CN204939017U - 一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置，包括光催化反应器，蓄水池，进水口，循环泵，控制阀，液体流量计，其中光催化反应器内部有工作时围绕中轴转动的催化剂支撑网，顶部安装有紫外灯，外壳两侧设置进水口和排水口，进水口和排水口通过循环泵、液体流量计与蓄水池相连，形成循环回路。光催化反应器外壳底部平行放置等离子体放电电极板，电极板通过螺纹联接可拆卸的实心针尖放电电极，在电极板周围放置曝气管，曝气管上分布有阵列排序的曝气孔。通过曝气孔往废水中通入空气使气液两相混合放电产生活性基团与有机污染物直接接触和发生反应，提高效率，节省空间，可广泛应用于各种废水的处理。

Description

一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置

技术领域

本实用新型涉及等离子体技术处理废水领域，具体涉及一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置。

背景技术

随着我国工业化程度的提高，大量废水的排放对人们的生活和健康带来了严重威胁。这些废水成分复杂，化学需氧量COD高，可生化性差，且废水排放的浓度逐年递增，种种因素导致废水实现达标排放的难度逐年加大。

目前处理废水的方法主要有物理化学处理法、生物处理法以及其联合工艺。物理化学法处理废水的效果较好，但易产生二次污染。生物处理法对有毒、色度高、可生化性差的废水处理不能达到满意的效果。联合工艺在降低废水COD方面具有较好的效果，但是废水的色度去除率常难以达标或效果不稳定。因此，采用常规水处理技术已很难有效地控制与治理废水，研究开发新型、高效的废水处理技术具有重要的实际意义。

等离子体废水处理技术是一种新兴的处理难生物降解及有毒有害废水的新方法，通过高能量的等离子体电击水体，使水体中产生大量的强氧化微粒，如羟基自由基等，对水中的有机物进行高级氧化反应，加上其他的活性氧化物质，能更迅速地分解水中的有机物，具有更强的抗菌、分解和沉淀作用。现在已有一些采用等离子体技术对污水处理的装置，专利《用于废水处理的脉冲等离子体气液放电装置》(专利申请号：200510049452.X)提出了一种具有单独曝气室的针-板式等离子体气液放电装置。

此外，吸附和光催化技术也是废水处理中的常用技术，吸附是指物质主要是固体物质表面吸住周围介质液体或气体中的分子或离子的现象，在废水处理中常用于吸附废水中污染物；光催化技术是利用光催化剂在光的作用下产生空穴和电子，来降解水中污染物。目前已有技术将等离子体与吸附和光催化技术联用以提高废水处理效果和效率的装置，专利《介质阻挡放电等离子体、吸附、光催化协同作用废水处理装置》(专利申请号：201010121669.8)将有机玻璃筒和石英玻璃管设置为棒-筒式介质阻挡放电等离子体装置，有机玻璃筒和石英玻璃管之间的空腔构成介质阻挡放电腔，负载二氧化钛光催化剂的活性碳纤维固定在有机玻璃筒内壁，废水在活性炭纤维表面形成一薄层水膜，进而对废水中的有机物进行降解，但需要空气隔断层作为放电腔，设备工艺繁琐，加工成本高。

实用新型内容

现有技术中的脉冲式放电产生等离子体法处理废水需要空气放电腔，气液两相分离，放电时产生的具有氧化性的活性基团寿命有限，从气相进入液相需要一定时间，这往往降低了其净化效率，并且该种带空气放电腔的设备工艺复杂，成本较高。本实用新型的目的是提供一种效率较高的，无需空气放电腔的全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置。为达上述目的，本实用新型提供以下技术解决方案：在高压脉冲放电的条件下，采取针-筒电极的结构形式，通过曝气孔往废水中通入空气使气液两相混合放电产生活性基团与有机污染物直接接触和发生反应从而提高效率。

一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置，包括光催化反应器1，蓄水池2，进水口4，循环泵5，控制阀6，液体流量计7，其中光催化反应器1内部安装有工作时围绕中轴转动的催化剂支撑网14，光催化反应器的顶部安装有紫外灯13，光催化反应器外壳两侧设置进水口和排水口，进水口和排水口通过循环泵5、液体流量计7与蓄水池2相连，形成循环回路。光催化反应器1的外壳由绝缘有机玻璃构成。外壳底部平行放置等离子体放电电极板18，等离子体放电电极板18上分布实心针尖放电电极20，该实心针尖放电电极20的针尖处于与水平电极板平行的一个平面，固定座19的一端通入箱体外壳15与等离子体放电电极板18相连，实心针尖放电电极20与脉冲等离子体电源12通过固定座19内的引线连接，脉冲等离子体电源12的另一端和反应器的中轴16相连，在等离子体放电电极板18周围放置曝气管17，曝气管17上分布有阵列排序的曝气孔。工作时，开启曝气装置，使得废水中含有一定量的空气后再开启脉冲电源，脉冲式放电使得实心针尖放电电极在气液混合相中产生大量的具有氧化性的活性基团，它们与废水中的有机污染物接触并发生反应。

所述等离子体放电电极板18上分布的实心针尖放电电极20是可拆卸的，该实心针尖放电电极20通过螺纹联接的方式固定在等离子体放电电极板18上。可根据实际水处理量调整电极的个数。

所述等离子体放电电极板18的固定座19上下可调，由此控制电极板和催化剂支撑网之间的距离。

所述等离子体放电电极板18可安置一个或多个，其数量根据光催化反应器1的筒径及废水处理量进行调整。

所述曝气管17可安置一个或多个，其数量根据等离子体放电电极板的个数做相适应调整。

除了以上所述的脉冲放电等离子体技术，该装置还包括吸附和光催化协同作用处理废水，由控制阀3、废水控制阀6、液体流量计7共同调节反应器内水流量，确保催化剂支撑网14有部分不与水体直接接触。负载光催化剂的碳纤维毡固定在催化剂支撑网14上。催化剂支撑网14围绕中轴旋转的速率由电动机10和速度控制仪11共同调节。通过光催化设备将有机污染物吸附在碳纤维毡上经过紫外灯照射被光催化降解。

本实用新型的有益效果是：现有技术中的脉冲式放电产生等离子体法处理废水需要空气放电腔，气液两相是分离的，放电时产生的具有氧化性的活性基团从气相转移到液相需要一定时间，但活性基团的寿命有限，所以真正进入水中与废水反应的数量有限，这往往降低了其净化效率，该实用新型通过使用曝气管往裸露于废水中的针尖放电电极通入空气，产生气液混合相，避免在装置中加入单独的曝气室形成隔断层，气液两相混合放电产生活性基团与废水中的有机污染物直接接触发生反应，极大地提高了污染物的处理效率。

其他的有益效果包括，避免加入曝气室形成隔断层，简化了现有技术中的脉冲式等离子体放电废水处理装置，节省空间，节约成本，加工简单；该装置还可以根据光催化反应器的筒径及废水处理量灵活地调整等离子体放电电极板的数量，且电极板上分布可拆卸的实心针尖放电电极，电极板自身也可以进行高度与针数的调节。并且本装置是一种集脉冲放电等离子体、吸附、光催化技术于一体的废水处理装置，可以大大改善对有机污染物的去除效率。

附图说明

图1为一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置的结构示意图。

图2a为实施例中的光催化反应器的正视图；图2b为实施例中的光催化反应器的左视图。

图3a为实施例中的放电电极板和曝气管的左视图；图3b为实施例中的放电电极板和曝气管的俯视图。

图4a为实施例中的放电电极板和实心针尖放电电极的局部剖面图；图4b为实施例中的放电电极板和实心针尖放电电极的俯视图。

具体实施方式

下面结合技术方案和附图进一步说明本发明的实施例。参照图1，图2a,图2b,图3a,图3b,图4a,图4b，在一个具体的实施例中，一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置，包括光催化反应器1，废水蓄水池2，水流控制阀-13，出水口4，废水循环泵5，废水控制阀-26，液体流量计7，气体控制阀-38，空气鼓气泵9，电动机10，速度控制仪11，脉冲等离子体电源12，接地线21，连接导线22。其中光催化反应器1内部安装有工作时围绕中轴转动的催化剂支撑网14，光催化反应器的顶部安装有紫外灯13，光催化反应器外壳两侧设置进水口和排水口，进水口和排水口通过循环泵5、液体流量计7与蓄水池2相连，形成循环回路。在光催化反应器1中外壳底部平行放置两个等离子体放电电极板18，等离子体放电电极板18上分布实心针尖放电电极20，该实心针尖放电电极20的针尖处于与水平电极板平行的一个平面，固定座19的一端通入箱体外壳15与等离子体放电电极板18相连，实心针尖放电电极20与脉冲等离子体电源12通过固定座19内的引线连接，脉冲等离子体电源12的另一端和反应器的中轴16相连，在等离子体放电电极板18周围放置三根曝气管17，曝气管17上分布有阵列排序的曝气孔。

该装置工作时，储存于废水蓄水池2中的废水进入光催化反应器1中，固定有负载光催化剂的碳纤维毡的催化剂支撑网14围绕光催化反应器1的中轴旋转，调节电动机10和速度控制仪11使其保持一个适宜的旋转速度。通过控制阀3、废水控制阀6、液体流量计7调节反应器内水流量，确保催化剂支撑网14有部分不与水体直接接触。开启曝气装置，使得废水中含有一定量的空气后再开启脉冲电源，脉冲式放电使得实心针尖放电电极在气液混合相中产生大量的具有氧化性的活性基团，它们与废水中的有机污染物接触并发生反应。同时，通过光催化设备将有机污染物吸附在碳纤维毡上经过紫外灯照射被光催化降解。废水通过循环回路可反复多次进行反应，最终被净化的污水从出水口3中被排出。

Claims (9)

1.一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置，包括光催化反应器（1），蓄水池（2），进水口（4），循环泵（5），控制阀（6），液体流量计（7），其中光催化反应器（1）内部安装有工作时围绕中轴转动的催化剂支撑网（14），光催化反应器的顶部安装有紫外灯（13），光催化反应器外壳两侧设置进水口和排水口，进水口和排水口通过循环泵（5）、液体流量计（7）与蓄水池（2）相连，形成循环回路，其特征在于，光催化反应器（1）外壳底部平行放置等离子体放电电极板（18），等离子体放电电极板（18）上分布实心针尖放电电极（20），该实心针尖放电电极（20）的针尖处于与水平电极板平行的一个平面，固定座（19）的一端通入箱体外壳（15）与等离子体放电电极板（18）相连，实心针尖放电电极（20）与脉冲等离子体电源（12）通过固定座（19）内的引线连接，脉冲等离子体电源（12）的另一端和反应器的中轴（16）相连，在等离子体放电电极板（18）周围放置曝气管（17），曝气管（17）上分布有阵列排序的曝气孔。

2.如权利要求1所述的一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置，其特征在于，所述等离子体放电电极板（18）上分布的实心针尖放电电极（20）是可拆卸的，该实心针尖放电电极（20）通过螺纹联接的方式固定在等离子体放电电极板（18）上。

3.如权利要求1所述的一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置，其特征在于，所述等离子体放电电极板的固定座（19）上下可调，由此控制电极板和催化剂支撑网之间的距离。

4.如权利要求1所述的一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置，其特征在于，所述等离子体放电电极板（18）可安置一个或多个，其数量根据光催化反应器（1）的筒径及废水处理量进行调整。

5.如权利要求1所述的一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置，其特征在于，所述曝气管（17）可安置一个或多个，其数量根据等离子体放电电极板的个数作相适应调整。

6.如权利要求1所述的一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置，其特征在于，由控制阀（3）、废水控制阀（6）、液体流量计（7）共同调节反应器内水流量，确保催化剂支撑网（14）有部分不与水体直接接触。

7.如权利要求1所述的一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置，其特征在于，所述催化剂支撑网（14）围绕中轴旋转的速率由电动机（10）和速度控制仪（11）共同调节。

8.如权利要求1所述的一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置，其特征在于，所述光催化反应器（1）的外壳由绝缘有机玻璃构成。

9.如权利要求1所述的一种全入水式脉冲放电等离子体废水处理装置，其特征在于，负载光催化剂的碳纤维毡固定在催化剂支撑网（14）上。