CN104828898B - 一种浸没式板板放电等离子体污水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浸没式板板放电等离子体污水处理装置，它包括反应容器、气体循环泵和设置在反应容器内的放电保护罩，所述的放电保护罩内上下相对设有两块放电极板，所述的放电极板分别连接正极柱和负极柱的末端，所述正极柱和负极柱的另一端分别穿过正极保护管和负极保护管分别连接高频高压电源的正负极，所述正极保护管和负极保护管的一端分别连通放电保护罩，所述正极保护管和负极保护管的另一端封闭且均设在所述的反应容器外，所述的放电保护罩上设有曝气孔。该处理装置具有操作简单、成本低、适用范围广、处理效果稳定、无二次污染等优点，对难降解的有机污染物的降解效果较为显著。
Description
技术领域
本发明属于水处理净化处理领域，主要涉及到一种浸没式板板放电等离子体污水处理装置。
背景技术
随着经济社会的不断发展，水体环境问题变得日益突出严重，众多难降解污染物质排入水体造成这些物质在水体中的集聚，严重威胁着水生生态系统和人体健康。传统的生物处理技术难以满足日益复杂的水质处理要求，如染料废水、农药废水、含持久性有机污染物废水等的处理。
等离子体技术是近年来出现的一种较为前沿的高级氧化技术，并首先被应用到环境治理中。它兼具有臭氧氧化、紫外光降解、自由基氧化、热解和高能电子辐射等多种作用为一体，能有效去除废水中的各种污染物，放电是低温等离子体产生的主要方法，放电等离子体中有氧化性极强的·OH、·H、·O、O3等活性粒子，并伴随着高温氧化、紫外辐射、冲击波等效应，有机物在这些综合效应的作用下，最终将降解为CO2、H2O或其它有机物质。具有处理周期短、效率高、无二次污染、适用范围广等优点。
目前研制的多数等离子体污水处理装置都或多或少的存在一些问题，比如无法在水相中高效放电，无法高效产生等离子体，大多是在气体中放电并导入水面反应，这样导致产生的等离子体无法到充分利用，不能及时与水体充分混合反应；此外，等离子体放电过程中产生的臭氧得不到充分利用，排入空气污染环境；其他的一些反应装置需要磁力搅拌或者机械搅拌，耗能较大。
因此，急需研制一种等离子体污水处理装置，既能高效产生等离子体，满足与污水进行充分反应，又能充分利用产生的臭氧，还能无需磁力搅拌或者机械搅拌，满足等离子体污水处理的需要。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术提出的技术问题提供一种浸没式板板放电等离子体污水处理装置，本装置设计简单、投资低、操作容易，处理效果好、反应效率高、反应充分，无二次污染等优点，可以应用难降解污染废水领域的深度高效处理。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种浸没式板板放电等离子体污水处理装置，它包括反应容器、气体循环泵和设置在反应容器内的放电保护罩，所述的放电保护罩内上下相对设有两块放电极板，所述的放电极板分别连接正极柱和负极柱的末端，所述正极柱和负极柱的另一端分别穿过正极保护管和负极保护管分别连接高频高压电源的正负极，所述正极保护管和负极保护管的一端分别连通放电保护罩，所述正极保护管和负极保护管的另一端封闭且均设在所述的反应容器外，所述的放电保护罩上设有曝气孔，所述的正极保护管或负极保护管上设有进气口用于向放电保护罩内通入气体，所述反应容器的顶部设有排气口，所述的排气口和进气口分别连通所述气体循环泵的气体进口端和气体出口端形成气体循环通道，所述的反应容器上还设有取样口和排水口。
作为一种优选技术方案，所述的放电保护罩为筒状。
作为一种优选技术方案，所述放电保护罩的顶盖上对称设有至少两个顶部曝气孔，所述放电保护罩下部的侧面上对称设有至少2个底部曝气孔，所述的顶盖可拆卸加盖在所述放电保护罩的罩体上。一般情况下，所述顶部曝气孔和底部曝气孔的直径为0.4cm。
作为一种优选技术方案，所述的负极柱连接位于放电保护罩内下方的放电极板，所述的负极保护管连通在所述放电保护罩的底面上。
作为一种优选技术方案，所述的进气口设在所述负极保护管的管壁上。
作为一种优选技术方案，所述的正极柱连接位于放电保护罩内上方的放电极板，所述的正极保护管连通在所述放电保护罩的顶盖上，所述的顶盖可拆卸加盖在所述放电保护罩的罩体上。
作为一种优选技术方案，所述的放电保护罩设置在所述反应容器内的底面上。
作为一种优选技术方案，所述的反应容器为筒状。
作为一种优选技术方案，两块放电极板之间的距离为2.0cm。
所述正极保护管和负极保护管的另一端通过开设在反应容器顶盖和底面中心位置的孔设在反应容器外；所述反应容器的顶盖可拆卸加盖在所述反应容器的筒体上。
使用时，通过空气循环泵供气，使整个板板放电区域处于空气气氛下，有利于成功放电产生等离子体；打开高频高压电源进行等离子体放电，空气循环泵将反应器中的气体循环，充分利用等离子体产生的臭氧等活性物质，使反应液得到充分降解处理。
本发明的有益效果：
(1)将板板放电区域通过保护罩保护，置于反应液面以下，可以确保等离子体放电产生的活性物质能充分与反应液充分接触反应；
(2)通过空气循环泵供气，使整个板板放电区域处于空气气氛下，有利于成功放电产生等离子体；
(3)空气循环泵将反应器中的气体循环，充分利用等离子体产生的臭氧等活性物质，使反应液得到充分降解处理；
(4)放电保护罩上设置底部曝气孔，可以促进气体循环，还可以对反应液充分曝气，保持高紊流状态，促进传质效率；同时设置顶部曝气孔，有利于更新放电区域的气体成分，并将产生的等离子体导入反应液。
(5)板板放电产生等离子体，相较于针板放电，能使放电更为充分，产生更多的活性物质，提高处理效果。
附图说明
图1为浸没式板板放电等离子体污水处理装置的结构示意图。
其中，1—正极柱，2-1,2-2—橡胶塞，3—排气口，4—正极保护管，5—反应容器，6—放电保护罩，7—气体循环泵，8—底部曝气孔，9—排水口，10—顶部曝气孔，11-1,11-2—放电极板，12—取样口，13—进气口，14—负极柱，15—负极保护管，16—高频高压电源。
具体实施方式
如图1所示，一种浸没式板板放电等离子体污水处理装置，它包括反应容器5、气体循环泵7和固定设置在反应容器5内底面上的放电保护罩6，所述的放电保护罩6内上下相对设有两块放电极板，所述的放电极板11分别连接正极柱1和负极柱14的末端，所述正极柱1的另一端穿过正极保护管4连接高频高压电源16的正极，所述负极柱14的另一端穿过负极保护管15连接高频高压电源16的负极。所述的放电保护罩6为筒状，所述的正极柱1连接位于放电保护罩6内上方的放电极板11-1，所述的正极保护管4的一端连通在所述放电保护罩6的顶盖上；所述的负极柱14连接位于放电保护罩6内下方的放电极板11-2，所述的负极保护管15的一端连通在所述放电保护罩6的底面上。所述正极保护管4和负极保护管15的另一端采用橡胶塞(2-1,2-2)分别封闭且均设在反应容器5外，所述放电保护罩6的顶盖上对称设有两个顶部曝气孔10，所述放电保护罩6下部的侧面上对称设有2个底部曝气孔8，曝气孔直径为0.4cm。所述的顶盖可拆卸加盖在所述放电保护罩6的罩体上。
所述正极保护管4和负极保护管15的另一端通过开设在反应容器5顶盖和底面中心位置的孔设在反应容器5外；所述反应容器5的顶盖可拆卸加盖在所述反应容器5的筒体上。
所述负极保护管15的管壁上设有进气口13用于向放电保护罩6内通入气体，所述反应容器5的顶部设有排气口3，所述的排气口3和进气口13分别连通所述气体循环泵7的气体进口端和气体出口端形成气体循环通道，所述的反应容器5上还设有取样口12和排水口9。
所述的反应容器5为筒状，本实施例中反应容器5的容量为300mL,具体尺寸为内径2.5cm，外径3.0cm，高15cm。筒状放电保护罩6浸没在反应溶液液面以下，罩体尺寸外径1.6cm、内径1.4cm、高3.4cm。
两块放电极板(11-1,11-2)之间的距离为2.0cm。放电方式采用板板放电，放电极板(11-1,11-2)为半径1.1cm，厚0.5cm的圆形钢板。
气体循环泵7循环反应容器5内的气体使放电保护罩6内处于空气气氛下，同时将等离子体放电产生的活性物质吹入反应容器5对污染物质进行降解。
所述正极保护管4和负极保护管15的材质为石英玻璃。
采用本发明的装置净化处理污染水体的过程原理如下：将排气口3、气体循环泵7和进气口13利用橡胶软管连接起来，并启动气体循环泵7形成气体循环回路，气体从反应容器5底部进入，使放电保护罩6中处于正压状态；接着预处理的水体加入到反应容器5中；正极柱1和负极柱14分别与高压高频电源16正负极相连，启动高压高频电源16，在其作用下在放电区域空气中的氧气和水等多种分子受激发可产生大量的·OH、eeq -、·O、HO2·、O3等活性物质，还会产生紫外光线和可见光线；气体循环泵7循环反应容器5内的气体，并经设置在放电保护罩6顶盖和侧面上的顶部曝气孔10和底部曝气孔8进入反应液；经顶部曝气孔10的气体将放电区域产生的等离子体吹入待反应液中，大量活性物质与反应液进行充分接触反应，活性物质得到高效利用；经底部曝气空8的气体使反应液呈紊流状态，加大了传质效率，加快了活性物质与水体中的污染物质之间的接触。等离子体放电过程产生的臭氧通过气体循环回路返回到反应容器5中进一步反应，提高了臭氧的利用效率，避免过多的臭氧排入空气中。同时，产生的紫外线也起到了一定的降解作用。当反应容器5中的污染物处于降解状态时，可通过取样口12抽取水样检测一定时间内的降解效果；当降解完成之后，可通过排水口9排出处理后的水体。反应中的高压高频电源16和空气循环泵7可进行灵活调整，以应对不同的水质和处理要求，从而实现对污染水体的有效处理，达到净化目的。
为验证该装置的处理效果，配制含孔雀石绿的废水作为目标水体，在放电功率为80W，处理时间15min后，对浓度为10ppm废水中的孔雀石绿的去除率达到92.13％，可见该装置的处理效果非常理想。
该处理装置具有操作简单、去除污染物效率高、设备投资小、处理成本低、适用范围广、处理效果稳定、无二次污染等优点，尤其是对难降解的有机污染物效果较为显著，具有可观的潜在应用前景，有望在今后的水体污染处理工艺中得到广泛的推广和运用。
Claims (5)
1.一种浸没式板板放电等离子体污水处理装置，其特征在于它包括反应容器、气体循环泵和设置在反应容器内的放电保护罩，所述的放电保护罩内上下相对设有两块放电极板，所述的放电极板分别连接正极柱和负极柱的末端，所述正极柱和负极柱的另一端分别穿过正极保护管和负极保护管分别连接高频高压电源的正负极，所述正极保护管和负极保护管的一端分别连通放电保护罩，所述正极保护管和负极保护管的另一端封闭且均设在所述的反应容器外，所述的放电保护罩上设有曝气孔，所述的正极保护管或负极保护管上设有进气口用于向放电保护罩内通入气体，所述反应容器的顶部设有排气口，所述的排气口和进气口分别连通所述气体循环泵的气体进口端和气体出口端形成气体循环通道，所述的反应容器上还设有取样口和排水口；所述的放电保护罩为筒状；
所述的负极柱连接位于放电保护罩内下方的放电极板，所述的负极保护管连通在所述放电保护罩的底面上；
所述的正极柱连接位于放电保护罩内上方的放电极板，所述的正极保护管连通在所述放电保护罩的顶盖上，所述的顶盖可拆卸加盖在所述放电保护罩的罩体上；
所述放电保护罩的顶盖上对称设有至少两个顶部曝气孔，所述放电保护罩下部的侧面上对称设有至少2个底部曝气孔，所述的顶盖可拆卸加盖在所述放电保护罩的罩体上；
所述正极保护管和负极保护管的另一端通过开设在反应容器顶盖和底面中心位置的孔设在所述的反应容器外；所述反应容器的顶盖可拆卸加盖在所述反应容器的筒体上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的进气口设在所述负极保护管的管壁上。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的放电保护罩设置在所述反应容器内的底面上。
4.根据权利要求1或3所述的装置，其特征在于所述的反应容器为筒状。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于两块放电极板之间的距离为2.0cm。
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