CN104828899B - 一种线板放电等离子体污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线板放电等离子体污水处理装置，它包括反应容器、末端插入所述反应容器内的石英套管、气体循环泵，所述石英套管的末端连通导气管，所述导气管的另一端连通曝气头，所述的石英套管内插入内部电极，所述内部电极的一端连接高频高压电源的正极，所述高频高压电源的负极连接外部电极的一端，所述外部电极的另一端引入反应容器内对应所述的内部电极，所述石英套管的首端封闭且设在所述的反应容器外，所述的石英套管上还设有进气口，所述的反应容器上还设有出气口和取样口，所述的出气口和进气口通过气体循环泵形成气体循环通道。该装置操作简单、处理成本低、适用范围广、处理效果稳定、无二次污染，对难降解污染物的降解效果显著。

Description

一种线板放电等离子体污水处理装置

技术领域

本发明属于水污染净化处理领域，具体涉及到一种线板放电等离子体污水处理装置。

背景技术

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，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。

随着经济社会的不断发展，出现各类新兴难降解污染物，这些污染物不断排放到自然水体中并形成累积作用，严重威胁人类健康和水生生态系统的安全。当前针对于处理难降解污染物的技术相对较少，应用条件有限，不能很好的满足降解要求；因此急需发展一种高效处理难降解污染物的技术。

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，提供一种线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、处理效果好和无二次污染等优点，可以应用于高效处理难降解污染废水领域。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种线板放电等离子体污水处理装置，它包括反应容器、末端插入所述反应容器内的石英套管、气体循环泵，所述石英套管的末端连通导气管，所述导气管的另一端连通曝气头，所述的曝气头设置在所述反应容器内的底部，所述石英套管末端的管壁上设有放电微孔，所述的石英套管内插入内部电极，所述内部电极的一端连接高频高压电源的正极，所述高频高压电源的负极连接外部电极的一端，所述外部电极的另一端引入反应容器内对应所述的内部电极，所述石英套管的首端封闭且设在所述的反应容器外，所述的石英套管上还设有进气口，所述的反应容器上还设有出气口和取样口，所述的出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。接通高频高压电源，内部电极与液体之间放电产生等离子体，等离子体与待处理液混合，降解水体中的污染物质。

所述的导气管作为气体通道，分流石英套管中的一部分气流到曝气头，产生曝气作用。

优选的，所述的进气口设置在所述石英套管首端的管壁上。

作为一种优选技术方案，所述反应容器的形状为筒状，所述反应容器的开口端加盖有顶盖，所述的顶盖上开设有孔，所述石英套管的末端通过所述的孔引入所述的反应容器内。

作为一种优选技术方案，所述的放电微孔为多个，四面对称设在所述石英套管的管壁上。

上述的放电微孔设在所述石英套管末端以上10mm处，孔间距为5mm，共24个。所述放电微孔的半径为0.5mm。

所述的曝气头为气泡石。并通过导气管与石英套管相连。

所述的取样口设在所述反应容器底部的侧壁上，通过注射针头取样。

使用时，所述的外部电极与反应容器内的反应液接触，形成内部电极与液面之间的放电。

所述的内部电极为铜柱。所述石英套管的首端采用橡胶塞封闭。

所述的进气口设置在距石英套管顶部20mm的位置。

所述的顶盖通过螺纹连接的方式加盖在所述反应容器上。

线板放电等离子体技术作为一种高效放电等离子技术，具有放电效率高，降解污染物质效果佳，可灵活设计等优点，在污水处理领域具有非常广阔的应用前景。

本发明的有益效果

(1)选用石英作为套管的材质，可抵御发电过程中产生的高温，防止损坏。

(2)石英套管下部管壁上开放电微孔，气体循环泵泵入的气体通过放电微孔进入反应液，在内部电极与液体之间形成空气通道，有利于线板放电，并能快速将产生的活性物质混入反应液中进行反应。

(3)放电微孔直径为1mm，可有效利用液体张力，避免液体灌入石英套管。

(4)气体循环泵将反应容器中的气氛不断循环通入反应液中，可重复利用放电过程中产生的臭氧。

(5)反应容器底部设置曝气头，利用气体循环系统的气体对反应液进行曝气，使反应液处于紊流状态，加快传质效率，并可使加入的催化剂处于悬浮状态。

附图说明

图1为线板放电等离子体污水处理装置的结构示意图。

图2为线板放电等离子体污水处理装置的局部放大图。

其中，1—内部电极，2—进气口，3—石英套管，4—顶盖，5—出气口，6—气体循环泵，7—反应容器，8—放电微孔，9—取样口，10—曝气头，11—导气管，12—外部电极，13—高频高压电源。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种线板放电等离子体污水处理装置，它包括反应容器7、末端插入所述反应容器7内的石英套管3、气体循环泵6，所述石英套管3的末端连通导气管11，所述导气管11的另一端连通曝气头10，所述的曝气头10设置在所述反应容器7内的底部，所述石英套管3末端的管壁上设有放电微孔8，所述的石英套管3内插入内部电极1，所述内部电极1的一端连接高频高压电源13的正极，所述高频高压电源13的负极连接外部电极12的一端，所述外部电极12的另一端引入反应容器7内对应所述的内部电极1，所述石英套管3的首端采用橡胶塞封闭且设在所述的反应容器7外，所述石英套管3首端的管壁上设有进气口2，所述的反应容器7上还设有出气口5和取样口9，所述的出气口5和进气口2分别连通所述气体循环泵6的气体进口端和气体出口端形成气体循环通道。接通高频高压电源13，内部电极1与液体之间放电产生等离子体，等离子体与待处理液混合，降解水体中的污染物质。所述反应容器7的形状为筒状，所述反应容器7的开口端通过螺纹连接的方式加盖有顶盖4，所述的顶盖4上开设有孔，所述石英套管3的末端通过所述的孔引入所述的反应容器7内。所述的取样口9设在所述反应容器7底部的侧壁上，通过注射针头取样。

作为一种优选技术方案，所述的放电微孔8共24个，四面对称设在所述石英套管3末端以上10mm处的管壁上，孔间距为5mm。所述放电微孔8的半径为0.5mm。所述的曝气头10为气泡石，并通过导气管11与石英套管3相连。所述的导气管11作为气体通道，分流石英套管3中的一部分气流到曝气头10，产生曝气作用。

使用时，所述的外部电极12与反应容器7内的反应液接触，形成内部电极1与液面之间的放电。所述的内部电极1为长320mm，半径3mm的铜柱。

所述的进气口2设置在距石英套管3顶部20mm的位置。所述石英套管3的管内径为5mm，外径为8mm。

采用本发明的装置净化处理污染水体的过程原理如下：预处理的水体载入反应容器7中，保持加入的水量约为反应容器7容量的一半左右；然后将气体循环泵6与进气口2、出气口5相连通，组成气体循环回路，接通电源；将组装好的石英套管3浸入待处理水体中，并旋紧顶盖4；内部电极1与外部电极12分别于高频高压电源13的正负极相连，外部电极12直接接入反应液中；气体循环泵6中的气体经石英套管3管壁上的放电微孔8进入反应液中，在曝气的同时起到在内部电极1与液体之间形成放电空气通道，打开电源开关，内部电极1与液体之间放电产生等离子体，同时曝气使反应液充分混合，加快传质效率。在放电作用下，空气中的氧气和水等多种分子受激发产生大量的·OH、e^eq-、·O、HO₂·、O₃等活性物质，在气体的定向输送作用下，这些活性物质与混合的污染物分子发生强烈的氧化反应，与此同时，也会伴有较强的紫外光和可见光等产生，并且放电产生的O₃经气体循环得到充分利用，加强了对于污染物质的降解处理。

为验证该装置的处理效果，配制含双氯芬酸的废水作为目标水体，在放电功率为80W，处理时间20min后，对浓度为20ppm废水中的双氯芬酸的去除率达到90.57％，可见该装置的处理效果理想。

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、适用范围广以及无二次污染等优点，尤其是对难降解的有机污染物处理效果较为显著，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)

1.一种线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、末端插入所述反应容器内的石英套管、气体循环泵，所述石英套管的末端连通导气管，所述导气管的另一端连通曝气头，所述的曝气头设置在所述反应容器内的底部，所述石英套管末端的管壁上设有放电微孔，所述的石英套管内插入内部电极，所述内部电极的一端连接高频高压电源的正极，所述高频高压电源的负极连接外部电极的一端，所述外部电极的另一端引入反应容器内对应所述的内部电极，所述石英套管的首端封闭且设在所述的反应容器外，所述的石英套管上还设有进气口，所述的反应容器上还设有出气口和取样口，所述的出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；所述的放电微孔为多个，四面对称设在所述石英套管的管壁上；所述的放电微孔设在所述石英套管末端以上10mm处，孔间距为5mm，共24个，所述放电微孔的半径为0.5mm。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述反应容器的形状为筒状，所述反应容器的开口端加盖有顶盖，所述的顶盖上开设有孔，所述石英套管的末端通过所述的孔引入所述的反应容器内。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的曝气头为气泡石。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的取样口设在所述反应容器底部的侧壁上。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的进气口设置在所述石英套管首端的管壁上。