CN113428969B

CN113428969B - 基于等离子放电的医疗废水处理装置

Info

Publication number: CN113428969B
Application number: CN202110619430.1A
Authority: CN
Inventors: 宋雷震; 吕东芳
Original assignee: Huainan Union University
Current assignee: Huainan Union University
Priority date: 2021-06-03
Filing date: 2021-06-03
Publication date: 2022-09-16
Anticipated expiration: 2041-06-03
Also published as: CN113428969A

Abstract

本发明涉及医疗废水处理技术领域，公开了基于等离子放电的医疗废水处理装置，包括气体预处理单元、供电模块、等离子发生器、储液模块、气液溶解器以及羟基溶液储存模块，其中，气体预处理单元输送处理后的氧气以及水分进入至等离子发生器，供电模块提供电力于等离子发生器，等离子发生器产生臭氧、并输送至气液溶解器，储液模块输送医疗废水至气液溶解器、并与臭氧混合，产生的羟基自由基溶液与医疗废水混合储存于羟基溶液储存模块，所述气液溶解器包括混合器外壳以及进液管。本发明结构简单，能够有效对医疗废水中的污染物进行处理，本发明提出的气液溶解单元方便调节，能够根据水量大小调节进气量，完成定量配比混合。

Description

基于等离子放电的医疗废水处理装置

技术领域

本发明涉及医疗废水处理技术领域，尤其涉及基于等离子放电的医疗废水处理装置。

背景技术

目前，医疗废水水质复杂，废水中含有大量细菌、病毒、寄生虫卵和有毒有害物质。我国现有的大部分医院废水处理工艺级别较低，多采用一级处理，存在水质波动很大，消毒剂投加量难以控制；消毒副产物产生量很大，影响生态环境的安全；余氯标准无上限，过多余氯危害生态安全、环境安全等问题。且很多小型诊所占地面积小，处理废水量一般每天在几百升以内，传统工艺由于需要的占地面积较大，工艺复杂，一次性投资成本高，运行费用高等原因，普通诊所、小型医疗机构等难以承受。

目前一般医院多采用化学方法对有毒有害污水污物进行消毒，处理工艺基本都以氯化消毒为主，上二级生化处理的医院很少。以处理设施拥有率较高的北京为例，北京市共有各级医院806家，其中三级以上综合医院100多家，二级以上医院几百家，其他为一级各类小医院。对北京地区97个综合医院进行调查，其中89个医院对排放的污水进行了处理，处理率92％，使用消毒措施情况为：用液氯消毒的49个，占55％；用次氯酸钠发生器消毒的15个，占17％；用商品次氯酸钠溶液消毒的8个，占9％；用二氧化氯消毒的7个，占8％；用臭氧消毒的3个，占3％，其他(主要是用漂粉精)7个，占8％。被调查的5个传染病医院有3家采用二级处理加氯消毒工艺，2个采用一级处理加氯消毒工艺。其中大多数运行成本较高，同时大量的化学药剂使用造成了二次污染。因此急需研究一种低成本、零污染的高效医药废水处理设备，为此提出本方案。

发明内容

本发明的目的在于提供基于等离子放电的医疗废水处理装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于等离子放电的医疗废水处理装置，包括气体预处理单元、供电模块、等离子发生器、储液模块、气液溶解器以及羟基溶液储存模块，其中，气体预处理单元输送处理后的氧气以及水分进入至等离子发生器，供电模块提供电力于等离子发生器，等离子发生器产生臭氧、并输送至气液溶解器，储液模块输送医疗废水至气液溶解器、并与臭氧混合，产生的羟基自由基溶液与医疗废水混合储存于羟基溶液储存模块中。

作为上述方案的进一步的改进，所述气液溶解器包括混合器外壳以及进液管，混合器外壳内具有一收缩段，收缩段的一侧连通于出口，收缩段的另一侧连通于混合腔，混合腔的一侧敞口、并安装有环形的密封套。

所述密封套内穿插安装有内管，内管的一端伸入到混合腔内、并安装有阻挡机构。

内管的外端连接有进液管。

所述混合器外壳的壳体内开设有进气孔，进气孔和混合腔连通，且进气孔内设置有调节其开口大小的调节机构，所述调节机构与所述阻挡机构联动。

当内管输入混合腔内的液体流量增大，阻挡机构带动调节机构扩大进气孔的开口，内管输入混合腔内的液体流量减小，阻挡机构运动使得进气孔的开口缩小。

作为上述方案的进一步的改进，所述阻挡机构包括固定在内管出液端的内套筒、滑动插接在内套筒内的塞柱，其中，内套筒的外端敞口、并用于承接塞柱，塞柱的末端具有环形的外缘板，所述塞柱和内套筒之间通过弹性回复单元连接。

作为上述方案的进一步的改进，所述弹性回复单元包括设于内套筒的弹性件和套设在塞柱外侧的柱状弹簧，其中，弹性件的一端和塞柱的内端固定，柱状弹簧的两端分别连接于内套筒以及外缘板。

作为上述方案的进一步的改进，所述调节机构包括活动设于进气孔内的调节板，调节板的一侧与进气孔的内壁形成导气道，且另一侧具有导向板，导向板封堵同侧的进气孔，且导向板的一端插设于开设在进气孔内壁的导向槽，导向槽内设置和导向板内端固定的弹簧。

作为上述方案的进一步的改进，位于混合腔内的所述内管的外壁还设有吸气机构、用于使混合腔内产生负压，所述吸气机构包括固定在内管外壁的旋转凸轮以及套设在内管外侧的橡胶套，其中，凸轮设于橡胶套内，且凸轮的活动端抵触于橡胶套的内侧壁，混合器壳体的外侧具有驱动内管旋转的驱动单元，且内管的外端和进液管之间通过回转接头连通。

作为上述方案的进一步的改进，所述驱动单元为固定在混合器外壳外侧的驱动马达以及安装在内管外壁的从动齿轮，驱动马达的输出轴安装有与从动齿轮啮合传动的主动齿轮。

作为上述方案的进一步的改进，所述密封套和混合器壳体的内壁螺旋连接，而密封套的内端面具有环形的卡槽，橡胶套的一侧通过和卡槽配合安装的压环固定在卡槽内。

作为上述方案的进一步的改进，所述供电模块包括太阳能电池板以及和太阳能电池板电性连接的蓄电池组。

本发明的有益效果是：

(1)采用绿色可再生资源O2作为原料；反应过程零污染。采用先进的极端的强电场电离方法，对原子外层对子进行重新排列组合(成键)，在分子层次加工成·OH；再通过电离电场强度、边界条件等控制其化学反应方向、速率和产物，方能实现化学反应零污染、零废物排放。

(2)本发明在处理过程中的中间产物为无毒无害的·OH。·OH·诱发一系列的·OH链反应，攻击有机物、微生物，直至降解为CO2、H2O和微量无机盐；剩余·OH分解成O2、H2O，回归自然，不产生二次污染。

(3)本发明不使用催化剂、溶剂。采用强电场放电产生大量活性粒子替代化学催化剂、溶剂，解决了使用催化剂中毒和其毒性问题，以及加工生产催化剂、溶剂过程的污染问题。

(4)本发明占地面积小，便于使用；采用太阳能辅助供电，节约电能；且本装置高效消毒，极大减少医疗废水中有害物质的排放。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的整体原理结构示意图；

图2为本发明的实施例1中的气液溶解器的结构示意图；

图3为本发明的图2的A处放大图；

图4为本发明的图3中结构在实施例2中的结构示意图；

图5为本发明的局部结构示意图；

图6为本发明的等离子发生器的原理图。

图中：混合器外壳16、收缩段17、出口18、进液管19、内管20、密封套21、调节阀22、输气管23、进气孔24、调节板25、导向板26、弹簧27、导向槽28、橡胶套29、弹性件30、内套筒31、旋转凸轮32、混合腔33、连接板34、柱状弹簧35、塞柱36、外缘板37、压环38、卡槽39。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参见图1-6，基于等离子放电的医疗废水处理装置，包括气体预处理单元、供电模块、等离子发生器、储液模块、气液溶解器以及羟基溶液储存模块，其中，气体预处理单元输送处理后的氧气以及水分进入至等离子发生器，供电模块提供电力于等离子发生器，等离子发生器产生臭氧、并输送至气液溶解器，储液模块输送医疗废水至气液溶解器、并与臭氧混合，产生的羟基自由基溶液与医疗废水混合储存于羟基溶液储存模块中。

请参照图2-6，作为上述方案的进一步的改进，气液溶解器包括混合器外壳16以及进液管19，混合器外壳16内具有一收缩段17，收缩段17的一侧连通于出口18，收缩段17的另一侧连通于混合腔33，混合腔33的一侧敞口、并安装有环形的密封套21。

请参照图2以及图3，密封套21内穿插安装有内管20，内管20的一端伸入到混合腔33内、并安装有阻挡机构。阻挡机构能够根据水流大小，发生运动。

内管20的外端连接有进液管19。

混合器外壳16的壳体内开设有进气孔24，进气孔24和混合腔33连通，且进气孔24内设置有调节其开口大小的调节机构，调节机构与阻挡机构联动。通过调节机构的工作，当水流量发生变化时，能够使得进气孔24的开口大小对应发生变化，从而使得进气量适应于进液量。

当内管20输入混合腔23内的液体流量增大，阻挡机构带动调节机构扩大进气孔24的开口，内管20输入混合腔23内的液体流量减小，阻挡机构运动使得进气孔24的开口缩小。

作为上述方案的进一步的改进，阻挡机构包括固定在内管20出液端的内套筒31、滑动插接在内套筒31内的塞柱36，其中，内套筒31的外端敞口、并用于承接塞柱36，塞柱36的末端具有环形的外缘板37，塞柱36和内套筒31之间通过弹性回复单元连接。

作为上述方案的进一步的改进，弹性回复单元包括设于内套筒31的弹性件30和套设在塞柱36外侧的柱状弹簧35，其中，弹性件30的一端和塞柱36的内端固定，柱状弹簧35的两端分别连接于内套筒31以及外缘板37。

作为上述方案的进一步的改进，调节机构包括活动设于进气孔24内的调节板25，调节板25的一侧与进气孔24的内壁形成导气道，且另一侧具有导向板26，导向板26封堵同侧的进气孔24，且导向板26的一端插设于开设在进气孔24内壁的导向槽28，导向槽28内设置和导向板26内端固定的弹簧27。

作为上述方案的进一步的改进，位于混合腔23内的内管20的外壁还设有吸气机构、用于使混合腔23内产生负压，吸气机构包括固定在内管32外壁的旋转凸轮32以及套设在内管20外侧的橡胶套29，其中，凸轮32设于橡胶套29内，且凸轮32的活动端抵触于橡胶套29的内侧壁，混合器壳体16的外侧具有驱动内管20旋转的驱动单元，且内管20的外端和进液管19之间通过回转接头连通。

作为上述方案的进一步的改进，驱动单元为固定在混合器外壳外侧的驱动马达以及安装在内管20外壁的从动齿轮，驱动马达的输出轴安装有与从动齿轮啮合传动的主动齿轮。

本申请主要其占地面积小，成本低，效率高，低能耗，杀菌效果好，无二次污染且操作简便。原理为O2和H2O通过预处理进入等离子发生器，通过强电场电离放电，获得高能量的电子，使氧、水分子激发，超激发和电离产生高浓度·OH。·OH进入气液溶解器经过充分溶解，含高浓度的羟基自由基溶液通过气液溶解单元和剩余气体去除单元，分离剩余的气体后，便获得了高浓度的羟基自由基溶液。由于·OH具有广谱致死性，其可以无差别的高效杀灭病原微生物，降解有机药品等分解为H2O、CO2和无机盐，剩余·OH会分解为H2O和O2，不造成二次污染。

实施例2：

参见图4，本实施例中，作为上述方案的进一步的改进，密封套21和混合器壳体16的内壁螺旋连接，而密封套21的内端面具有环形的卡槽39，橡胶套29的一侧通过和卡槽39配合安装的压环38固定在卡槽39内。通过上述结构，在拆除下密封套21的条件下，能够方便拆卸更换橡胶套29。

作为上述方案的进一步的改进，供电模块包括太阳能电池板以及和太阳能电池板电性连接的蓄电池组。通过太阳能为整个装置供电，能够使得本装置更加节约能源。

本装置提出的装置，当系统运行时采用自然物质H2O、O2作为原料。它是绿色可再生资源化学反应应是零污染。采用先进的强电场电离方法，对原子外层对子进行重新排列组合成键，在分子层次加工成OH·；再通过电离电场强度、边界条件等控制其化学反应方向、速率和产物，产品应是无毒无害的OH·。它与其它物化学反应也应该是零污染。·OH诱发一系列的·OH链反应，攻击有机物、微生物，直至降解为CO2、H2O和微量无机盐；剩余·OH分解成O2、H2O，回归自然。不使用催化剂、溶剂。

并且本装置提出的气液溶解器方便气液混合，以便于根据进液流量的大小调节进气量的多少，方便安装一定的比例进行气液混合，使得工作更加稳定可靠。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.基于等离子放电的医疗废水处理装置，包括气体预处理单元、供电模块、等离子发生器、储液模块、气液溶解器以及羟基溶液储存模块，其中，气体预处理单元输送处理后的氧气以及水分进入至等离子发生器，供电模块提供电力于等离子发生器，等离子发生器产生臭氧、并输送至气液溶解器，储液模块输送医疗废水至气液溶解器、并与臭氧混合，产生的羟基自由基溶液与医疗废水混合储存于羟基溶液储存模块中；

所述气液溶解器包括混合器外壳（16）以及进液管（19），混合器外壳（16）内具有一收缩段（17），收缩段（17）的一侧连通于出口（18），收缩段（17）的另一侧连通于混合腔（33），混合腔（33）的一侧敞口、并安装有环形的密封套（21）；

所述密封套（21）内穿插安装有内管（20），内管（20）的一端伸入到混合腔（33）内、并安装有阻挡机构；

内管（20）的外端连接有进液管（19）；

所述混合器外壳（16）的壳体内开设有进气孔（24），进气孔（24）和混合腔（33）连通，且进气孔（24）内设置有调节其开口大小的调节机构，所述调节机构与所述阻挡机构联动；

当内管（20）输入混合腔（33）内的液体流量增大，阻挡机构带动调节机构扩大进气孔（24）的开口，内管（20）输入混合腔（33）内的液体流量减小，阻挡机构运动使得进气孔（24）的开口缩小；

所述阻挡机构包括固定在内管（20）出液端的内套筒（31）、滑动插接在内套筒（31）内的塞柱（36），其中，内套筒（31）的外端敞口、并用于承接塞柱（36），塞柱（36）的末端具有环形的外缘板（37），所述塞柱（36）和内套筒（31）之间通过弹性回复单元连接；

所述调节机构包括活动设于进气孔（24）内的调节板（25），调节板（25）的一侧与进气孔（24）的内壁形成导气道，且另一侧具有导向板（26），导向板（26）封堵同侧的进气孔（24），且导向板（26）的一端插设于开设在进气孔（24）内壁的导向槽（28），导向槽（28）内设置和导向板（26）内端固定的弹簧（27）。

2.根据权利要求1所述的基于等离子放电的医疗废水处理装置，其特征在于：所述弹性回复单元包括设于内套筒（31）的弹性件（30）和套设在塞柱（36）外侧的柱状弹簧（35），其中，弹性件（30）的一端和塞柱（36）的内端固定，柱状弹簧（35）的两端分别连接于内套筒（31）以及外缘板（37）。

3.根据权利要求1所述的基于等离子放电的医疗废水处理装置，其特征在于：位于混合腔（33）内的所述内管（20）的外壁还设有吸气机构，以用于使混合腔（33）内产生负压，所述吸气机构包括固定在内管（20）外壁的旋转凸轮（32）以及套设在内管（20）外侧的橡胶套（29），其中，旋转凸轮（32）设于橡胶套（29）内，且旋转凸轮（32）的活动端抵触于橡胶套（29）的内侧壁，混合器外壳（16）的外侧具有驱动内管（20）旋转的驱动单元，且内管（20）的外端和进液管（19）之间通过回转接头连通。

4.根据权利要求3所述的基于等离子放电的医疗废水处理装置，其特征在于：驱动单元为固定在混合器外壳外侧的驱动马达以及安装在内管（20）外壁的从动齿轮，驱动马达的输出轴安装有与从动齿轮啮合传动的主动齿轮。

5.根据权利要求1所述的基于等离子放电的医疗废水处理装置，其特征在于：所述密封套（21）和混合器外壳（16）的内壁螺旋连接，而密封套（21）的内端面具有环形的卡槽（39），橡胶套（29）的一侧通过和卡槽（39）配合安装的压环（38）固定在卡槽（39）内。

6.根据权利要求1所述的基于等离子放电的医疗废水处理装置，其特征在于：所述供电模块包括太阳能电池板以及和太阳能电池板电性连接的蓄电池组。