專利名稱：一種介質阻擋放電水處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于低溫等離子體發生技術及水處理應用技術領域，涉及一種高壓高頻脈沖氣液混合介質阻擋放電等離子體處理廢水的裝置。
背景技術：
水資源污染是世界各國普遍面臨的急需解決的問題之一，且其惡化趨勢愈演愈烈，使得傳統生物化學處理技術難以完全解決水污染的諸多問題，如脫氮除磷、脫色除臭、 殺菌去微生物、降解持久性有機污染物等。以液體內埋入電極的高壓脈沖介質阻擋放電等離子體處理廢水，作為一項更有效和更低成本的治理技術，有著重要的實用價值。該技術將阻擋介質放置于電極之間，將兩電極隔開，在兩電極間施加高壓脈沖電壓時，電極間隙的氣體就會擊穿，產生大量細微的快脈沖放電通道，在電子通過通道的過程中，一些激發態原子和分子會自發地發射紫外輻射。放電產生的低溫等離子體，作用于被處理的工業廢水和印染廢水中的難生物降解污染物，具有處理效果好、脫色迅速、無二次污染等特點。并且介質阻擋放電具有均勻、漫散和穩定的特點，在介質阻擋放電過程中產生的電子能量遠高于電暈放電、火花放電的平均電子能量值，可以充分使有機物分子、水分子、氧氣分子產生電離，從而激發出許多活性更高的粒子， 這些活性物質及其高能電子轟擊污染物質中C-C鍵及不飽和鍵，發生斷鍵和開環等一系列反應，使大分子有毒物質變成小分子安全物質，乃至最終將其去除，使廢水無害化。因此，高壓脈沖介質阻擋放電等離子體處理廢水技術具有廣泛的應用前景。雖然已有一些將介質阻擋放電技術應用于廢水處理的研究，但傳統高壓脈沖介質阻擋放電等離子體處理廢水的方法是在氣體中產生介質阻擋放電，產生的等離子體氣體通過傳質過程通入水里進行污水處理，存在傳質效率低、短壽命物質無法有效傳質、成本高、不能連續處理等問題。因此開發一種傳質效率高、污染物脫除效率高、成本低、可連續處理的介質阻擋放電水處理技術和裝置意義重大。

發明內容
為解決現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提供一種傳質效率高、可連續處理、污染物脫除效率高、成本低的介質阻擋放電水處理裝置。為達到上述目的，本發明的技術方案如下一種介質阻擋放電水處理裝置，包括高壓高頻脈沖電源、錫紙高壓電極、石英介質圓筒、銅管接地電極、懸浮電極和絕緣板；所述的石英介質圓筒和絕緣板組成反應器，石英介質圓筒為反應器殼體、絕緣板為反應器底部；銅管接地電極的下端固定在反應器底部的絕緣板上、其上端通過電纜與高壓高頻脈沖電源連接；所述的懸浮電極形狀為圓筒，其內徑大于銅管接地電極的外徑，其中心軸線與銅管接地電極的中心軸線共線；所述的錫紙高壓電極設置在石英介質圓筒的外側壁面，并通過電纜與高壓高頻脈沖電源連接；所述的絕緣板中心開有進水口并與進水管道相連；所述的石英介質圓筒靠近下端的位置開有出水口并與出水管道相連；待處理的水經絕緣板中心的進水口進入銅管接地電極，并從銅管接地電極的上端溢出，在銅管接地電極的外壁形成流動的水膜，最后經石英介質圓筒下端的出水口排出。本發明所述的石英介質圓筒的下端與絕緣板密封連接，所述的銅管接地電極的下端與絕緣板密封連接。本發明所述的懸浮電極的內徑大于銅管外徑O. 1-4. 0mm。本發明所述的石英介質圓筒內壁與水膜之間的距離為O. 1-9. 0mm。本發明所述的水膜厚度為O. 1-4. 0mm。本發明所述的高壓高頻脈沖電源的峰值電壓為l_60kV、頻率l_30kHz。本發明所述的懸浮電極是網狀懸浮電極。本發明所述的網狀懸浮電極的材料為絕緣材料或金屬材料。本發明所述的銅管接地電極的材料用其他金屬材料代替。本發明所述的錫紙高壓電極材料用其他金屬材料代替。本發明的基本原理如下將待處理廢水由進水管通入銅管接地電極管內，廢水充滿銅管接地電極后從銅管接地電極外側溢流出來，在銅管接地電極外側形成一定厚度的流動的水膜，水膜外側安裝懸浮電極。當在錫紙高壓電極和銅管接地電極上施加足夠高的交流電壓時，兩電極間的氣體被擊穿而形成介質阻擋放電，放電過程中懸浮電極的存在可以避免水膜的波動影響介質阻擋放電的穩定性。因此，這種介質阻擋放電表現為均勻、漫散和穩定，貌似低氣壓的輝光放電。當廢水介質阻擋放電等離子體產生時，電子在外加電場的作用下與氣體分子頻繁碰撞，快速移動并進行能量的相互傳遞。高速運動的電子和離子使放電區域迅速擴大，最后產生一個貫穿放電空間的高電導率的絲狀放電通道，直至廢水水膜表面。介質阻擋放電產生的非熱等離子體分布在貫穿放電空間的絲狀放電通道內，可使氣體發生電離，產生各種活性自由基或帶電荷的原子和基團，如·0Η、03、·0、Η202等，整體具有強氧化性，能直接傳質到廢水水膜中。同時，廢水水膜既作為介質又作為輔助接地電極，可在廢水內同時發生電化學反應。反應過程中的活性自由基及高能電子轟擊污染物質中C-C 鍵及不飽和鍵，發生斷鍵和開環等一系列反應，使大分子有機物變成小分子無機物，乃至最終將其去除，使廢水中的污染物脫除、無害化。最終，處理后的廢水經出水管流出反應器。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果I、本發明直接以廢水作為一個輔助接接地極，產生的等離子體中活性物質可以直接傳質到水里,傳質效率高,所需時間短。2、本發明將水作為輔助接地電極，比熱容很大，使放電體系的溫度不會太高，并且水起到冷卻的作用，能使放電體系散熱均勻，更有利于放電的穩定性。3、本發明采用懸浮電極的設計，減少了電場對水分子的拖動力，可使放電時流動的水膜表面平穩，放電均勻，避免了液體濺到阻擋介質表面造成的局部放電和短路等問題。 在相同的放電間隙下，增加懸浮電極，可降低均勻放電時的峰值電壓與頻率，降低能耗，減少電極的損廢。相同電壓下，由于水流平穩，可減少放電間距，使廢水在相同的處理時間下， 污染物脫除效率提高。4、本發明在處理廢水時，廢水可流動的被處理，水流速度可調，既可一次性處理廢水，又可循環多次連續處理廢水，在實際應用過程中可操作性強。
5、本發明工藝先進、運行穩定、操作簡單，在大氣壓下即可運行，設備易于管理，具有較強的實用性、經濟性。


本發明共有附圖2幅，其中圖I是介質阻擋放電水處理裝置示意圖。圖2是介質阻擋放電水處理裝置放電示意圖。圖中1、高壓高頻脈沖電源，2、錫紙高壓電極，3、石英介質圓筒，4、銅管接地電極，
5、懸浮電極,6、絕緣板。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明如圖1-2所示，一種介質阻擋放電水處理裝置，包括高壓高頻脈沖電源I、錫紙高壓電極2、石英介質圓筒3、銅管接地電極4、懸浮電極5和絕緣板6 ;所述的石英介質圓筒3和絕緣板6組成反應器，石英介質圓筒3為反應器殼體、絕緣板6為反應器底部；銅管接地電極4的下端固定在反應器底部的絕緣板6上、其上端通過電纜與高壓高頻脈沖電源I連接；所述的懸浮電極5形狀為圓筒，其內徑大于銅管接地電極4的外徑，其中心軸線與銅管接地電極4的中心軸線共線；所述的錫紙高壓電極2設置在石英介質圓筒3的外側壁面，并通過電纜與高壓高頻脈沖電源 I連接；所述的絕緣板6中心開有進水口并與進水管道相連；所述的石英介質圓筒3靠近下端的位置開有出水口并與出水管道相連；待處理的水經絕緣板6中心的進水口進入銅管接地電極4，并從銅管接地電極4的上端溢出，并在銅管接地電極4的外壁形成流動的水膜， 最后經石英介質圓筒3下端的出水口排出。所述的石英介質圓筒3的下端與絕緣板6密封連接，所述的銅管接地電極4的下端與絕緣板6密封連接。所述的懸浮電極5的內徑大于銅管外徑O. 1-4. 0mm。所述的石英介質圓筒3內壁與水膜之間的距離為O. 1-9. 0mm。所述的水膜厚度為O. 1-4. Omm0所述的高壓高頻脈沖電源I的峰值電壓為l_60kV、頻率l_30kHz 所述的懸浮電極5是網狀懸浮電極5。所述的網狀懸浮電極5的材料為絕緣材料或金屬材料。所述的銅管接地電極4的材料用其他金屬材料代替。所述的錫紙高壓電極2材料用其他金屬材料代替。本發明以石英介質圓筒3作為反應器殼體，內徑為100mm、高1000mm、管壁厚3mm, 石英介質圓筒3底部開2mm圓孔,接出水管。以銅管接地電極4作地電極,外徑80mm、高 900mm、厚度2mm。在大于銅管外徑4mm處環繞安置一圈懸浮電極5,保證水流均勻，防止水花濺到石英介質圓筒3的內壁上，造成放電短路。放電空間為石英介質圓筒3的內壁與水膜之間，間距為5mm。反應器殼體外有錫紙高壓電極4,高670mm、厚O. 1mm。反應器底部為絕緣板6，絕緣板6中心開圓孔，安裝進水管，控制水膜厚度為l-2mm。在大氣壓條件下，向反應器中通入含酚廢水，溶液電導率為4μ S · cnT1，放電頻率 8kHz，峰值電壓20kV，廢水流速40mL/min時，含酚廢水的脫除率> 80%。本發明利用高壓高頻脈沖電源1，能夠在強電場下發生介質阻擋氣液混合放電，溶液中產生高濃度的活性物質，可充分降解水中有機物質，解決廢水殺菌消毒、脫色除臭問題，而且成本低，處理時間短，節能減排。
權利要求
1.一種介質阻擋放電水處理裝置，其特征在于包括高壓高頻脈沖電源I、錫紙高壓電極2、石英介質圓筒3、銅管接地電極4、懸浮電極5和絕緣板6 ;所述的石英介質圓筒3和絕緣板6組成反應器，石英介質圓筒3為反應器殼體、絕緣板6為反應器底部；銅管接地電極 4的下端固定在反應器底部的絕緣板6上、其上端通過電纜與高壓高頻脈沖電源I連接；所述的懸浮電極5形狀為圓筒，其內徑大于銅管接地電極4的外徑，其中心軸線與銅管接地電極4的中心軸線共線；所述的錫紙高壓電極2設置在石英介質圓筒3的外側壁面，并通過電纜與高壓高頻脈沖電源I連接；所述的絕緣板6中心開有進水口并與進水管道相連；所述的石英介質圓筒3靠近下端的位置開有出水口并與出水管道相連；待處理的水經絕緣板6 中心的進水口進入銅管接地電極4，并從銅管接地電極4的上端溢出，在銅管接地電極4的外壁形成流動的水膜，最后經石英介質圓筒3下端的出水口排出。
2.根據權利要求I所述的一種介質阻擋放電水處理裝置，其特征在于所述的石英介質圓筒3的下端與絕緣板6密封連接，所述的銅管接地電極4的下端與絕緣板6密封連接。
3.根據權利要求I所述的一種介質阻擋放電水處理裝置，其特征在于所述的懸浮電極5的內徑大于銅管外徑O. 1-4. 0mm。
4.根據權利要求I所述的一種介質阻擋放電水處理裝置，其特征在于所述的石英介質圓筒3內壁與水膜之間的距離為O. 1-9. 0mm。
5.根據權利要求I所述的一種介質阻擋放電水處理裝置，其特征在于所述的水膜厚度為 O. 1-4. 0mm。
6.根據權利要求I所述的一種介質阻擋放電水處理裝置，其特征在于所述的高壓高頻脈沖電源I的峰值電壓為l_60kV、頻率l-30kHz。
7.根據權利要求I所述的一種介質阻擋放電水處理裝置，其特征在于所述的懸浮電極5是網狀懸浮電極5。
8.根據權利要求I所述的一種介質阻擋放電水處理裝置，其特征在于所述的網狀懸浮電極5的材料為絕緣材料或金屬材料。
9.根據權利要求I所述的一種介質阻擋放電水處理裝置，其特征在于所述的銅管接地電極4的材料用其他金屬材料代替。
10.根據權利要求I所述的一種介質阻擋放電水處理裝置，其特征在于所述的錫紙高壓電極2材料用其他金屬材料代替。
全文摘要
本發明公開了一種介質阻擋放電水處理裝置，包括高壓高頻脈沖電源、錫紙高壓電極、石英介質圓筒、銅管接地電極、懸浮電極和絕緣板；所述的懸浮電極形狀為圓筒，其內徑大于銅管接地電極的外徑，其中心軸線與銅管接地電極的中心軸線共線。待處理的水經絕緣板中心的進水口進入銅管接地電極，并從銅管接地電極的上端溢出，并在銅管接地電極的外壁形成流動的水膜，最后經石英介質圓筒下端的出水口排出。本發明直接以廢水作為一個輔助接接地極，產生的等離子體中活性物質可以直接傳質到水里，傳質效率高，所需時間短。本發明在處理廢水時，廢水可流動的被處理，水流速度可調，既可一次性處理廢水，又可循環多次處理廢水，在實際應用過程中可操作性強。
文檔編號C02F1/46GK102583656SQ20121006860
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月15日 優先權日2012年3月15日
發明者嚴志宇, 孫冰, 宋丹, 朱小梅 申請人:大連海事大學