CN209143795U - 一种污水处理的臭氧发生曝气一体装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种污水处理的臭氧发生曝气一体装置，其包括电源、陶瓷管和插入设置在陶瓷管内的通电导线，所述陶瓷管上开设有一级进气口，所述通电导线的一端伸出陶瓷管外并形成高压电极，所述高压电极与电源的正极连接，所述陶瓷管浸没设置在曝气池中，所述陶瓷管外包裹有螺旋状的放电线圈，所述放电线圈与电源的负极连接。本实用新型具有节省空间并减少设备成本的效果。

Description

一种污水处理的臭氧发生曝气一体装置

技术领域

本实用新型涉及一种污水处理的臭氧发生曝气一体装置。

背景技术

目前，难降解有机污染物是与温室效应和臭氧层破坏并列的21世纪影响人类健康的三大环境问题之一，难降解有机污染物，或称为持久性有机污染物，在自然环境中难以降解并具有较强的亲脂性，容易在食物链中富集，从而对各种生物的生存环境和健康带来极大的危害。随着我国经济的快速增长，难降解有机物废水的污染日益严重，特别是制药业、防治印刷业和石化行业等行业的快速发展，使得含有难降解有机污染物的工业废水日益增多。难降解有机废水不仅严重污染了环境，同时也在经济上极大制约了电子、印染、制药、造纸等行业的进一步发展，许多经济效益显著的企业由于废水污染问题不得不关停整改，对我国的经济持续发展形成了极大的阻碍。

现有技术中，公告号为CN202625850U的中国实用新型专利公开了一种微型臭氧发生装置，采用陶瓷管间的间隙放电技术，包括A陶瓷管、密封箍头、B金属电极、B陶瓷管、A金属电极，A陶瓷管套在A金属电极的外层，B陶瓷管套在B金属电极的外层，A陶瓷管和B陶瓷管并行排列，并用密封箍头将A陶瓷管和B陶瓷管重叠部分的两端封好，A陶瓷管与B陶瓷管间存有一定间隙，A金属电极伸出左端密封箍头，B金属电极伸出右端密封箍头，A金属电极与B金属电极接入高频高压电流，组成了一种微型臭氧发生装置。将金属电极插入陶瓷管内，使金属电极与空气和臭氧完全隔断，实现电极不被氧化。一种微型臭氧发生装置解决了金属电极裸露在外面易被氧化，克服了水气及灰尘污染和不安全的缺点，结构简单，安全，维护方便，使用寿命长。

上述现有技术方案存在以下缺陷：在实际污水处理过程中，污水处理主要通过曝气池将废水中的污质进行氧化分解，臭氧的作用是为了借助臭氧的强氧化作用来加快对污质的氧化过程，上述技术方案中，臭氧发生装置是独立于曝气池之外的，为了将臭氧发生装置产生的臭氧通入到曝气池中需要额外添加管道及各种连接组件，增加了设备建造成本，同时也使得设备的占用空间更大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种内窥镜活体取样钳，具有夹持稳定的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种污水处理的臭氧发生曝气一体装置，包括电源、陶瓷管和插入设置在陶瓷管内的通电导线，所述陶瓷管上开设有一级进气口，所述通电导线的一端伸出陶瓷管外并形成高压电极，所述高压电极与电源的正极连接，所述陶瓷管浸没设置在曝气池中，所述陶瓷管外包裹有螺旋状的放电线圈，所述放电线圈与电源的负极连接。

通过采用上述技术方案，陶瓷管为纳米陶瓷膜管，主要由氧化铝材料制成，该陶瓷管上密布有无数纳米量级的可供纳米级粒子滤出的微孔。同时，氧化铝材料具有优良的耐酸碱腐蚀性能，可以用于处理强酸强碱性质的污水。工作人员先将氧气从一级进气口中通入并使其充满陶瓷管内壁和通电导线的间隙，陶瓷管内壁和通电导线的间隙为电弧产生提供了空间。

氧气通入并充满空隙后，工作人员将电源打开，此时陶瓷管中心的通电导线连接到电源的正极，放电线圈连接到电源的负极，使得通电导线和放电线圈之间呈电连接状态。由于通电导线和放电线圈之间的间隔较小，使得两者之间产生强度很大的电场，陶瓷管内壁的氧气从陶瓷管上的微孔中扩散到放电线圈表面，放电线圈表面的氧气的电子在强大电场的作用下被拉入至陶瓷管内壁形成自由电子，且这些自由电子在强大电场的作用下不断向高压电极处移动，在移动的过程中这些自由电子不断积累动力。

随时间推移，具有足够动能的自由电子与中性粒子碰撞产生大量正离子与新的自由电子，这一过程不断重复使得陶瓷管内的电子与正离子大量增加并形成电流，此时陶瓷管内的介质强度由于中性粒子的消失而急剧下降，使得陶瓷管内部被击穿并形成高强度电流。急剧增大的电流在陶瓷管内壁和通电导线之间产生电弧，并出现光效应和热效应，电弧形成后，电弧周围的温度剧增，在高温作用下，电弧周围的中性粒子获得大量动能并使得自身的热运动加剧，热运动剧烈的中性粒子相互碰撞并电离出游离离子并形成臭氧。

由于一级进气口处不断有氧气进入，且陶瓷管两端封闭，使得陶瓷管内部的气压不断升高，上述电离过程中形成的臭氧分子得以从陶瓷管表面的微孔中渗出，渗出的臭氧分子先是附着在陶瓷管表面形成密集的臭氧气泡。当臭氧气泡聚集到布满陶瓷管表面后，陶瓷管表面原有的臭氧分子被后续臭氧分子挤出并产生曝气效果，使得臭氧与污水中的污质接触更加均匀充分，提高了污水净化的效率。并且该装置使得臭氧生成和曝气过程一同进行，大大简化了污水处理流程，减少了污水处理设备的空间占用。同时，该种方法下臭氧产生后的损耗率较小，且臭氧发生过程中产生的大量热量可以有效被污水吸收，省去了冷却步骤，使得臭氧的生产效率大大提高。臭氧发生过程中产生的热量可以反过来对污水进行升温，使得污水处理的相关反应得以加速进行，进一步提高了污水处理效率。

本实用新型进一步设置为，所述陶瓷管的两端分别盖设有一级密封头和二级密封头，所述一级密封头靠近高压电极设置，所述一级密封头中心部分开设有供高压电极穿过的定位孔，所述二级密封头远离高压电极设置，所述二级密封头中心位置处开设有朝向陶瓷管内部的定位槽，所述通电导线与陶瓷管内壁之间形成有气体通路。

通过采用上述技术方案，定位孔和定位槽的设置将通电导线的位置固定在陶瓷管中心轴线位置，使得气体通路的宽度在各点的位置都大致相同，令陶瓷管各处产生臭氧时的密度和速度大小都较为均匀，从而使得臭氧对污水中污质的处理效果更加充分均匀，有效提高了污水处理效率和污水处理质量。

本实用新型进一步设置为，所述通电导线和放电线圈外包裹有一层绝缘皮，所述定位槽和定位孔的直径与通电导线外层绝缘皮的直径相同。

通过采用上述技术方案，绝缘层的设置可以有效保护内部的通电导线和放电线圈，减少通电导线表面受到的氧化作用，减少放电线圈表面受到水流的侵蚀作用。

本实用新型进一步设置为，所述一级进气口位于陶瓷管长度的中间位置，所述一级进气口处法兰连接有竖直设置的通气管，所述通气管上端密封且通气管侧壁上边沿开设有二级进气口，所述二级进气口连通有氧气发生装置。

通过采用上述技术方案，现有技术中，该种装置一般竖直设置在污水中，但是在实际的污水处理过程中，曝气池内部的污水的污质分布是不均匀的，其中的污质分布一般沿污水深度呈梯度设置，竖直设置的陶瓷管对各深度的污水的处理效果相同，容易造成臭氧的浪费。通气管的设置使得陶瓷管可以横置在规定深度的污水中，并对同一深度处污质分布较为均匀的污水进行集中处理。工作人员还可以根据不同深度处污质分布的情况调整电源参数，或是调整放电线圈的缠绕匝数来获得控制臭氧发生和曝气程度，以获得更好的污水处理效果和更高的污水处理效率。

本实用新型进一步设置为，所述陶瓷管的形状为以中间位置为起点向陶瓷管两端不断扩大的对称的喇叭形，所述陶瓷管两端的管口直径为陶瓷管中部直径的1.5至2倍。

通过采用上述技术方案，氧气由氧气发生装置经由二级进气口到达一级进气口，随后氧气再从陶瓷管中部的一级进气口处向陶瓷管两端扩散。为提高氧气在气体通路内的传递效率，将陶瓷管两端扩大并使得陶瓷管整体成为一个中窄两端宽的喇叭形。氧气在通气管内高速流通，由于一级进气口较小，气流在经过一级进气口时获得加速效果，使得进气量增大。加速气流在流向陶瓷管两端的过程中，由于气体通路的空间不断扩大，气流的流速减缓并在气体通路的空间内均匀发散，使得气体通路内的氧气维持在稳定且足压的状态下，有利于臭氧生成。

本实用新型进一步设置为，所述陶瓷管内壁形成有沿陶瓷管长度方向延伸的波浪状条纹。

通过采用上述技术方案，波浪状的条纹能够改善氧气流入时的气体动力性能，进一步使得气体通路内的氧气分布均匀，达到提高气体通路内气流稳定性的效果，更加利于臭氧的生成与曝气。

本实用新型进一步设置为，所述放电线圈的一端与电源之间连接有负极延长线，所述高压电极与电源之间连接有正极延长线，所述通气管侧壁上沿其长度方向设置有若干用于固定负极延长线和正极延长线的环扣。

通过采用上述技术方案，在曝气过程中，污水受到不断上升的臭氧气体作用会产生乱流，负极延长线和正极延长线在乱流的作用下可能会产生缠绕打结的情况，容易导致线路断开。环扣的设置可以有效对负极延长线和正极延长线进行固定，提高装置整体的稳定性。

本实用新型进一步设置为，所述曝气池水面上方设有若干沿曝气池宽度方向设置的支撑架，所述支撑架与曝气池池壁固定连接，所述支撑架上固定连接有等距设置的竖直的固定杆，所述固定杆上安装有用于夹持通气管的抱箍。

通过采用上述技术方案，支撑架、固定杆和抱箍共同作用使得该装置得以在曝气池中的规定位置固定，通过调节通气管在抱箍上的位置距离，可以方便的调节陶瓷管浸没在污水中的深度大小。

本实用新型进一步设置为，所述抱箍沿固定杆长度方向设置有2至3个。

通过采用上述技术方案，臭氧生成过程中，装置整体由于内部气流作用容易产生震动，震动一方面容易使得装置内部各连接处的结构产生松动，另一方面也容易产生大量的工作噪音。多个抱箍的设置可以有效提高装置在工作时的稳定性，延长装置的整体使用寿命并改善装置工作环境。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1.通过通电导线、放电线圈、电源和陶瓷管的设置，能够起到实现臭氧生成和曝气同时进行从而节省设备空间的效果；

2.通过通气管和支撑架的设置，能够起到改善污水处理质量并提高污水处理效率的效果；

3.通过抱箍和环扣的设置，能够起到提高装置整体稳定性并延长装置使用寿命的效果。

附图说明

图1是本实施例中曝气池整体结构的示意图。

图2是图1中A部的放大示意图。

图3是本实施例中陶瓷管结构的局部剖面示意图。

图中，1、电源；11、正极；111、正极延长线；12、负极；121、负极延长线；2、陶瓷管；21、一级进气口；22、一级密封头；221、定位孔；23、二级密封头；231、定位槽；24、气体通路；241、条纹；3、通气管；31、二级进气口；32、环扣；4、通电导线；41、高压电极；5、放电线圈；51、绝缘皮；6、曝气池；61、支撑架；611、固定杆；612、抱箍；7、氧气发生装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种污水处理的臭氧发生曝气一体装置，包括若干沿曝气池6宽度方向设置的水平的支撑架61，支撑架61的两端与曝气池6的池壁固定连接。

参照图2，所述支撑架61上沿其长度方向固定连接有若干竖直设置的固定杆611，各固定杆611之间等距设置，固定杆611上沿固定杆611长度方向安装有2至3个抱箍612，本实施例中，抱箍612的数量的2个。固定杆611旁安装有带有正极11和负极12的电源1和氧气发生装置7。

参照图3，所述臭氧发生曝气一体装置还包括浸没在曝气池6（参照图1）污水内的陶瓷管2，陶瓷管2中部开设有有一级进气口21，一级进气口21处法兰连接有竖直设置的通气管3，通气管3上端密封且通气管3侧壁的上边沿处开设有二级进气口31（参照图2），二级进气口31与氧气发生装置7连通。通气管3与2个抱箍612之间抱紧连接，双抱箍612的设置可以使得抱箍612与通气管3之间的连接更加稳定。

参照图3，陶瓷管2为纳米陶瓷膜管，主要由氧化铝材料制成，该陶瓷管2上密布有无数纳米量级的可供纳米级粒子滤出的微孔。陶瓷管2内插入设置有通电导线4，通电导线4外包裹有一层绝缘皮51，绝缘皮51的设置可以减少通电导线4表面受到的氧化作用，通电导线4的一端伸出陶瓷管2外并形成高压电极41。陶瓷管2的两端分别盖设有一级密封头22和二级密封头23，一级密封头22靠近高压电极41设置，一级密封头22的中心部分开设有供高压电极41穿过的定位孔221，二级密封头23远离高压电极41设置，二级密封头23的中心位置开设有用于固定通电导线4端头的定位槽231。通电导线4和陶瓷管2内壁之间形成有气体通路24，定位孔221和定位槽231的设置使得通电导线4可以固定在陶瓷管2的中心轴线位置，使得气体通路24的宽度在各点的位置都大致相同。

参照图3，陶瓷管2的外层包裹有螺旋状的放电线圈5，陶瓷管2的形状为以中间位置为起始点向陶瓷管2两端不断扩大的对称状的喇叭形，陶瓷管2两端的管口直径为陶瓷管2中部直径的1.5至2倍，本实施例中，陶瓷管2两端的管口直径为陶瓷管2中部直径的1.5倍。氧气由氧气发生装置7经由二级进气口31（参照图2）到达一级进气口21，随后氧气再从陶瓷管2中部的一级进气口21处向陶瓷管2两端扩散。中间窄两端宽的陶瓷管2可以提高氧气在气体通路24内的传递效率，氧气在通气管3内高速流通，由于一级进气口21较小，气流在经过一级进气口21时获得加速效果，使得进气量增大。加速气流在流向陶瓷管2两端的过程中，由于气体通路24的空间不断扩大，气流的流速减缓并在气体通路24的空间内均匀发散。同时，陶瓷管2内壁形成有沿陶瓷管2长度方向延伸的波浪状条纹241，波浪状的条纹241能够改善氧气流入时的气体动力性能，进一步使得气体通路24内的氧气分布均匀，提高气体通路24内的气流稳定性。

参照图2，放电线圈5的一端与电源1负极12之间连通有负极12延长线，高压电极41与电源1正极11之间连通有正极11延长线，放电线圈5外侧包裹有一层绝缘皮51（参照图3），可以有效减少点线圈表面受到水流的侵蚀作用。通气管3侧壁上沿其长度方向焊接有若干用于固定负极12延长线和正极11延长线的环扣32，以减少正极11延长线和负极12延长线在污水水流中发生缠绕打结的情况，提高装置整体的工作稳定性。

本实施例的实施原理为：陶瓷管2为纳米陶瓷膜管，主要由氧化铝材料制成，该陶瓷管2上密布有无数纳米量级的可供纳米级粒子滤出的微孔。同时，氧化铝材料具有优良的耐酸碱腐蚀性能，可以用于处理强酸强碱性质的污水。工作人员先将氧气从一级进气口21中通入并使其充满陶瓷管2内壁和通电导线4的间隙，陶瓷管2内壁和通电导线4的间隙为电弧产生提供了空间。

氧气通入并充满空隙后，工作人员将电源1打开，此时陶瓷管2中心的通电导线4连接到电源1的正极11，放电线圈5连接到电源1的负极12，使得通电导线4和放电线圈5之间呈电连接状态。由于通电导线4和放电线圈5之间的间隔较小，使得两者之间产生强度很大的电场，陶瓷管2内壁的氧气从陶瓷管2上的微孔中扩散到放电线圈5表面，放电线圈5表面的氧气的电子在强大电场的作用下被拉入至陶瓷管2内壁形成自由电子，且这些自由电子在强大电场的作用下不断向高压电极41处移动，在移动的过程中这些自由电子不断积累动力。

随时间推移，具有足够动能的自由电子与中性粒子碰撞产生大量正离子与新的自由电子，这一过程不断重复使得陶瓷管2内的电子与正离子大量增加并形成电流，此时陶瓷管2内的介质强度由于中性粒子的消失而急剧下降，使得陶瓷管2内部被击穿并形成高强度电流。急剧增大的电流在陶瓷管2内壁和通电导线4之间产生电弧，并出现光效应和热效应，电弧形成后，电弧周围的温度剧增，在高温作用下，电弧周围的中性粒子获得大量动能并使得自身的热运动加剧，热运动剧烈的中性粒子相互碰撞并电离出游离离子并形成臭氧。

由于一级进气口21处不断有氧气进入，且陶瓷管2两端封闭，使得陶瓷管2内部的气压不断升高，上述电离过程中形成的臭氧分子得以从陶瓷管2表面的微孔中渗出，渗出的臭氧分子先是附着在陶瓷管2表面形成密集的臭氧气泡。当臭氧气泡聚集到布满陶瓷管2表面后，陶瓷管2表面原有的臭氧分子被后续臭氧分子挤出并产生曝气效果，使得臭氧与污水中的污质接触更加均匀充分，提高了污水净化的效率。并且该装置使得臭氧生成和曝气过程一同进行，大大简化了污水处理流程，减少了污水处理设备的空间占用。同时，该种方法下臭氧产生后的损耗率较小，且臭氧发生过程中产生的大量热量可以有效被污水吸收，省去了冷却步骤，使得臭氧的生产效率大大提高。臭氧发生过程中产生的热量可以反过来对污水进行升温，使得污水处理的相关反应得以加速进行，进一步提高了污水处理效率。

现有技术中，该种装置一般竖直设置在污水中，但是在实际的污水处理过程中，曝气池6内部的污水的污质分布是不均匀的，其中的污质分布一般沿污水深度呈梯度设置，竖直设置的陶瓷管2对各深度的污水的处理效果相同，容易造成臭氧的浪费。通气管3的设置使得陶瓷管2可以横置在规定深度的污水中，并对同一深度处污质分布较为均匀的污水进行集中处理。工作人员还可以根据不同深度处污质分布的情况调整电源1参数，或是调整放电线圈5的缠绕匝数来获得控制臭氧发生和曝气程度，以获得更好的污水处理效果和更高的污水处理效率。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种污水处理的臭氧发生曝气一体装置，包括电源(1)、陶瓷管(2)和插入设置在陶瓷管(2)内的通电导线(4)，所述陶瓷管(2)上开设有一级进气口(21)，所述通电导线(4)的一端伸出陶瓷管(2)外并形成高压电极(41)，所述高压电极(41)与电源(1)的正极(11)连接，所述陶瓷管(2)浸没设置在曝气池(6)中，其特征在于：所述陶瓷管(2)外包裹有螺旋状的放电线圈(5)，所述放电线圈(5)与电源(1)的负极(12)连接。

2.根据权利要求1所述的一种污水处理的臭氧发生曝气一体装置，其特征在于：所述陶瓷管(2)的两端分别盖设有一级密封头(22)和二级密封头(23)，所述一级密封头(22)靠近高压电极(41)设置，所述一级密封头(22)中心部分开设有供高压电极(41)穿过的定位孔(221)，所述二级密封头(23)远离高压电极(41)设置，所述二级密封头(23)中心位置处开设有朝向陶瓷管(2)内部的定位槽(231)。

3.根据权利要求2所述的一种污水处理的臭氧发生曝气一体装置，其特征在于：所述通电导线(4)和放电线圈(5)外包裹有一层绝缘皮(51)，所述定位槽(231)和定位孔(221)的直径与通电导线(4)外层绝缘皮(51)的直径相同，所述通电导线(4)与陶瓷管(2)内壁之间形成有气体通路(24)。

4.根据权利要求3所述的一种污水处理的臭氧发生曝气一体装置，其特征在于：所述一级进气口(21)位于陶瓷管(2)长度的中间位置，所述一级进气口(21)处法兰连接有竖直设置的通气管(3)，所述通气管(3)上端密封且通气管(3)侧壁上边沿开设有二级进气口(31)，所述二级进气口(31)连通有氧气发生装置(7)。

5.根据权利要求4所述的一种污水处理的臭氧发生曝气一体装置，其特征在于：所述陶瓷管(2)的形状为以中间位置为起点向陶瓷管(2)两端不断扩大的对称的喇叭形，所述陶瓷管(2)两端的管口直径为陶瓷管(2)中部直径的1.5至2倍。

6.根据权利要求5所述的一种污水处理的臭氧发生曝气一体装置，其特征在于：所述陶瓷管(2)内壁形成有沿陶瓷管(2)长度方向延伸的波浪状条纹(241)。

7.根据权利要求6所述的一种污水处理的臭氧发生曝气一体装置，其特征在于：所述放电线圈(5)的一端与电源(1)之间连接有负极(12)延长线，所述高压电极(41)与电源(1)之间连接有正极(11)延长线，所述通气管(3)侧壁上沿其长度方向设置有若干用于固定负极(12)延长线和正极(11)延长线的环扣(32)。

8.根据权利要求7所述的一种污水处理的臭氧发生曝气一体装置，其特征在于：所述曝气池(6)水面上方设有若干沿曝气池(6)宽度方向设置的支撑架(61)，所述支撑架(61)与曝气池(6)池壁固定连接，所述支撑架(61)上固定连接有等距设置的竖直的固定杆(611)，所述固定杆(611)上安装有用于夹持通气管(3)的抱箍(612)。

9.根据权利要求8所述的一种污水处理的臭氧发生曝气一体装置，其特征在于：所述抱箍(612)沿固定杆(611)长度方向设置有2至3个。