CN204211482U - 一种介质阻挡放电等离子体臭氧发生器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及臭氧设备技术领域,具体涉及一种介质阻挡放电等离子体臭氧发生器。该臭氧发生器具备高压电极(1)、低压电极(4)、绝缘介质和传导介质;其特征在于,所述绝缘介质为两个以上石英介质管(2),所述石英介质管设于壳体(3)内,所述石英介质管内部含有传导介质,所述高压电极插设于所述传导介质内,所述低压电极缠绕在所述石英介质管的外壁;曝气装置(9)和气源(6)在壳体外各自与所述壳体连接。本实用新型放电容易,高压电源带负载能力强,对废水中菌群和COD降解率高,且将介质阻挡放电器与被处理液体或气体隔离,避免被处理液体带电或被处理气体易燃爆炸等安全隐患,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及臭氧设备技术领域,具体涉及一种介质阻挡放电等离子体臭氧发生器。
背景技术
臭氧是一种具有强氧化性的气体,具有广谱杀生作用。它不仅杀生效果好,杀生速度快(较氯快600~3000倍),而且无任何公害和环境污染问题,因而成为理想的绿色环保型氧化剂。工业应用的臭氧发生器基本上根据介质阻挡放电原理制作的,介质阻挡放电是一种有绝缘介质插入放电空间的气体放电形式,贯穿两电极的放电通道被气隙中的绝缘介质阻挡,从而在通道中产生大面积、高密度的臭氧产物。
目前用介质阻挡放电产生臭氧的方法包括:如专利CN201169552的“一种自冷却介质阻挡放电臭氧水处理装置”,将介质阻挡放电臭氧发生器产生的臭氧通过气源和微孔曝气头将臭氧送入被处理溶液中,达到净化液体的目的。该装置的介质阻挡放电臭氧发生器是放置在被处理的溶液中达到冷却产生臭氧过程中的热量。该实用新型示意图如图1所示,其中,1为储液箱,2为介质阻挡放电臭氧发生器,3为交流高压电源,4为气源,5为微孔曝气头,6为水泵,7为绝缘介质管,8为高压电极,9为低压电极,10为进气口,11为出气口,12为进水口,13为出水口,该实用新型的实施例中,储液箱1是长为360mm、内径52mm、壁厚60mm的圆柱有机玻璃管,绝缘介质管7采用长为250mm、内径为20mm、壁厚2mm的石英玻璃管;高压放电电极8采用螺纹杆电极,长200mm,直径5mm;低压电极9是由长150mm,厚为0.5mm的不锈钢铁网紧套介质管外壁围成柱型网筒;交流高压电源3的频率为50Hz,电压峰值在0~±50kV;气源4采用空气。选取苯酚为目标处理有机物,用去离子水配制成初始浓度为50mg/L的模拟废水,经过该实用新型的水处理装置 进行处理,当调节空气流量为0.8L/min,废水在反应器内的停留时间为36min,50Hz交流高压电源输出为16kV时,苯酚降解率可达到80%。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是:上述介质阻挡放电臭氧发生器在水中,在放电过程中会通入高压电,如果严密性不好,就会造成漏电,对整个设备的安全性构成隐患,高压电和被处理溶液接触,就会造成严重的安全事故;且由于低电极在水中是网状的形式存在,这样会对高压电源带负载能力要求很高,会造成高压电源自保护。
本实用新型的目的是通过介质阻挡放电器与被处理溶液或气体隔离,使产生的臭氧通过曝气头的方式进入被处理溶液或气体中;此外,本实用新型中低电压是以缠绕的方式紧贴介质管壁,放电容易,高压电源带负载能力强;且本实用新型中介质阻挡放电过程中产生的热量由气源风冷的形式降温,所以气源是运送臭氧的载体又是为介质阻挡放电过程中产生热量的冷却单元。
具体来说,针对现有技术的不足,本实用新型提供了如下技术方案:
一种介质阻挡放电等离子体臭氧发生器,其具备高压电极1、低压电极4、绝缘介质和传导介质;其特征在于,所述绝缘介质为两个以上石英介质管2,所述石英介质管设于壳体3内,所述石英介质管内部含有传导介质,所述高压电极插设于所述传导介质内,所述低压电极缠绕在所述石英介质管的外壁;曝气装置9和气源6在壳体外各自与所述壳体连接。
优选的,上述臭氧发生器中,所述低压电极是以螺旋方式缠绕在所述石英介质管的外壁。
优选的,上述臭氧发生器中,所述臭氧发生器还包括一端与所述高压电极连接,另一端与所述低压电极连接并一同接地的高压交流电源5。
优选的,上述臭氧发生器中,所述壳体包括第一底板3a、第二底板3b和中空的环状外壳3c,且在所述第一底板和所述第二底板中心分别设置有出气口8和进气口7,并在所述出气口和所述进气口分别连接所述曝气装置和所述气源。
优选的,上述臭氧发生器中,所述石英介质管为敞口圆柱管,一端设置 有用以和整个壳体固定的法兰10。
优选的,上述臭氧发生器中,所述石英介质管设有法兰的一端为第一端面2a,与之对应的一端为第二端面2b,所述第二端面和管体穿过壳体的第一底板3a伸入壳体内部,法兰固定在壳体第一底板外侧。
优选的,上述臭氧发生器中,所述石英介质管围绕壳体的中心轴对称设置。
优选的,上述臭氧发生器中,所述气源为对介质阻挡放电过程中产生的热量降温的风冷系统。
优选的,上述臭氧发生器中,所述石英介质管的数量为2-8个。
优选的,上述臭氧发生器中,所述石英介质管2内的传导介质选自冷却水、水银或水油混合物。
本实用新型的介质阻挡放电器与被处理液体或气体隔离,不会造成被处理液体带电或被处理气体易燃爆炸等安全隐患;本实用新型中低电极以缠绕的方式紧贴介质管壁,放电容易,高压电源带负载能力强。本实用新型所述臭氧发生器对医疗废水中粪大肠杆菌的去除率可达99.2%,对苯酚溶液的COD降解率达80%,效果显著,具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为专利CN201169552所述自冷却介质阻挡放电臭氧水处理装置的结构示意图。
图2为本实用新型实施例1所述介质阻挡放电等离子体臭氧发生器的结构示意图。其中,1为高压电极,2为石英介质管,2a为石英介质管的第一端面,2b为石英介质管的第二端面,3为壳体,3a为壳体第一底板,3b为壳体第二底板,3c为中空的环状外壳,4为低压电极,5为高压交流电源,6为气源,7为进气口,8为出气口,9为曝气装置。
图3为本实用新型实施例1所述介质阻挡放电等离子体臭氧发生器的俯视图,其中,10为法兰。
图4为本实用新型实施例2的工艺系统图。
具体实施方式
在本实用新型的一种优选的实施方式中,将低压电极4不锈钢丝或铜丝以一定圈数缠绕在石英介质管2的管壁上,放入亚克力有机玻璃壳体3中,低压电极可靠接地,在石英介质管2中放入高压电极1,高压电极1选用高压电线硅胶镀锌铜线,并倒入冷却水。通入气源6由高压漩涡气泵提供或制氧机,开启高压电源5工作频率50Hz,电压峰值0-8KW。进行放电,装置可产生高浓度臭氧,通过曝气装置将臭氧送入待处理溶液或气体中。
本实用新型中,通过选取气源的不同,所产生的臭氧浓度不同,气源介质可以是空气和氧气,通过测量检测装置的结果可以看出,相同条件下,通入氧气是通入空气产生臭氧浓度的2.5倍。
本实用新型中,介质阻挡放电器与被处理液体或气体隔离,不会造成被处理液体带电或被处理气体易燃爆炸等安全隐患。
本实用新型中,介质阻挡放电产生臭氧的过程中会产生热量,产生的热量会对臭氧有分解的作用。本实用新型利用气源作为风冷系统对介质阻挡放电过程中产生的热量降温。
本实用新型中,设置多根石英介质管的目的和优势是在相同电源条件下,可以产生更多的臭氧,石英介质管的数量可按需进行调节,例如,以8KW电源来计算可携带2-8根石英介质管;此外,所述冷却水作为传导介质,可以由水银或者水油混合液代替。
本实用新型中,低电极是以缠绕的方式紧贴介质管壁,放电容易,高压电源带负载能力强,且根据缠绕圈数不同,产生的臭氧浓度不同。如果将低电极放入被处理溶液中,导致高电导率和高能耗,对高压电源带负载能力要求高,增加成本。
下面结合附图和各个实施例,对本实用新型及其有益技术效果进行详细说明。
实施例1
本实用新型所述介质阻挡放电等离子体臭氧发生器的一种优选实施方案如图2和图3所示,包括下述结构:
壳体3:壳体3包括第一底板3a、与之相对的第二底板3b和中空的环状外壳3c,所述中空的环状外壳3c在靠近第一底板3a和第二底板3b的一端分别设置有边沿,用于将环状外壳3c固定在第一底板3a和第二底板3b上;在第一底板3a和第二底板3b的中心分别设置有出气口8和进气口7。此外,壳体3为亚克力有机玻璃壳体。
石英介质管2:在壳体3内部围绕中心对称设置有4个石英介质管,所述石英介质管为敞口圆柱管,并在一端设置有法兰10。所述石英介质管靠近法兰的端面为第一端面2a,与之对应的端面为第二端面2b,将第二端面2b和管体穿过壳体的第一底板3a伸入石英介质管内部,利用法兰将石英介质管和整个壳体固定,使壳体将四根石英介质管放电部分密封于壳体内。高压电极1通过石英介质管的第一端面2a的敞口伸入石英介质管内部,低压电极4以一定圈数由上向下缠绕在石英介质管2的管壁上,四根介质管上缠绕的低压电极相互连接并可靠接地。其中,高压电极1选用高压电线硅胶镀锌铜线,低压电极4选自不锈钢丝或铜丝。
高压交流电源5:高压交流电源5的一端与高压电极1相连接,另一端与低压电极4连接并一同接地。
气源6:气源6与壳体的进气口7连通,气源为空气或氧气。
曝气装置9:曝气装置9与壳体出气口8连通。
在石英介质管2中倒入冷却水,通入气源6由高压漩涡气泵提供或制氧机,开启高压电源5,工作频率50Hz,电压峰值0-8KW。进行放电,装置可产生高浓度臭氧,通过曝气装置将臭氧送入待处理溶液或气体中。
其中,放电过程是在石英介质管中高压电极通电后由石英介质管和管壁缠绕的低压电极之间形成放电,在通入氧气的过程中会产生大量的臭氧,可通过调节低压电极缠绕在石英介质管上的长度来调节放电区间,进而调节臭氧浓度。
实施例2
医疗废水中粪大肠杆菌是主要处理的水质指标,一般的处理工艺包括一级(化粪池+格栅+消毒池)、二级(化粪池+格栅+调节池+生物处理+沉淀+ 消毒池)和深度处理(投药过滤处理单元),消毒剂(次氯酸钠、二氧化氯)具有很多缺点,如果使用不当会对环境造成二次污染余氯超标。
实施例2所述臭氧发生器结构与实施例1相同,其中,将低压电极316不锈钢丝(包头江源达金属滤网有限公司,材质为不锈钢316材质,直径φ1.5mm,长度4.5m)以24圈分别缠绕在4根石英介质管上,介质管长1080mm,直径40mm,壁厚3mm,放入亚克力有机玻璃壳体中,壳体高1200mm,直径300mm,壁厚9mm,低压电极可靠接地,在石英介质管中放入高压电极选用硅胶镀锌铜线(上海国璜电源有限公司,型号AGG,直径7mm),长度为1.4m,并倒入冷却水。由高压漩涡气泵通入空气,开启高压电源,控制功率在2KW,电压频率为50Hz,电压峰值0-8KW。进行放电,装置可产生高浓度臭氧,将臭氧检测仪(深圳市沃赛特科技有限公司,型号:DR95C-)仪器测试口放置于介质阻挡臭氧发生器的出气口处,待溢出时测量臭氧浓度,测得臭氧浓度为10200ppm,通过曝气装置将臭氧送入医疗废水(包头市中心医院污水处理站)中,测得实验结果为:在通入150L医疗废水,废水流量为150L/h,气源风量为10m3/h,处理时间60min,根据GB18466-2005《医疗机构水污染物排放标准》检测粪大肠杆菌含量,结果表明粪大肠杆菌去除率达99.2%。
其中,低压电极也可选用直径为2mm-4mm的不锈钢丝。
实施例3
垃圾渗滤液的水质指标主要以COD和氨氮为主,传统去除氨氮的方法是碱性条件下吹脱。但对于COD的去除没有效果。利用本装置可以对垃圾渗滤液中的氨氮起到吹脱去除并可以利用臭氧处理垃圾渗滤液中的COD。
实施例3所述臭氧发生器结构与实施例1相同,其中,将低压电极铜丝(包头江源达金属滤网有限公司,型号H85黄铜丝,直径4mm,长度4.5m)以24圈分别缠绕在4根石英介质管上,介质管长1080mm,直径40mm,壁厚3mm,放入亚克力有机玻璃壳体中,壳体高1200mm,直径300mm,壁厚9mm,低压电极可靠接地,在石英介质管中放入高压电极选用硅胶镀锌铜线(上海国璜电源有限公司,型号AGG,直径7mm),长度为1.4m,并倒入冷 却水。由高压漩涡气泵通入空气,开启高压电源,控制功率在4KW,电压频率为50Hz,电压峰值0-8KW。进行放电,装置可产生高浓度臭氧,测得臭氧浓度超出测量仪器检测范围>30000ppm,通过曝气装置将臭氧送入垃圾渗滤液(包头市生活垃圾处理厂)中,检测结果取14L垃圾渗滤液,气源风量10m3/h,处理时间30min,用紫外分光光度计(厂家:哈希公司,型号:DR6000)检测氨氮含量,结果表明氨氮去除率88.4%,采用COD检测仪(厂家:哈希公司,型号:DRB200),根据国标GB/T 22597-2008中快速消解法测定COD量,结果表明COD去除率为66%。
其中,低压电极铜丝的直径可选范围为1.5-4mm。
实施例4
自制苯酚溶液COD原液6380mg/L。经过实施例3所述臭氧发生器。开启高压电源,视在功率为3KW,电压频率为50Hz,电压峰值0-8KW。进行放电,装置可产生高浓度臭氧,通过曝气装置将臭氧送入上述苯酚溶液COD原液中,检测结果:取5L原液,气源风量10m3/h,处理时间30min,采用COD检测仪(厂家:哈希公司,型号:DRB200),根据国标GB/T 22597-2008中快速消解法测定COD量,结果表明处理后COD含量为1250mg/L,降解率为80%。
由此可见,本实用新型所述臭氧发生器的产生臭氧的效率高,对废水中菌群和COD降解率高,且将被处理液体或气体隔离,避免被处理液体带电或被处理气体易燃爆炸等安全隐患,具有广阔的应用前景。
Claims (9)
1.一种介质阻挡放电等离子体臭氧发生器,其具备高压电极(1)、低压电极(4)、绝缘介质和传导介质;其特征在于,所述绝缘介质为两个以上石英介质管(2),所述石英介质管设于壳体(3)内,所述石英介质管内部含有传导介质,所述高压电极插设于所述传导介质内,所述低压电极缠绕在所述石英介质管的外壁;曝气装置(9)和气源(6)在壳体外各自与所述壳体连接。
2.根据权利要求1所述的臭氧发生器,其中,所述低压电极是以螺旋方式缠绕在所述石英介质管的外壁。
3.根据权利要求1所述的臭氧发生器,所述臭氧发生器还包括一端与所述高压电极连接,另一端与所述低压电极连接并一同接地的高压交流电源(5)。
4.根据权利要求1所述的臭氧发生器,其中,所述壳体包括第一底板(3a)、第二底板(3b)和中空的环状外壳(3c),且在所述第一底板和所述第二底板中心分别设置有出气口(8)和进气口(7),并在所述出气口和所述进气口分别连接所述曝气装置和所述气源。
5.根据权利要求1所述的臭氧发生器,其中,所述石英介质管为敞口圆柱管,一端设置有用以和整个壳体固定的法兰(10)。
6.根据权利要求5所述的臭氧发生器,其中,所述石英介质管设有法兰的一端为第一端面(2a),与之对应的一端为第二端面(2b),所述第二端面和管体穿过壳体的第一底板(3a)伸入壳体内部,法兰固定在壳体第一底板外侧。
7.根据权利要求1所述的臭氧发生器,其中,所述石英介质管围绕壳体的中心轴对称设置。
8.根据权利要求1或4所述的臭氧发生器,其中,所述气源为对介质阻挡放电过程中产生的热量降温的风冷系统。
9.根据权利要求1或5所述的臭氧发生器,其中,所述石英介质管的数量为2-8个。
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GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20150318 Termination date: 20201112 |