CN102344120B

CN102344120B - 一种臭氧曝气发生装置及利用该装置形成的污染物处理系统

Info

Publication number: CN102344120B
Application number: CN 201110246875
Authority: CN
Inventors: 白云鹤; 范洪波; 吕斯濠
Original assignee: Dongguan University of Technology
Current assignee: Dongguan University of Technology
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: CN102344120A

Abstract

本发明公开一种臭氧曝气发生装置，包括纳米陶瓷膜管、分别连接在高频高压电源正极端、负极端的高压电极和放电线圈，该高压电极收纳在纳米陶瓷膜管内部，该放电线圈缠绕在纳米陶瓷膜管外，该纳米陶瓷膜管上密布有可供纳米级分子穿过的微孔；所述纳米陶瓷膜管一端开口另一端封闭，该开口端具有一供空气或氧气进入的进气口；所述高压电极为一高压导电电线，其内部为导电性良好的中央通电导线，外表包覆有一绝缘皮。籍此，臭氧发生装置和曝气装置同时结合形成在纳米陶瓷膜管上，使传统分离的臭氧发生装置和曝气装置一体化结合，在同一个装置上同时实现产生臭氧和曝气两种功能，结构简单紧凑，操作方便。

Description

一种臭氧曝气发生装置及利用该装置形成的污染物处理系统

技术领域

本发明涉及污染物处理领域技术，尤其是指一种臭氧曝气发生装置及利用该装置形成的污染物处理系统。

背景技术

难降解有机污染物是21世纪影响人类健康的三大环境问题（难降解有机污染物、温室效应、臭氧层破坏）之一，难降解有机污染物（或称为持久性有机污染物）在环境中难降解、具有很强的亲脂性、容易在食物链中富集、能够远距离传输、毒性极大，对各种生物的生存环境和健康带来极大危害。随着我国经济的快速增长，难降解有机废水的污染日益严重。特别是在制药业、纺织印刷业、焦化厂、石化行业等的快速发展，使含有难降解有机污染物的工业废水日益增多。难降解有机废水和废气不仅严重污染了环境，而且也在经济上极大地制约了关系着国计民生的电子、印染、制药、造纸等行业的进一步发展，对我国经济的持续发展起着极大的阻碍作用，特别是我国经济发达地区，这一影响因素日益显著，许多经济效益显著的企业由于水污染和废气污染问题而不得不关停或并转。因此开发高效、低成本的难降解有机废水废气处理技术不仅是环境保护的要求，而且是促进我国经济持续稳定发展的迫切需要。

目前市面上顺应生产需要出现了一些处理难降解有机废水废气的设备，这些现有设备是通过将废水或废气导入到曝气滤池中进行臭氧氧化的处理过程。其臭氧发生装置并不位于曝气滤池中，而是在曝气滤池外另外设有一个臭氧发生设备，再通过臭氧管道将臭氧发生设备中生成的臭氧通到曝气滤池中，然后将曝气管接到臭氧管道上。

由此可知，这种处理难降解有机废水废气的设备虽然在一定程度上能实现废水废气的除污处理，但其曝气装置和臭氧发生装置是各自独立的，从而不可避免地出现以下缺点：一方面，两个装置之间连接时需要各种连接头组件，使其组装麻烦，并且浪费材料。另一方面，分别添置曝气装置和臭氧发生装置两台设备，会增加设备成本，而且两设备分开安装在不同的位置，占地多且操作不方便。除此之外，由于臭氧发生装置并非安装在曝气池内，无法通过现成的废水对其表面进行冷却，因此，该臭氧发生装置需另外地配置一台冷却设备。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种臭氧曝气发生装置及利用该装置形成的污染物处理系统，其通过将臭氧发生装置和曝气装置同时结合形成在纳米陶瓷膜管上，使传统分离的臭氧发生装置和曝气装置一体化结合，在同一个装置上同时实现产生臭氧和曝气两种功能，结构简单紧凑，操作方便。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种臭氧曝气发生装置，包括纳米陶瓷膜管、分别连接在高频高压电源正极端和负极端的高压电极和放电线圈，该高压电极收纳在纳米陶瓷膜管内部，该放电线圈缠绕在纳米陶瓷膜管外，该纳米陶瓷膜管上密布有可供纳米级分子穿过的微孔，所述纳米陶瓷膜管一端开口另一端封闭，该开口端具有一供空气或氧气进入的进气口。

优选的，进一步包括一将氧气或空气送入到纳米陶瓷膜管中的鼓风机，该鼓风机通过管道连接到纳米陶瓷管的进气口上。

优选的，所述高压电极为一高压导电电线，其内部为导电性良好的中央通电导线，外表包覆有一绝缘皮。

一种利用臭氧曝气发生装置形成的污染物处理系统，包括一污水罐或废气罐、一安装在污水罐或废气罐中的臭氧曝气发生装置和一高频高压电源；该臭氧曝气发生装置包括纳米陶瓷膜管、分别连接在高频高压电源正极端和负极端的高压电极和放电线圈，该高压电极收纳在纳米陶瓷膜管内部，该放电线圈缠绕在纳米陶瓷膜管外，该纳米陶瓷膜管上密布有可供纳米级分子穿过的微孔，所述纳米陶瓷膜管一端开口另一端封闭，该开口端具有一供空气或氧气进入的进气口。

优选的，所述臭氧曝气发生装置竖立地安装在污水罐或废气罐中。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，其主要系通过将臭氧发生装置和曝气装置同时结合形成在纳米陶瓷膜管上，使传统分离的臭氧发生装置和曝气装置一体化结合，在同一个装置上同时实现产生臭氧和曝气两种功能，结构简单紧凑，操作方便。在处理有机废水和挥发性有机气体时，纳米陶瓷膜管沿面放电产生臭氧并直接利用产生的臭氧渗出纳米陶瓷膜管外形成臭氧微纳米气泡，有效提高臭氧的利用率、反应速率、减少管路中臭氧的损耗，臭氧产生的自由基或游离基能有效利用。并且在处理有机废水时，通过水接触降低了放电空间的热量，减少冷却和发热引起的臭氧产生效率降低的情况。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之较佳实施例中臭氧曝气发生装置的结构示意图；

图2是本发明之较佳实施例中利用臭氧曝气发生装置形成的污染物处理系统的使用状态图。

附图标识说明：

10、臭氧曝气发生装置 11、纳米陶瓷膜管

111、进气口 12、高压电极

121、中央通电导线 122、绝缘皮

13、放电线圈 30、空气或氧气

40、臭氧微纳米气泡 50、污水罐或废气罐

60、高频高压电源。

具体实施方式

请参照图1所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，该臭氧曝气发生装置10包括一纳米陶瓷膜管11、一收纳在纳米陶瓷膜管11内部的高压电极12和一缠绕在纳米陶瓷膜管11外的放电线圈13。

该纳米陶瓷膜管11主要是由氧化铝材料制成，在本实施例中，纳米陶瓷膜管11一端开口，另一端封闭，该开口端具有一供空气或氧气30进入的进气口111，外部的鼓风机或其它供气设备将氧气或空气从进气口111送入到纳米陶瓷膜管11内。该纳米陶瓷膜管11是一种可以通过纳米级分子的陶瓷膜。于该纳米陶瓷膜管11上密布有无数纳米量级的微孔，这些微孔由纳米陶瓷膜管11的表面连通到内壁，以供纳米极的分子或离子滤出。该纳米陶瓷膜管11具有优异的耐酸碱腐蚀性能，可以用于过滤强酸强碱性质的气体或液体。

该高压电极12为一高压导电电线，其内部为导电性良好的中央通电导线121，外表包覆有一绝缘皮122，该高压导电电线用于与高压电源连接，形成导电阳极。该高压电极12穿入在纳米陶瓷膜管11中固定在其轴心位置上，因此该高压电极12与纳米陶瓷膜管11的管壁保持有一定间隙，该间隙为电弧产生提供了空间。

所述放电线圈13系导电性较强的金属丝，其缠绕在纳米陶瓷膜管11外，该放电线圈13连接在高频高压电源的负极上。所述放电线圈13的绕线圈数及线径的粗细可以根据需要设定。该放电线圈13与前述纳米陶瓷膜管11结合在一起形成电感。

当该臭氧曝气发生装置10正常运作时，氧气或空气从进气口111被送入到纳米陶瓷膜管11内，此时纳米陶瓷膜管11中心的高压电极12连接到高频高压电源的正极端，放电线圈13连接到高频高压电源的负极端，使高压电极12与放电线圈13呈导电连接状态，从而高压电极12形成一阳极端，放电线圈13形成阴极端。由于高压电极12与放电线圈13相互靠得很近，在高压电的作用下，高压电极12与放电线圈13之间形成强度很大的电场，放电线圈13表面的空气或氧气30电子被电场力拉出而进入间隙中成为自由电子，在强电场的作用下，这些自由电子加速向阳极端移动，并积累动力，在具有足够大动能的电子与介质中性质点相碰撞时，产生正离子与新的自由电子，这种现象不断发生的结果，使间隙的电子与正离子大量增加，它们定向移动形成电流，此时介质强度急剧下降，间隙被击穿，电流急剧增大，出现光效应和热效应形成电弧。电弧形成后，弧隙温度剧增，可达到6000～10000度以上，在高温作用下，弧隙中性质点获得大量的动能，且热运动加剧，当中性质点相互碰撞时，电离出的游离离子形成臭氧。

在前述臭氧的形成过程中，由于纳米陶瓷膜管11的进气口111不断地供入空气或氧气30，并且该纳米陶瓷膜管11的另一端是封闭结构，使纳米陶瓷膜管11内的气压不断升高，在足够高的气压下，电离生成的臭氧分子从纳米陶瓷膜管11的微孔中渗出，在纳米陶瓷膜管11的表面形成许多臭氧微纳米气泡40。在实际的应用过程中，这些臭氧微纳米气泡40作用在纳米陶瓷膜管11外的废水或废气中对其进行消毒、杀菌。

承上，在实际应用中，可以利用该臭氧曝气发生装置10制成一有机废水或废气的处理系统，其包括一污水罐或废气罐50、至少一安装在污水罐或废气罐50中的臭氧曝气发生装置10和一高频高压电源60。此处，该臭氧曝气发生装置10的数量可以根据所需处理的有机废水或废气的容量而定。

如图2所示为利用该臭氧微纳米气泡40对有机废水进行处理的示意图，纳米陶瓷膜管11直接浸入到有机废水中，有机废水直接与纳米陶瓷膜管11接触，从而当纳米陶瓷膜管11内部的高压电极12和放电线圈13通电产生的热量时，有机废水可以将这些热量带走，减少冷却和发热引起的臭氧产生效率降低的情况。

有机废水的主要处理过程在于，臭氧微纳米气泡40脱离纳米陶瓷膜管11后直接游离在有机废水中，臭氧微纳米气泡40在有机废水分子的流动碰撞下不断地对有机废水进行消毒和杀菌作用，由于臭氧微纳米气泡40从纳米陶瓷膜管11中透出的数量很多，一些未与有机废水分子结合的臭氧微纳米气泡40在浮力作用下上升，形成鼓泡现象。

综上所述，本发明的设计重点在于，其主要系通过将臭氧发生装置和曝气装置同时结合形成在纳米陶瓷膜管上，使传统分离的臭氧发生装置和曝气装置一体化结合，在同一个装置上同时实现产生臭氧和曝气两种功能，结构简单紧凑，操作方便。在处理有机废水和挥发性有机气体时，纳米陶瓷膜管沿面放电产生臭氧并直接利用产生的臭氧渗出纳米陶瓷膜管外形成臭氧微纳米气泡，有效提高臭氧的利用率、反应速率、减少管路中臭氧的损耗，臭氧产生的自由基或游离基能有效利用。并且在处理有机废水时，通过水接触降低了放电空间的热量，减少冷却和发热引起的臭氧产生效率降低的情况。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种臭氧曝气发生装置，其特征在于：包括纳米陶瓷膜管、分别连接在高频高压电源正极端、负极端的高压电极和放电线圈，该高压电极收纳在纳米陶瓷膜管内部，该放电线圈缠绕在纳米陶瓷膜管外，该纳米陶瓷膜管上密布有可供纳米级分子穿过的微孔，所述纳米陶瓷膜管一端开口另一端封闭，该开口端具有一供空气或氧气进入的进气口。

2.根据权利要求1所述的臭氧曝气发生装置，其特征在于：进一步包括一将氧气或空气送入到纳米陶瓷膜管中的鼓风机，该鼓风机通过管道连接到纳米陶瓷管的进气口上。

3.根据权利要求1所述的一种臭氧曝气发生装置，其特征在于：所述高压电极为一高压导电电线，其内部为导电性良好的中央通电导线，外表包覆有一绝缘皮。

4.一种利用臭氧曝气发生装置形成的污染物处理系统，其特征在于：包括一污水罐或废气罐、一高频高压电源和至少一安装在污水罐或废气罐中的臭氧曝气发生装置；该臭氧曝气发生装置包括纳米陶瓷膜管、分别连接在高频高压电源正极端和负极端的高压电极和放电线圈，该高压电极收纳在纳米陶瓷膜管内部，该放电线圈缠绕在纳米陶瓷膜管外，该纳米陶瓷膜管上密布有可供纳米级分子穿过的微孔，所述纳米陶瓷膜管一端开口另一端封闭，该开口端具有一供空气或氧气进入的进气口。

5.根据权利要求4所述的一种利用臭氧曝气发生装置形成的污染物处理系统，其特征在于：所述臭氧曝气发生装置竖立地安装在污水罐或废气罐中。

6.根据权利要求4所述的一种利用臭氧曝气发生装置形成的污染物处理系统，其特征在于：进一步包括一将氧气或空气送入到纳米陶瓷膜管中的鼓风机，该鼓风机通过管道连接到纳米陶瓷管的进气口上。

7.根据权利要求4所述的一种利用臭氧曝气发生装置形成的污染物处理系统，其特征在于：所述高压电极为一高压导电电线，其内部为导电性良好的中央通电导线，外表包覆有一绝缘皮。