CN108675387A - 一种处理难降解废水的净化装置及净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理难降解废水的净化装置及净化方法。净化装置包括等离子体反应器、配水系统和出水廊道。等离子体反应器包括高压电极和至少一个等离子体反应单元，等离子体反应单元包括等离子体放电板、废水流道和接地板。等离子体放电板包括若干个列管。等离子体反应单元自上而下设置若干个，均顺着废水流向倾斜布置。若干个等离子体反应单元之间的废水流道串联和/或并联布置。列管选用套管式结构。列管平行于废水流向布置，或平行于废水流道横截面布置。相邻的平行等离子体放电板和接地板之间形成介质阻挡放电，产生非平衡态等离子体，降解难降解有机污染物。本发明具有结构简单、可以模块化组装、操作方便、净化效率高、无二次污染等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理难降解废水的净化装置及净化方法，尤其涉及一种基于非平衡态等离子体技术采用双介质阻挡放电方式处理难降解废水的净化装置，属于污水处理技术领域。
背景技术
随着我国经济水平快速发展，煤化工、石化、印染等行业产生的大量难降解废水严重污染区域生态环境，危害人体健康和人类生存空间，难降解废水的安全、高效处理受到社会各界广泛关注与重视。
针对废水中含有高浓度难降解有机物，常规污水处理技术难以对其进行有效净化，非平衡态等离子体技术在常温常压条件下即可产生大量高能电子、羟基自由基、臭氧等具有强氧化性的活性粒子，与废水中污染物分子反应降解生成CO2、H2O等其他无毒或低毒性小分子物质，该技术具有净化效率高、运行管理方便、能耗低等诸多优点被广泛应用在污水处理领域。
现有污水净化的等离子体反应器存在电极易腐蚀、使用寿命短、处理效率低等问题，处理后的污水中残留部分未能彻底分解的污染物，甚至产生恶臭异味气体，对环境造成二次污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理难降解废水的净化装置及净化方法，经过对等离子体反应器关键结构的优化改进，具有结构简单、可以模块化组装、操作方便、降解效率高、能耗低、使用寿命长、无二次污染等优点。
本发明是通过如下技术方案实现的。
一种处理难降解废水的净化装置，所述装置包括等离子体反应器以及和所述等离子体反应器相连的配水系统和出水廊道；所述等离子体反应器包括高压电极和至少一个等离子体反应单元，所述等离子体反应单元包括与高压电极相连的等离子体放电板、设置在所述等离子体放电板下方的废水流道和设置在废水流道底部的接地板。
上述技术方案中，所述等离子体反应单元设置若干个，且所述若干个等离子体反应单元在所述等离子体反应器中呈自上而下布置。
上述技术方案中，所述离子体放电板、接地板与废水流道均顺着废水流向倾斜布置。
上述技术方案中，所述若干个等离子体反应单元之间的废水流道串联和/或并联布置。
上述技术方案中，所述等离子体放电板包括若干个列管，且所述若干个列管在所述等离子体放电板平面内呈轴向平行的均匀排列布置。
上述技术方案中，所述若干个列管的排列方向与所述等离子体放电板倾斜方向平行，或与所述等离子体放电板倾斜方向垂直。
上述技术方案中，所述列管选用套管式结构，其内部为金属材质电极管且外部为石英管。
上述技术方案中，所述出水廊道远离所述等离子体反应器一侧设置有排水管；出水廊道顶部设置有排气口。
上述技术方案中，所述配水系统选用漫流式配水时，所述出水廊道内设置有挡水板，所述挡水板设置在所述等离子体反应器与排水管之间。
上述技术方案中，所述挡水板能够上下调节高度。
一种处理难降解废水的净化方法，在等离子体反应器设置一个等离子体反应单元时，所述方法包括：
将含有难降解有机污染物的废水通入配水系统，使其进入等离子体反应器，顺着废水流道流动；
启动高压电极，使等离子体反应单元的等离子体放电板与接地板之间形成介质阻挡放电，激发气体和/或液体介质产生非平衡态等离子体，形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，与难降解有机污染物反应，使废水得到净化；
净化后的废水从出水廊道汇集排出净化装置。
等离子体反应器设置两个以上等离子体反应单元时，上述方法包括：
将含有难降解有机污染物的废水通入配水系统，通过配水系统分流或汇流进入等离子体反应器，在若干个等离子体反应单元的废水流道中流动。如两个以上等离子体反应单元并联设置，废水流道之间并联时，配水系统将废水均匀分流。
配水同时启动高压电极，使每一个等离子体反应单元的等离子体放电板与接地板之间形成介质阻挡放电，激发气体和/或液体介质产生非平衡态等离子体，形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，与难降解有机污染物反应，使废水得到净化。
启动高压电极时，相邻的等离子体反应单元之间的相互平行的等离子体放电板与接地板之间也形成介质阻挡放电，激发气体或液体介质产生非平衡态等离子体，进一步形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，使难降解有机污染物得到高效净化。
净化后的废水从出水廊道汇集排出净化装置。
本发明具有以下突出优点及效果：装置结构简单，可以模块化组装，占地面积小，即停即用，具有操作方便，运行稳定，接触面积大，流速快，处理效率高，能耗低，无二次污染等优点。
附图说明
图1是本发明所涉及的其中一种实施方式的处理难降解废水的净化装置示意图。
图2是本发明所涉及的一种处理难降解废水的净化装置包括若干个等离子体反应单元并联布置的其中一种实施方式的示意图。
图3是图2的另一种配水方式的布置示意图。
图4是本发明所涉及的一种处理难降解废水的净化装置包括若干个等离子体反应单元串联布置的其中一种实施方式的示意图。
图5是本发明所涉及的一种处理难降解废水的净化装置包括若干个等离子体反应单元串联布置的另一种实施方式的示意图。
图中：1―配水系统；2―等离子体反应单元；21―等离子体放电板；22―废水流道；23―接地板；24―列管；3―出水廊道：4―排水管；5―挡水板；6―排气口；7―溢流口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式及工作过程作进一步的说明。
本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
本发明所提供的一种处理难降解废水的净化装置，是基于非平衡态等离子技术在水处理领域应用的等离子反应器。
一种处理难降解废水的净化装置，包括等离子体反应器以及和等离子体反应器相连的配水系统1和出水廊道3。出水廊道3远离等离子体反应器一侧设置有排水管4。
如图1所示，等离子体反应器包括至少一个等离子体反应单元2，而如图2至图5所示，等离子体反应单元2设置若干个，且若干个等离子体反应单元2在等离子体反应器中呈自上而下布置。
等离子体反应器还包括高压电极。每个等离子体反应单元2均包括等离子体放电板21、设置在等离子体放电板21下方的废水流道22和设置在废水流道22底部的接地板23。为利用重力引流，离子体放电板21、接地板23与废水流道22均顺着废水流向倾斜布置。
等离子体放电板21包括若干个列管24。列管24选用套管式结构，其内部为金属材质电极管且外部为石英管，能够保证电极管通电激发时列管24与周围环境处于绝缘状态。等离子体放电板21在宽度方向上相当于列管24直径，而在其长度和深度方向上则分别与列管24的长度和若干个列管的排列相关，且随着列管的排列方向和长度延伸方向变化而变化。由于若干个列管以轴向平行的方式均匀排列形成了具有平面特征的等离子体放电板21，因此若干个列管的长度延伸方向构成的平面与其排列方向构成的平面为垂直相交平面。若干个列管的排列方向与等离子体放电板倾斜方向平行，或与等离子体放电板倾斜方向垂直。如图1至图5所示的等离子体放电板21所采用的列管24排列方式均是顺着等离子体放电板21平面在水流方向均匀排列布置，亦即沿着等离子体放电板21倾斜方向均布。本领域一般技术人员能够理解，等离子体放电板21所采用的若干个列管24在与其倾斜方向垂直的纵深方向均匀排列布置。列管24通过其内部的金属材质电极管与高压电极相连。
若干个等离子体反应单元2之间的废水流道22串联和/或并联布置。图2/图3和图4/图5分别代表了若干个等离子体反应单元2之间的废水流道22并联或串联的布置方式，同时，本领域一般技术人员能够理解，根据待处理废水流量及其有机污染物浓度和降解难易程度，若干个等离子体反应单元2之间的废水流道22还可以设置成将若干个废水流道等分成小串联单元流道、同时将小单元串联流道并联的串并联布置方式。
图2和图3是若干个废水流道22并联布置的其中两种实施例。配水系统1分别选用管道式配水和漫流式配水。管道式配水是在废水进入装置时，通过与若干个废水流道相对应的废水管均布配水。漫流式配水则是使废水通过一个进水管进入装置，通过水位调节使其自然上涌而漫过处于下方的废水流道。因此，处于下方的废水流道通常处于满流状态。
若干个等离子体反应单元2之间的废水流道22并联式布置时，如图2所示，当配水系统1选用管道式配水时，每个废水流道对应一根进水管道，同时可以在每个废水管上单独设置调节阀，使得进入每一个废水流道的废水量可控。
如图3所示，选用漫流式配水时，出水廊道3内设置有挡水板5，挡水板5设置在等离子体反应器与排水管4之间。挡水板5能够上下调节高度，从而调节等离子体反应器内的废水液面高度。
而对于如图1所示的一个等离子体反应单元2时，配水系统1的设置方式显示不出区别，此时优选设置挡水板5，便于调节废水流道22内的液面高度。
图4和图5是若干个废水流道22全部串联布置的其中两种实施例。当配水系统1选用管道式配水时，废水从最上方一个废水流道22进入装置，顺着上下依次连接的废水流道折返式向下流动，最后从最下方的废水流道进入出水廊道3从排水管4排出装置，如图4所示。如图5所示，当配水系统1选用漫流式配水时，废水从最下方一个废水流道22进入装置，随着进入装置的废水量逐渐增加，废水逐渐上涌，从下往上逐渐进入上下依次相连的废水流道，呈折返式向上漫流。当流经最上方一个废水流道时，如出水口位于进水侧，则在该废水流道末端通道侧面上方开设溢流口7，溢流口7设连接通道连接出水廊道3。如出水口位于出水廊道3一侧，则使其自然流下，通过出水廊道3从排水管4排出装置，此时挡水板5可以不设。
当出水廊道3为密封通道时，其顶部优选设置排气口6以便于净化过程反应生成的气体排出装置。
通常高压电极汇集成电源系统，电源系统提供等离子体反应器中等离子体放电板所需的高压电极。装置还包括控制系统等。列管24与电源系统连接，通过就地或者控制系统控制其启动/停止。接地板23与等离子体反应器壁面连接接地。设置若干个等离子体反应单元2时，相应的若干个接地板可以相互串联并与等离子体反应器壁面相连形成接地。
当难降解废水通过配水系统1进入等离子体反应器时，同步启动高压电极连接列管24的电极管，使其与接地板之间形成介质阻挡放电，产生非平衡态等离子体。放电产生的高能电子、羟基自由基、臭氧等具有强氧化性的活性粒子与废水中污染物分子反应，从而达到降解有机污染物净化废水的功效。实际上，当设置若干个等离子体单元2时，每个等离子体单元2内的等离子体放电板21和接地板23之间形成介质阻挡放电，同时，相邻的两个相互平行的等离子体单元的放电板和接地板之间也形成介质阻挡放电（如图2和图3），从而增强了等离子体的产生，进一步提高系统的处理能力和效果。实际上，除了位于等离子体反应器两端的等离子体放电板21和接地板23，其余的等离子体放电板21和接地板23均是两两相邻，彼此之间均形成电场激发产生非平衡态等离子，从而使得整个装置内具有大量的强氧化性活性粒子，增强了装置的净化能力。
应用过程中，基于废水处理量和废水中难降解有机污染物浓度及其难降解程度，还可以将几个同样的净化装置并联或串联使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种处理难降解废水的净化装置，其特征在于：所述装置包括等离子体反应器以及和所述等离子体反应器相连的配水系统（1）和出水廊道（3）；所述等离子体反应器包括高压电极和至少一个等离子体反应单元（2），所述等离子体反应单元（2）包括与高压电极相连的等离子体放电板（21）、设置在所述等离子体放电板（21）下方的废水流道（22）和设置在废水流道底部的接地板（23）。
2.根据权利要求1所述的一种处理难降解废水的净化装置，其特征在于：所述等离子体反应单元（2）设置若干个，且所述若干个等离子体反应单元（2）在所述等离子体反应器中呈自上而下布置。
3.根据权利要求1或2所述的一种处理难降解废水的净化装置，其特征在于：所述离子体放电板（21）、接地板（23）与废水流道（22）均顺着废水流向倾斜布置。
4.根据权利要求2所述的一种处理难降解废水的净化装置，其特征在于：所述若干个等离子体反应单元（2）之间的废水流道（22）串联和/或并联布置。
5.根据权利要求1所述的一种处理难降解废水的净化装置，其特征在于：所述等离子体放电板（21）包括若干个列管（24），且所述若干个列管（24）在所述等离子体放电板（21）平面内呈轴向平行的均匀排列布置。
6.根据权利要求5所述的一种处理难降解废水的净化装置，其特征在于：所述若干个列管（24）的排列方向与所述等离子体放电板（21）倾斜方向平行，或与所述等离子体放电板（21）倾斜方向垂直。
7.根据权利要求5或6所述的一种处理难降解废水的净化装置，其特征在于：所述列管（24）选用套管式结构，其内部为金属材质电极管且外部为石英管。
8.根据权利要求1所述的一种处理难降解废水的净化装置，其特征在于：所述出水廊道（3）内设置有挡水板（5），所述挡水板（5）能够上下调节高度。
9.一种处理难降解废水的净化方法，其使用如权利要求1所述的一种处理难降解废水的净化装置，其特征在于：所述方法包括
将含有难降解有机污染物的废水通入配水系统（1），使其进入等离子体反应器，顺着废水流道（22）流动；
启动高压电极，使等离子体反应单元（2）的等离子体放电板（21）与接地板（23）之间形成介质阻挡放电，激发气体和/或液体介质产生非平衡态等离子体，形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，与难降解有机污染物反应，使废水得到净化；
净化后的废水从出水廊道（3）汇集排出净化装置。
10.根据权利要求9所述的一种处理难降解废水的净化方法，其进一步使用如权利要求2或4任一项所述的一种处理难降解废水的净化装置，其特征在于：所述方法包括
将含有难降解有机污染物的废水通入配水系统（1），通过配水系统（1）分流或汇流进入等离子体反应器，在若干个等离子体反应单元（2）的废水流道（22）中流动；
启动高压电极，使每一个等离子体反应单元（2）的等离子体放电板（21）与接地板（23）之间形成介质阻挡放电，激发气体和/或液体介质产生非平衡态等离子体，形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，与难降解有机污染物反应，使废水得到净化；
启动高压电极时，相邻的等离子体反应单元（2）之间的等离子体放电板（21）与接地板（23）之间也形成介质阻挡放电，激发气体或液体介质产生非平衡态等离子体，进一步形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，使难降解有机污染物得到高效净化；
净化后的废水从出水廊道（3）汇集排出净化装置。
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| CN201810893754.2A Pending CN108675387A (zh) | 2018-08-08 | 2018-08-08 | 一种处理难降解废水的净化装置及净化方法 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109796096A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-05-24 | 大连理工大学 | 一种基于多阵列式微放电的直饮水处理装置及方法 |
| CN114099749A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-01 | 北京市政路桥股份有限公司 | 一种市政道路施工结构及其施工方法 |
| CN116621267A (zh) * | 2023-05-30 | 2023-08-22 | 江南大学 | 基于气液两相等离子放电的液膜板式反应装置及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004268003A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-09-30 | Masayuki Sato | 水中放電プラズマ方法及び液体処理装置 |
| JP2007289898A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-08 | Bco:Kk | 浄化装置 |
| US20160074829A1 (en) * | 2013-05-24 | 2016-03-17 | Osaka University | Method and apparatus for producing liquid for sterilization use |
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-
2018
- 2018-08-08 CN CN201810893754.2A patent/CN108675387A/zh active Pending
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