CN109319914A - 一种采用板板气液水中放电等离子体处理污水的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用板板气液水中放电等离子体处理污水的装置，该装置包括反应容器和上下相对设置在所述反应容器内的两块板状电极，所述反应容器的底部设有气室，所述反应容器的下底面上设有曝气孔用于由所述的气室向所述的反应容器内曝气，所述的反应容器上设有冷却装置，两块所述的板状电极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设在所述反应容器两端的高压绝缘子通过导线连接高频高压电源的正负极，所述的反应容器上设有进水口、出水口和出气口，所述的气室上设有进气口。整个装置实用性强、能源利用率高、处理效果好，在污水处理领域具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于水污染净化处理领域，具体涉及一种采用板板气液水中放电等离子体处理污水的装置。
背景技术
传统的废水处理工艺很难满足日益复杂的水质处理要求，开展难降解废水处理的新技术 已成为当前水污染处理的新热点。
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(AdvancedOxidation Processes，简称AOPs)，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de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·O、·H、·OH、·HO2、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。
现有的等离子体技术大多是在水面上的空气中放电，再将产生的活性粒子引入水中反应，这样会导致活性物质不能被充分利用，因此需要设计一种新的等离子体污水处理装置能在水中直接降解污染物，最大限度的利用等离子体产生的活性物质。
发明内容
本发明的目的在于，针对背景技术存在的问题，提供一种采用板板气液水中放电等离子体处理污水的装置，该装置设计简单、投资低、处理效果好、无二次污染等优点，可以应用于难降解污染废水领域的深度高效处理。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种采用板板气液水中放电等离子体处理污水的装置，该装置包括反应容器和上下相对设置在所述反应容器内的两块板状电极，所述反应容器的底部设有气室，所述反应容器的下底面上设有曝气孔用于由所述的气室向所述的反应容器内曝气，所述的反应容器上设有冷却装置用于降低反应容器内的温度，两块所述的板状电极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设在所述反应容器两端的高压绝缘子通过导线连接高频高压电源的正负极，所述的反应容器上设有进水口、出水口和出气口，所述的气室上设有进气口。
所述的冷却装置为设置在所述反应容器外壁上的冷却水槽，所述冷却水槽的槽壁上设有冷却水入口和冷却水出口。
所述的进水口和出水口分别连通所述液体循环泵的液体出口端和液体进口端形成液体循环通道。
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。
所述的反应容器上还设有取样口。
两个所述板状电极的材质为铜。
所述的反应容器为筒状，所述的气室为圆台形，所述反应容器壳体的材质为石英玻璃。
所述高频高压电源的输出电压为10～20kv，输出电流为300～400A，输出脉冲频率为 200～400脉冲每秒，脉冲持续时间为10ns。
本发明的有益效果体现在：
(1)改变传统的等离子体技术在水面上空气中放电，再将产生的活性粒子引入水中反应的特点，采用板板气液水中放电，使产生的活性粒子得到充分利用；
(2)通过循环水泵供应冷却水，降低反应器因反应引起的温度升高，控制反应在一定温度下进行；
(3)增设液体循环泵，起到内回流作用，增加废水停留时间；
(4)本发明运行稳定，方便管理，具有快速、安全、高效等优点，易于集成，在水处理领域具有较高的应用前景。
附图说明
图1为采用板板气液水中放电等离子体处理污水的装置结构示意图。
其中，1—反应容器，2—板状电极，3—气室，4—曝气孔，5-1—正极柱，5-2—负极柱，6—高压绝缘子，7—导线，8—高频高压电源，9—进水口、10—出水口，11—出气口，12—进气口，13—冷却水槽，14—冷却水入口，15—冷却水出口，16—液体循环泵，17—气体循环泵，18—取样口。
具体实施方式
如图1所示，一种采用板板气液水中放电等离子体处理污水的装置，该装置包括反应容器1和上下相对设置在所述反应容器1内的两块板状电极2，两块板状电极之间为放电反应区，所述反应容器1的底部设有气室3，所述反应容器1的下底面上设有曝气孔4用于由所述的气室3向所述的反应容器1内曝气，所述的反应容器1上设有冷却装置用于降低反应容器1内的温度，两块所述的板状电极2分别连接正极柱5-1和负极柱5-2的末端，所述正极柱5-1和负极柱5-2的另一端分别穿过设在所述反应容器1两端的高压绝缘子6通过导线7连接高频高压电源8的正负极，所述的反应容器1上设有进水口9、出水口10和出气口 11，所述的气室3上设有进气口12。所述的高压绝缘子6分别设置在所述反应容器1的上底面和下地面上，用于封闭所述的反应容器1。
所述的冷却装置为设置在所述反应容器1外壁上的冷却水槽13，所述冷却水槽13的槽壁上设有冷却水入口14和冷却水出口15。所述的冷却水出口15设在所述冷却水槽13的上部，所述的冷却水进口15设在所述冷却水槽13的下部。所述冷却水入口14和冷却水出口15上分别安装有循环水泵，经由循环水泵实现冷却水槽13内冷却水的循环，所述循环水泵由两台蠕动泵构成，参数根据待处理液体的性质选定。冷却水经由循环水泵从冷却水槽13的下端流入，上端流出。
所述的进水口9和出水口10分别连通所述液体循环泵16的液体出口端和液体进口端形成液体循环通道。所述的出气口11和进气口12分别连通所述气体循环泵17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18。两个所述板状电极2的材质为铜，厚度为1cm，半径为8cm，但不限于此；所述高频高压电源8的正极通过导线7和正极柱5-1与上板状电极相连，负极通过导线7和负极柱5-2与下方板状电极相连，所述下方的板状电极还通过接地导线接地。
所述的反应容器1为筒状，内径15cm，外径17cm，高度20cm，但不限于此；所述的气室3为圆台形，通过反应容器1的底板与所的反应容器1隔开，所述圆台形的下底面内径23cm，外径25cm，高度5cm，但不限于此；所述反应容器1壳体的材质为石英玻璃。所述高频高压电源8的输出电压为10～20kv，输出电流为300～400A，输出脉冲频率为200～400 脉冲每秒，脉冲持续时间为10ns。
采用本发明的装置净化处理污染水体的过程原理如下：
待处理的污水经过预处理之后进入反应容器1中，使液面维持在上板状电极之上，与此同时，将高频高压电源8的正负极通过导线7和正极柱5-1和负极柱5-2分别与两个板状电极2连接，将接地导线与下板状电极相连接，将空气引入气室3通过曝气孔4在反应容器 1内的放电反应区形成大量细小气泡，在高频高压电源8的作用下，两个板状电极2之间直接产生击穿放电，而通过进气口12进入的氧气和氮气等物质受到激发产生大量的·O、·H、·OH和·NO，并进一步产生H2O2和O3等活性物质，这些活性物质与溶液中的污染物分子产生强烈的氧化反应，并伴有强烈的紫外光和高温，从而实现污染物的去除。当污染物被等离子降解时，通过取样口18取样检测降解效果，当降解效果不符合预期时，使液体循环泵16保持开启，重复处理待处理溶液，当达到一定降解效果后停止液体循环泵 16，排出处理后的污水。反应中的高频高压电源8和液体循环泵16均可调，可针对待处理污水不同的水质和处理要求灵活处理，从而实现对污水的高效处理。
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、快速、高效、无二次污染等优点，尤其是对难降解的有机污染物及有特殊处理要求的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 (8)
1.一种采用板板气液水中放电等离子体处理污水的装置，其特征在于：该装置包括反应容器和上下相对设置在所述反应容器内的两块板状电极，所述反应容器的底部设有气室，所述反应容器的下底面上设有曝气孔用于由所述的气室向所述的反应容器内曝气，所述的反应容器上设有冷却装置，两块所述的板状电极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设在所述反应容器两端的高压绝缘子通过导线连接高频高压电源的正负极，所述的反应容器上设有进水口、出水口和出气口，所述的气室上设有进气口。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的冷却装置为设置在所述反应容器外壁上的冷却水槽，所述冷却水槽的槽壁上设有冷却水入口和冷却水出口。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的进水口和出水口分别连通所述液体循环泵的液体出口端和液体进口端形成液体循环通道。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：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。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的反应容器上还设有取样口。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：两个所述板状电极的材质为铜。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的反应容器为筒状，所述的气室为圆台形，所述反应容器壳体的材质为石英玻璃。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述高频高压电源的输出电压为10～20kv，输出电流为300～400A，输出脉冲频率为200～400脉冲每秒，脉冲持续时间为10ns。
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