CN105753107A - 一种水下脉冲旋转滑动弧低温等离子污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下脉冲旋转滑动弧低温等离子污水处理装置，包括新型等离子体发生系统、高压脉冲、高效反应器，可有效的解决水下大面积放电的关键技术问题，实现通过有效气液两相放电将活性物质向废水分子的传质优化和能量的充分有效的利用，可大规模的应用于工业废水处理。本发明还公开了一种基于所述污水等离子处理装置的污水处理方法，通过调速电机驱动电极旋转，产生大面积水下滑动弧放电。本发明的等离子处理装置及方法，能有效的去除工业废水中的难降解物，具有降解速率快、处理范围广、效果好、无二次污染等优点。

Description

一种水下脉冲旋转滑动弧低温等离子污水处理装置

技术领域

本发明公开了一种水下脉冲旋转滑动弧低温等离子污水处理装置，涉及低温等离子污水处理技术领域。

背景技术

随着我国城市化步伐的加快和科技的进步，工、农业的肆意排放，污水排放量急剧增加，水污染问题已成为备受世界关注的重大问题之一。针对这些污染物，常用的废水处理方法主要有生物法、物化法和氧化法等，但这些方法对高浓度、难降解的高分子有机物效果不佳。针对废水中存在的问题，近二十年发展起了一些新型的废水处理新技术，如氧化絮凝法、光催化降解法、多相催化臭氧化法、湿式氧化法、加压生物氧化法等。这些新型废水处理技术虽然有效，但是运行费用过高、氧化剂消耗量大等缺点，使其普遍推广应用受到限制。

近几年来，随着低温等离子体技术的发展，利用高电压放电等离子体技术实现高级氧化用于难降解污染物处理被证实是一种行之有效的方法，此技术不仅富集了具有强氧化性的自由基以及激发态的原子，分子等高活性粒子，可使难降解有机物分子激发、电离或断键，加速了有机物的降解，且无二次污染，因此受到广泛关注。但是目前的低温等离子体废水处理装置和方法都存在处理量小、反应效率低、能耗高等问题，很难在工业水处理中大规模应用。

本发明的“水下脉冲旋转滑动弧低温等离子体”新技术，设计了新型的水处理低温等离子体反应装置，采用优化控制技术在放电时控制放电电极旋转产生滑动电弧放电，采用具有高能量传输效率的高压脉冲电源激励进一步提高电离和激励效率，有效的解决了水处理有效面积小、能量损失率高、放电效率低、催化剂添加效果不好以及电极侵蚀等低温离子体水处理关键技术问题，可以充分使有机物分子、水分子、氧气分子产生电离，从而激发出许多活性更高的粒子，实现通过有效气液两相放电将活性物质向废水分子的传质优化和能量的充分有效的利用，可以大规模的应用于工业废水处理，特别是在难降解有毒废水方面有着明显的优越性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种水下脉冲旋转滑动弧低温等离子污水处理装置及处理方法，低温等离子体装置采用微秒脉冲的方式旋转电弧放电。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种水下脉冲旋转滑动弧低温等离子污水处理装置，包括等离子体发生系统，还包括微秒脉冲电源和高效反应器，所述微秒脉冲电源通过调速马达驱动放电电极进行旋弧放电；

所述高效反应器设置于轮廓框架内，包括：动力连接柱、污水收集箱、高压放电电极、低压放电电极、高压进出口、污水进口、水量调节阀门、污水出口、调速马达、放电间隙调节柱、高压连接端子和地线接线端子；

所述高压放电电极的下端通过高压连接端子采用并联方式连接后，从高压进出口引出并与微妙脉冲电源相连接；

所述地线接线端子与标准大地端相连接；

所述水量调节阀门设置于污水进口处，所述污水进口连接污水水源；

所述放电间隙调节柱和动力连接柱均设置于轮廓框架顶面，动力连接柱设置于轮廓框架顶面中部，调速马达通过动力连接柱连接低压放电电极，带动低压放电电极旋转；

所述污水进口和污水出口分别与污水收集箱相连接；

所述高压放电电极和低压放电电极位置相对的设置于污水收集箱内部。

作为本发明的进一步优选方案，所述微秒脉冲电源的参数为：空载峰值30KV、脉冲上升时间<10us、脉宽<50us，电源的脉冲频率在5-15KHz范围内可调。采用微秒脉冲电源，可以在不使电场内的粒子加速的情况下使电子加速，形成无需屏蔽的高能自由电子，而这些高能自由电子将促使有机物的激发、裂解或电离，相对其他类型电源效率更高。

作为本发明的进一步优选方案，在所述轮廓框架的侧面上端，还设置有观察窗。

作为本发明的进一步优选方案，所述污水出口的水平高度大于所述污水进口的水平高度。

本发明还公开了一种基于所述水下脉冲旋转滑动弧低温等离子污水处理装置的污水处理方法，具体步骤包括：

步骤一、调节水量调节阀门，让污水经过污水进口注入污水收集箱；

步骤二、当污水水面高过高压放电电极的顶端和低压放电电极的底端时，控制调速马达旋转，并通过高压、低压放电电极进行等离子放电；

步骤三、经过等离子处理后的污水经由污水出口排出。

作为本发明的进一步优选方案，所述步骤二中，随着低压放电电极的旋转，低压放电电极与高压放电电极将产生距离，

当两电极之间的距离小于设定的最小阈值时，电极之间进行等离子放电；

当两电极之间的距离大于设定的最大阈值时，电极之间等离子放电结束。

作为本发明的进一步优选方案，所述步骤二中，当调速马达达到设定的转速阈值后，等离子放电会形成圆弧形的可见光环，由此光环对污水进行等离子处理。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明装置的结构相对来说比较简单，造价比较低廉，维护和操作比较容易，较适用于工业应用。

附图说明

图1为本发明的内部结构示意图；

图2为本发明的外观示意图；

图3为本发明的放电电极分布平面示意图；

图4为本发明的放电电极分布立体示意图；

其中：1高压进出口，2污水进口，3水量调节阀门，4污水收集箱，5放电间隙调节柱，6调速马达，7动力连接柱，8污水出口，9高压放电电极，10低压放电电极，11高压连接端子，12观察窗，13地线接线端子。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明的内部结构示意图和外观示意图分别如图1、图2所示，高压放电电极9的下端通过高压线并联连接，从高压进出口1引出并连接到等离子电源上，调速马达6与马达控制器连接，地线接线端子13与标准大地端连接，污水进口2连接污水水源，污水出口8与处理后的污水收集装置连接。

按照上述连接好后，污水出口的水量调节阀门常开，污水进口的水量调节阀门3打开，此时污水注入污水收集箱4，通过污水进口的水量调节阀门3调节污水的流速；当污水水面高过高压放电电极9的顶端和低压放电电极10的底端时，通过操作使调速马达6旋转，同时两电极进行等离子放电，通过观察窗12观察低压放电电极10的转速，对应调节调速马达6的旋转速度；污水收集箱4内的污水液面会慢慢增高，同时两电极也会不断的放电，待污水水面达到一定高度时，处理完的污水会通过污水出口8流入处理完污水收集箱。

本发明中，放电电极分布示意图如图3、图4所示：高压放电电极9有叁组，圆周均布（图3中的虚线圆），低压放电电极10有贰组，圆周均布，与高压放电电极9均布在同一圆周上，图中为低压放电电极9的其中壹个与高压放电电极10的其中壹个重合时的位置图示。工作时低压放电电极9是旋转的。

所述本装置采用空载峰值30KV、脉冲上升时间<10us、脉宽<50us的微秒脉冲电源，电源的脉冲频率在5-15KHz可调的快脉冲，这样可以大大的提高单位时间的电离效率和能量注入效率，从而提高水处理效率。低压放电电极由型号为2IK6GN-CR的调速电机以及型号为2GN-10K、速比为1∶10的变速器带动，同时有匹配的可调节速度的调速器驱动电机。

所述高压放电电极和低压放电电极的间隙可通过放电间隙调节柱5调节，以达到最佳的放电效果。高压放电电极之间会由一定的距离；调速马达连接低压放电电极，带着低压放电电极旋转。当低压放电电极旋转时，会随着旋转与高压放电电极会产生一定的距离。当两电极之间的距离小于一定的阈值时会进行等离子放电，当两电极之间的距离大于一定的阈值时不会进行等离子放电。在调速马达达到一定速度后，放电电极会在水下进行大面积滑动电弧放电。并随着旋转使污水会产生一定的流动性，使等离子处理更加充分。

相对于现有的污水处理装置，本装置可以有效的解决水下大面积放电的关键技术问题，能有效的去除工业废水中的难降解物，具有降解速率快、处理范围广、效果好、无二次污染等优点，可广泛的应用于工业废水处理。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水下脉冲旋转滑动弧低温等离子污水处理装置，包括等离子体发生系统，其特征在于：还包括微秒脉冲电源和高效反应器，所述微秒脉冲电源通过调速马达驱动放电电极进行旋弧放电；

所述高效反应器设置于轮廓框架内，包括：动力连接柱、污水收集箱、高压放电电极、低压放电电极、高压进出口、污水进口、水量调节阀门、污水出口、调速马达、放电间隙调节柱、高压连接端子和地线接线端子；

所述高压放电电极的下端通过高压连接端子采用并联方式连接后，从高压进出口引出并与微妙脉冲电源相连接；

所述地线接线端子与标准大地端相连接；

所述水量调节阀门设置于污水进口处，所述污水进口连接污水水源；

所述放电间隙调节柱和动力连接柱均设置于轮廓框架顶面，动力连接柱设置于轮廓框架顶面中部，调速马达通过动力连接柱连接低压放电电极，带动低压放电电极旋转；

所述污水进口和污水出口分别与污水收集箱相连接；

所述高压放电电极和低压放电电极位置相对的设置于污水收集箱内部。

2.如权利要求1所述的一种水下脉冲旋转滑动弧低温等离子污水处理装置，其特征在于：所述微秒脉冲电源的参数为：空载峰值30KV、脉冲上升时间<10us、脉宽<50us，电源的脉冲频率在5-15KHz范围内可调；微秒脉冲电源在不使电场内的粒子加速的情况下使电子加速，形成无需屏蔽的高能自由电子，所述高能自由电子促使有机物的激发、裂解或电离。

3.如权利要求1或2所述的一种水下脉冲旋转滑动弧低温等离子污水处理装置，其特征在于：通过电机旋转控制电极的结构，增加放电等离子体与水溶液的接触面积，实现了水下大面积放电。

4.一种基于所述水下脉冲旋转滑动弧低温等离子污水处理装置的污水处理方法，其特征在于，具体步骤包括：

步骤一、调节水量调节阀门，让污水通过污水进口自动注入污水收集箱；

步骤二、当污水水面高过高压放电电极的顶端和低压放电电极的底端时，控制调速马达带动低压电极旋转，并通过高压、低压放电电极进行等离子体放电；

步骤三、经过等离子处理后的污水通过污水出口排出。

5.如权利要求4所述的一种基于所述水下脉冲旋转滑动弧低温等离子污水处理装置的污水处理方法，其特征在于：所述步骤二中，随着低压放电电极的旋转，低压放电电极与高压放电电极将产生距离，

当两电极之间的距离小于设定的最小阈值时，电极之间进行等离子放电；

当两电极之间的距离大于设定的最大阈值时，电极之间等离子放电结束。

6.如权利要求4所述的一种基于所述水下脉冲旋转滑动弧低温等离子污水处理装置的污水处理方法，其特征在于：所述步骤二中，当调速马达达到设定的转速阈值后，放电电极会在水下产生旋弧放电，以此对有机物进行降解。