压极的供电电源为低温等离子体实验电源。
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