CN104445528B - 一种均匀介质阻挡放电等离子体净化污染水体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种均匀介质阻挡放电等离子体净化污染水体的装置，它包括等离子体反应釜和反应台，所述的等离子体反应釜包括反应容器和用于封闭反应容器的盖板，所述的反应容器为双环结构；所述的反应台包括绝缘板、导电底座、支撑杆、分别连接高压高频电源正负极的高压电极和接地电极，所述的等离子体反应釜设置在高压电极和接地电极之间。整个装置工作具有性能稳定可靠、速度快、结构简单、实用性强、不存在二次污染等优点。尤其是对难降解的有机污染物及有特殊处理要求的污染物效果较为显著，具有可观的潜在应用前景，有望在今后的水体污染处理工艺中得到广泛的推广和运用。

Description

一种均匀介质阻挡放电等离子体净化污染水体的装置

技术领域

本发明属于污染水体净化技术领域，具体涉及到一种均匀介质阻挡放电等离子体净化水体的装置。

背景技术

随着经济的发展，我国目前正面临着水资源短缺和水污染严重的环境问题。传统的生物处理技术难以满足日益复杂的水质处理要求，如染料废水、农药废水、含持久性有机污染物废水等的处理。

等离子体技术是近年来出现的一种较为前沿的高级氧化技术，并首先被应用到环境治理中。它兼具有臭氧氧化、紫外光降解、自由基氧化、热解和高能电子辐射等多种作用为一体，能有效去除废水中的各种污染物，放电是低温等离子体产生的主要方法，放电等离子体中有氧化性极强的·OH、·H、·O、O₃等活性粒子，并伴随着高温氧化、紫外辐射、冲击波等效应，有机物在这些综合效应的作用下，最终将降解为CO₂、H₂O或其它有机物质。具有处理周期短、效率高、无二次污染、适用范围广等优点。目前已经逐渐被应用于水环境污染的处理领域中，但是目前等离子体技术仍然存在一些不足，如效率不高，处理成本相对较高及降解效果的方法和手段针对性不强等。

CN203281600U骆永明等人发明了一种土壤持久性有机污染物的低温等离子体处理装置，其反应装置主要包括反应釜和反应台，处理的对象主要是持久性有机污染物，通过实验表明，该反应装置对污染土体具有良好的去除效果，但是该实验装置的处理对象只针对污染土壤，局限性大，而且实验不能连续循环反应，决定了该发明只能用于小规模实验及理论研究。

由此可见，寻找一种高效、简单、避免二次污染的污水处理装置或方法迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上，提供一种均匀介质阻挡放电等离子体净化污染水体的装置。本装置设计简单、投资低、处理效果好、反应效率高、无二次污染等优点，可以应用于有机污染废水领域的连续循环处理。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种均匀介质阻挡放电等离子体净化污染水体的装置，它包括等离子体反应釜和反应台，所述的等离子体反应釜包括反应容器和用于封闭反应容器的盖板，所述的反应容器为双环结构，由内圆环和外圆环将反应容器分割为圆形反应槽和环形曝气槽，所述外圆环的高度高于内圆环，所述的外圆环上设有进水口和进气口分别用于向环形曝气槽内通入气体和注水，所述的内圆环上设有出水口，所述的环形曝气槽内设有微孔曝气板用于分散由进气口通入环形曝气槽内的气体；所述的反应台包括绝缘板、导电底座、支撑杆、分别连接高压高频电源正负极的高压电极和接地电极，所述的绝缘板通过支撑杆设置在导电底座的上方，所述的高压电极和接地电极分别相对设置在绝缘板和导电底座上，所述的等离子体反应釜设置在高压电极和接地电极之间。

所述的盖板可拆卸。所述反应釜的材质为石英玻璃或不锈钢。

所述的微孔曝气板为均匀多孔结构且形状与环形曝气槽的形状相吻合，所述微孔曝气板的板面与反应容器的底面平行且间隔有一段距离。

所述的进气口设置在微孔曝气板面的下方，所述的进水口设置在微孔曝气板面的上方。所述的进气口与空气流量计和空气泵相连，且通气量的大小可随意调节。

所述的高压电极和接地电极为圆柱状，所述高压电极和接地电极的直径与所述反应容器中内圆环的的直径相同。

所述的支撑杆上设有绝缘板高度调节装置。该高度调节装置的结构为本领域技术人员公知的。

所述的高压高频电源的电压、电流均可调节。

所述的出水口下界面略高于内底板上界面，且其高度可调。

所述的均匀介质阻挡放电等离子体净化污染水体的装置处理有机污染废水，具有处理范围广、效果好、无二次污染、可在常温常压下进行。已经成为现如今高浓度难降解污染废水处理的有效途径和发展方向。

本发明的有益效果：

本发明的装置具有实用性广、处理效率高、设备成本低、运行费用低、利用率高、连续性强、经济环保并且运行稳定等优点，解决了目前处理技术中存在的处理效果低、处理量少及放电不稳定等问题，可以广泛运用于有机污染废水的处理领域。

附图说明

图1为等离子体反应釜的结构图。

图2为本发明均匀介质阻挡放电等离子体净化污染水体装置的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对该发明的实施过程进行解释和分析：

如图1和图2所示，一种均匀介质阻挡放电等离子体净化污染水体的装置，它包括等离子体反应釜和反应台，所述的等离子体反应釜包括反应容器1和用于封闭反应容器的盖板2，所述的反应容器1为双环结构，由内圆环3和外圆环4将反应容器分割为圆形反应槽和环形曝气槽，所述外圆环4的高度高于内圆环3，所述的外圆环4上设有进水口5和进气口6分别用于向环形曝气槽内通入气体和注水，所述的内圆环3上设有出水口7，所述的环形曝气槽内设有微孔曝气板8用于分散由进气口6通入环形曝气槽内的气体；所述的反应台包括绝缘板11、导电底座12、支撑杆13、分别连接高压高频电源正负极的高压电极9和接地电极10，所述的绝缘板11通过支撑杆13设置在导电底座12的上方，所述的高压电极9和接地电极10分别相对设置在绝缘板11和导电底座12上，所述的等离子体反应釜设置在高压电极9和接地电极10之间。

所述的盖板2可拆卸。所述等离子体反应釜的材质为石英玻璃或不锈钢。

所述的微孔曝气板8为均匀多孔结构且形状与环形曝气槽的形状相吻合，所述微孔曝气板8的板面与反应容器的底面平行且间隔有一段距离。

所述的进气口6设置在微孔曝气板8板面的下方，所述的进水口5设置在微孔曝气板8板面的上方。所述的进气口6与空气流量计和空气泵相连，且通气量的大小可随意调节。

所述的高压电极9和接地电极10为圆柱状，所述高压电极9和接地电极10的直径与所述反应容器1中内圆环3的的直径相同。

所述的支撑杆13上设有绝缘板11高度调节装置。

所述的高压高频电源电压、电流均可调节。

所述的出水口下界面略高于内底板上界面，且其高度可调。

采用本发明的装置净化处理污染水体的过程如下：预处理的水体通过反应容器1的进水口5注入到反应容器1的环形曝气槽内，在在污水注入之前，通过进气口6导入一定量的空气，并通过微孔曝气板8均匀分散气体，导入的水体在微孔曝气板8上进行曝气预处理，使空气中的氧气充分溶解于水体中，水体经过内圆环3隙溢流到圆形反应槽中并形成一定厚度的液面，待气液平衡后，合上盖板2并将整个等离子体反应釜置于反应台预留位置，调整好高度及位置后，将高压高频电源的正负极连接于反应台的高压电极9和接地电极10，调整电流和电压于适当的数值后，在电极间产生均匀、显著地等离子体放电，放点区域正好覆盖整个圆形反应槽范围。

在高压高频电源放电过程中，通入的空气会被大量电离，并形成大量高能电子和·OH、e_eq ^-、·O、HO₂·等自由基氧化性极强的O₃和H₂O₂，因为这些物质具有强的氧化性，可以对水质进行深度处理；与此同时，还会伴有局部高温、强冲击波、较强的紫外光等效应，从而可以有效地除去废水中的有机物含量。反应中的电流、电压和通气量及反应液面厚度均可调，可以根据出水水质灵活调整，同时也可以根据尾水的出水水质来进行循环多次处理，从而可以通过等离子体放电的化学、物理作用对有机废水进行有效的分解和去除，达到净化的目的。净化后的水体经过出水口7排出。通过实验证明，将100L的100mg/L的四环素标准溶液以50mL/min的流速通过反应器，通气量为0.1m³·h^-1，输出功率为80.0W，反应时间为20min，四环素的去除率可达到91.5％。

该处理装置具有操作简单、去除污染物效率高、设备投资小、可连续催化、适用范围广、高速、高效、无二次污染等优点，尤其是对难降解的有机污染物及有特殊处理要求的污染物效果较为显著，具有可观的潜在应用前景，有望在今后的水体污染处理工艺中得到广泛的推广和运用。

Claims (4)

1.一种均匀介质阻挡放电等离子体净化污染水体的装置，其特征在于它包括等离子体反应釜和反应台，所述的等离子体反应釜包括反应容器和用于封闭反应容器的盖板，所述的反应容器为双环结构，由内圆环和外圆环将反应容器分割为圆形反应槽和环形曝气槽，所述外圆环的高度高于内圆环，所述的外圆环上设有进水口和进气口分别用于向环形曝气槽内通入气体和注水，所述的内圆环上设有出水口，所述的环形曝气槽内设有微孔曝气板用于分散由进气口通入环形曝气槽内的气体；所述的反应台包括绝缘板、导电底座、支撑杆、分别连接高压高频电源正负极的高压电极和接地电极，所述的绝缘板通过支撑杆设置在导电底座的上方，所述的高压电极和接地电极分别相对设置在绝缘板和导电底座上，所述的等离子体反应釜设置在高压电极和接地电极之间；所述的微孔曝气板为均匀多孔结构且形状与环形曝气槽的形状相吻合，所述微孔曝气板的板面与反应容器的底面平行且间隔有一段距离；所述的进气口设置在微孔曝气板面的下方，所述的进水口设置在微孔曝气板面的上方。

2.根据权利要求1所述的均匀介质阻挡放电等离子体净化污染水体的装置，其特征在于所述的盖板可拆卸。

3.根据权利要求1所述的均匀介质阻挡放电等离子体净化污染水体的装置，其特征在于所述的高压电极和接地电极为圆柱状，所述高压电极和接地电极的直径与所述反应容器中内圆环的的直径相同。

4.根据权利要求1所述的均匀介质阻挡放电等离子体净化污染水体的装置，其特征在于所述的支撑杆上设有绝缘板高度调节装置。