CN110960966A - 一种微气泡诱导放电等离子体废气处理装置 - Google Patents

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陈咨含
黄秋林
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Abstract

本发明公开了一种新型的自冷却、短流程、低成本、低能耗的微气泡诱导放电等离子体废气处理装置。装置主要包括水箱、放电组件、供气系统、曝气装置。本发明将放电组件整体放于循环水中，利用循环水冷却放电单元，降低放电空间的温度，提高活性物质的产率。本发明的高压电极紧贴曝气管的内壁，放电产生的热量主要扩散在循环水中，有利于放电装置的冷却。同时，本发明的高压电极紧贴曝气管的内壁，曝气管内通入废气产生微小气泡，使得废气与放电产生的活性物质充分接触，从而达到有效的处理效果。本发明的高压电极紧贴曝气管的内壁，通过曝气管产生的微小气泡，诱导高压电极放电，有利于能量的传递。

Description

一种微气泡诱导放电等离子体废气处理装置
技术领域
本发明所属主要用作挥发性有机化合物（VOCs）废气处理的微气泡诱导放电等离子体废气处理装置。
背景技术
随着工业经济的发展，石油、油漆、印刷和涂料等行业产生的挥发性有机化合物（volatile organic compounds,VOCs)日益增多，科学、高效地处理VOCs显得日益迫切。目前国内外治理挥发性有机化合物（VOCs）采用的方法主要有吸收、吸附、催化燃烧等，这些方法都面临使用设备多、实验复杂、能耗大等问题。因此，经济、高效地处理低浓度、大流量的挥发性有机化合物（VOCs），除改进传统技术外，寻求控制最优技术已成为解决VOCs污染的必由之路。
利用低温等离子体技术处理挥发性有机化合物(VOCs)废气是目前国内外研究的治理气体环境的热门技术，它是集物理、化学、环境科学与一体的全新技术。低温等离子体法处理VOCs的技术与传统方法相比具有很多优点：（1）可在常温常压下操作。（2）有机化合物最终产物为CO2 、CO、H2O。（3）运行费用低。等离子体法处理方法是通过窄脉宽(ns级)、陡前沿的高压脉冲电晕进行放电，在常温常压下，可产生非平衡等离子体，即能产生O.、OH.、高能电子等活性第四态粒子，这些粒子可对VOCs进行氧化降解的一系列反应，使得VOCs最终降解成无害物。简而言之，低温等离子体技术具有处理效果好、能量效率高等优点，它被认为是一种高效、清洁的无二次污染物处理技术，它将自由基氧化、臭氧氧化、紫外光解、高能电子轰击、超声效应、超临界效应、局部热效应等多种作用集于一体， 能有效降解挥发性有机化合物，在环境污染治理中有着广阔的应用前景。
传统的低温等离子体技术处理挥发性有机化合物（VOCs）废气的装置仍存在一些问题，比如能量利用率较低、等离子体气相传质慢、自由基的利用率不高。同时，在气相放电的过程中会产生大量的热量，这使得活性物质相互间消耗，缩短了活性物质的存活时间。传统的解决办法是选用不同放电形式来提高活性物质的存活时间，从而达到处理效果。因此，研究一种新型自冷却、低成本、高效率、低能耗地放电等离子体处理挥发性有机化合物(VOCs)的装置具有重要意义。
发明内容
针对传统低温等离子体处理废气技术和装置的不足，本发明提供了一种新型的自冷却、短流程、低成本、低能耗的微气泡诱导放电等离子体废气处理装置。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种微气泡诱导放电等离子体废气处理装置，其特征在于：所述的微气泡诱导放电等离子体废气处理装置包括水箱、放电组件、供气系统、曝气装置、水循环系统。
所述的微气泡诱导放电等离子体处理装置可以将废气直接通入曝气管中，以微小气泡的形式直接与放电产生的活性物质作用。
所述的微气泡诱导放电等离子体处理装置可以用于序批式废气处理，也可外接输配气系统用于连续式废气处理。同时，此装置还可用于废水的处理，以及废气与废水同步处理。
所述的水箱用于承装待处理的废气和循环水，也可用于承装待处理的废水，材料可以为导电材料和绝缘材料。
所述的放电组件包括接地电极、高压电极、曝气管，在一套气体处理设施里面放电组件的数量不限。
进一步的，所述的接地电极为片状、网状或环状导电材料，接地电极安装在水面之下，通过导线与大地相连。进一步的，所述的接地电极可以安装在水箱底部、侧面或悬挂在水中，如果水箱采用金属材料，则水箱本身可以作为接地电极。
进一步的，所述的高压电极为金属电极，安装时紧贴曝气管内壁，电极一端通过导线与高压电源相连。进一步的，所述的高压电极可以是螺旋线、不锈钢管、金属圆环、金属网和多孔金属筒等。
进一步的，所述的曝气管为圆筒状，曝气装置进气口与供气系统连接，空气、氧气、挥发性有机化合物（VOCs）等气体通过曝气管以微小气泡的形式，进入放电空间。
所述的供气系统包括外接气源和进气管。
所述的曝气装置为微孔曝气装置，根据需要可以采用曝气管、曝气头、曝气盘。
所述的水循环系统，进水口与出水口与蠕动泵连接。
与传统的高压放电等离子体废气处理装置相比，本发明的优点如下 ：
1、本发明的微气泡诱导放电等离子体废气处理装置，加入水循环系统，有效地降低了放电空间的温度，提高活性物质的产率。
2、本发明的微气泡诱导放电等离子体废气处理装置，直接将废气通入曝气管中产生微小气泡，使废气以微小气泡的形式与放电产生的活性物质接触，有效提高了处理效果。
3、本发明的高压电极，紧贴曝气管的内壁，在曝气管的外部发生微气泡诱导放电，放电产生的热量主要扩散在循环水中，有利于放电装置的冷却。
4、本发明的曝气装置，采用微孔曝气装置，使流出放电空间的气体被分割成微小气泡，加强气-液相传质效率，提高放电产生的活性物质的利用效率。
5、本发明的微气泡诱导放电等离子体废气处理装置，可以用于有机废气的处理，也可以用于有机废水的处理，还可以用于有机废气和废水的同步处理，具有多功能性，能达到一机多用的目的。
6、本发明微气泡诱导放电等离子体废气处理装置，结构简单，组装灵活，便于推广。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中标号：1、出水管，2、进水管，3、进气管4、水箱，5、曝气管，6、出气管，7、高压电极，8、接地电极
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分应用实施例，而不是全部的实施例。本发明的保护范围并不局限于此实施例，但凡本领域技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆属于本发明保护的范围。
在实施时，待处理的废气通过进气管路进入水箱，同时外接气源打开，开始向放电装置中供气。当循环水完全淹没放电装置和曝气装置，待处理废气通入放电装置中，打开电源开始放电，开始处理通入水箱中的废气。根据应用场合不同，可以选择序批式处理，也可以选择连续进水和出水。

Claims (6)

1.一种微气泡诱导放电等离子体废气处理装置，其特征在于：包括水箱、放电组件、供气系统、曝气装置，所述的水箱用于承装待处理的废气和循环水，也可用于承装待处理的废水。材料可以为导电材料和绝缘材料，水箱材料为导电材料时，水箱同时可作为接地电极；所述的放电组件包括接地电极、高压电极、曝气装置，在一套废气处理设施里面放电组件的数量不限；所述的供气系统包括外接气源接口和废气产生装置；所述的曝气装置为微孔曝气装置，根据需要可以采用曝气管、曝气头、曝气盘等。
2.根据权利要求 1 所述的微气泡诱导放电等离子体废气处理装置，其特征在于：所述的接地电极为片状、网状或环状导电材料，接地电极安装在水面之下，可以安装在水箱底部、侧面或悬挂在水中。
3.根据权利要求 1 所述的微气泡诱导放电等离子体废气处理装置，其特征在于：所述的高压电极为金属电极，安装时紧贴放曝气管内壁，高压电极可以是不锈钢管、螺旋线、金属圆环、金属网和多孔金属筒。
4.根据权利要求 1 所述的微气泡诱导放电等离子体废气处理装置，其特征在于：用于废气处理时，水箱内可以设置一组放电组件，也可以设置多组放电组件。
5.根据权利要求 1 所述的微气泡诱导放电等离子体废气处理装置，其特征在于：直接把废气通入曝气管中，通过曝气管产生微小气泡，使得废气以气泡的形式与放电产生的活性物质充分接触，达到有效的处理效果。
6.根据权利要求 1 所述的微气泡诱导放电等离子体废气处理装置，其特征在于：用于废气处理时，可以采用序批式处理；用于废水处理时，也可以采用连续式处理。
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