專(zhuān)利名稱(chēng)：一種滑動(dòng)弧放電等離子體有機(jī)廢水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及廢水處理裝置，尤其涉及一種滑動(dòng)弧放電等離子體有機(jī)廢水處理裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)有機(jī)廢水的處理尤其是高濃度有機(jī)廢水的處理仍然是一棘手的問(wèn)題，困擾著化工制藥等產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)廢水處理方法很多，常規(guī)推薦使用的生化法、電解法和絮凝法等均難以解決含復(fù)雜有機(jī)物的廢水處理問(wèn)題，這也是環(huán)境保護(hù)急需解決的問(wèn)題。采用低溫等離子體化學(xué)方法處理工業(yè)廢水的研究在國(guó)際上時(shí)間不長(zhǎng)，已提出的方法有高能電子束法和水中脈沖放電處理法。由于水的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體的密度、當(dāng)電子射向水而時(shí)，高能電于在與水分子的頻繁碰撞中很快失去動(dòng)能，其透入深度十分微小，因而難于處理大流量的水。水中脈沖放電法利用在水中進(jìn)行脈沖電弧放電處理水、放電部分與水的接觸只局限于兩電極間的一條放電通道，接觸積小，主要依靠放電產(chǎn)生的沖擊波在水中的傳播起殺菌作用，對(duì)有害物質(zhì)的分子起作用的只局限于與放電通道接觸的部分。因此，這兩種方法都難于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的處理。
滑動(dòng)弧放電等離子體是近幾年來(lái)剛出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并被應(yīng)用在環(huán)境保護(hù)技術(shù)上，這種方法可以在大氣壓或更高壓力下產(chǎn)生非平衡等離子體，國(guó)外近年來(lái)有利用滑動(dòng)弧放電技術(shù)治理H2S、SO2、N2O等廢氣的研究報(bào)道，但國(guó)內(nèi)外尚未有利用滑動(dòng)弧放電治理廢水的研究或報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種滑動(dòng)弧放電等離子體有機(jī)廢水處理裝置，采用滑動(dòng)弧放電等離子體適用于處理難降解高濃度有機(jī)廢水。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是它包括在反應(yīng)罩的底部從下至上依次裝有絕緣底座，絕緣底座兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的絕緣支柱上分別裝有下大上小的、與高壓電源相連的刀型分叉電極并形成起弧端，絕緣底座中部有與廢水槽相連的廢液收集槽，廢液收集槽槽口裝有固定在絕緣底座上的噴嘴，反應(yīng)罩的上部依次裝有氣體采樣口、排氣管道，排氣管道外裝有用導(dǎo)液管與液體收集瓶相連的冷卻水套，空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣和廢水槽的廢水分別通過(guò)導(dǎo)管一起接入噴嘴。
本實(shí)用新型與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是本實(shí)用新型的等離子體廢水處理與目前廢水處理行業(yè)主要是生化法相比較，等離子廢水處理器有較高的優(yōu)勢(shì)，(1)它可以連續(xù)處理廢水，不需要較長(zhǎng)的停留時(shí)間，有機(jī)污染物去除無(wú)選擇性；(2)制造電極的原料廉價(jià)，系統(tǒng)占地面積小，操作與維修方便，可以比較容易地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，以保證處理的質(zhì)量；(3)不需要添加藥劑等消耗品，只需電力，方便易得。
本實(shí)用新型可采用間隙式和連續(xù)式，如制造單一的設(shè)備，用于廢水量產(chǎn)出較小的工廠(chǎng)等，連續(xù)式可廣泛用于廢水量產(chǎn)出較大的工廠(chǎng)。主要用于難降解的高濃度有機(jī)廢水，如化工反應(yīng)、染料、印染、發(fā)酵、制藥、造紙等行業(yè)產(chǎn)生的廢水。有機(jī)廢水濃度無(wú)論多高通過(guò)處理后COD、BOD等去除率均可達(dá)99％以上。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
附圖為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1空氣壓縮機(jī)，2高壓絕緣線(xiàn)，3絕緣底座，4絕緣支柱，5刀型分叉電極，6反應(yīng)罩，7廢水槽，8高壓電源，9廢液收集槽，10噴嘴，11起弧端，12滑動(dòng)電弧，13儲(chǔ)液槽，14導(dǎo)液管，15氣體采樣口，16排氣管道，17冷卻水套，18尾氣。
具體實(shí)施方式
如附圖所示，本實(shí)用新型包括在反應(yīng)罩6的底部從下至上依次裝有絕緣底座3，絕緣底座3兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的絕緣支柱4上分別裝有下大上小的、與高壓電源8相連的刀型分叉電極5并形成起弧端11，絕緣底座3中部有與廢水槽7相連的廢液收集槽9，廢液收集槽9槽口裝有固定在絕緣底座3上的噴嘴10，反應(yīng)罩6的上部依次裝有氣體采樣口15、排氣管道16，排氣管道16外裝有用導(dǎo)液管14與液體收集瓶13相連的冷卻水套17，空氣壓縮機(jī)1的壓縮空氣和廢水槽7的廢水分別通過(guò)導(dǎo)管一起接入噴嘴10。
所說(shuō)的噴嘴10，其噴口直徑為1～5mm，型號(hào)可采用SUJ11，SUJ12等。
所說(shuō)的起弧端11處的刀型分叉兩電極5之間距離最小處為2～5mm。
絕緣底座3，由聚四氟乙烯制成，起著固定支撐作用；絕緣支柱4，由聚四氟乙烯制成，支撐電極；刀型分叉電極5，由鋁合金材料制成；反應(yīng)罩6，由白鐵皮制成；導(dǎo)液管14，由白鐵皮制成；排氣管道16，由白鐵皮制成；等離子廢水處理方法是接通10KV交流高壓電源8，廢水溶液從儲(chǔ)水槽7中通過(guò)氣體引射吸出，空氣壓縮機(jī)1的壓縮空氣和廢水槽7的廢水通過(guò)空氣霧化噴嘴10噴出氣水混合物的速度大于10m/s，產(chǎn)生小于15微米的廢水霧化顆粒，廢水水霧推動(dòng)起弧端11形成的滑動(dòng)電弧12向下游移動(dòng)產(chǎn)生滑動(dòng)弧放電，在常壓下獲得非平衡等離子體，產(chǎn)生臭氧、紫外線(xiàn)、高能電子、電解作用、OH和O等活性粒子直接作用于被處理的廢水，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)放電處理，并使廢水轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害物。處理時(shí)間主要由水霧在滑動(dòng)弧放電區(qū)域停留的時(shí)間決定，水霧流量由噴嘴10調(diào)節(jié)。通過(guò)氣體采樣口15進(jìn)行采樣，尾氣18通過(guò)排氣管道16排出，在冷卻水套17的冷卻下，水汽冷凝成液體，通過(guò)導(dǎo)液管14流入儲(chǔ)液槽13。
本實(shí)用新型所述的廢水處理方法及裝置可以起到以下作用在滑動(dòng)弧放電等離子體中，每根滑動(dòng)電弧就是一個(gè)等離子體通道，在等離子體通道內(nèi)的高溫、高壓下將產(chǎn)生大量的高能電子、離子、自由基等粒子等，如下列各反應(yīng)式

高能電子和活性自由基(O、OH、eaq-、HO2-等)將轟擊和氧化有機(jī)物分子，使其最終降解為CO2和H2O等無(wú)害物質(zhì)。同時(shí)，由于高溫、高壓等離子體通道的產(chǎn)生，伴隨著強(qiáng)烈的紫外光(波長(zhǎng)75～185nm)及巨大的沖擊波(3～10Gpa)，使得在等離子體通道領(lǐng)域及其外部區(qū)域的溶液中引起以下幾種物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程臭氧氧化、紫外線(xiàn)光解、液電空化降解和超臨界水氧化降解。美國(guó)加利福尼亞技術(shù)研究所韋爾伯等人采用液電脈沖等離子體對(duì)氯酚，TNT等有機(jī)物進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)1分鐘時(shí)間，約200次的高能放電(每次放電耗能4～7KJ)，使這幾種有機(jī)物的去除率達(dá)到99％。
當(dāng)?shù)入x子體通道形成以后，由于其具有高溫，它就好像一個(gè)向外輻射出強(qiáng)烈紫外光的光源，所輻射的紫外光立刻被等離子體通道周?chē)撵F化液滴吸收，促使水中的溶解氧產(chǎn)生激發(fā)態(tài)氧原子與有機(jī)物分子作用，達(dá)到氧化有機(jī)物的目的。
由于等離子體通道的向外迅速擴(kuò)張引起的巨大沖擊壓力波，借助于液電空化(氣泡)效應(yīng)，直接作用于有機(jī)物分子對(duì)其進(jìn)行熱解和自由基的降解反應(yīng)。
由于等離子體通道的熱量向周?chē)F化液滴傳輸，導(dǎo)致了許多蒸汽泡的產(chǎn)生。在這些氣泡內(nèi)，溫度和壓力高的足以形成暫態(tài)的超臨界水。因此，氣泡內(nèi)的有機(jī)物及氧氣與超臨界水完全互溶，使有機(jī)物自發(fā)開(kāi)始氧化。
綜上所述，滑動(dòng)弧放電等離子體降解有機(jī)物的過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，是一個(gè)多種氧化相互交替的過(guò)程。
本實(shí)用新型的處理實(shí)例如下，方法的工藝條件是7000～10000伏電壓，頻率50Hz，刀型分叉電極長(zhǎng)160mm，寬35mm，厚2.5mm，噴嘴噴口直徑1mm，噴嘴中空氣壓力0.3～1.5MP，實(shí)驗(yàn)用品采自某藥廠(chǎng)制藥廢水和生產(chǎn)DSD酸的濃縮廢液。
實(shí)驗(yàn)1#實(shí)驗(yàn)用品制藥廢水實(shí)驗(yàn)條件電壓10kV，廢液流量42.4ml/min，氣體流量11.2l/min，載氣空氣。
制藥廢水(單位mg/l)測(cè)試項(xiàng)未采用本技 采用本技術(shù)目術(shù)CODcr15707BOD513409NH3_N 12003實(shí)驗(yàn)2#實(shí)驗(yàn)用品生產(chǎn)DSD酸的濃縮廢液實(shí)驗(yàn)條件電壓10kV，廢液流量40.9ml/min，氣體流量10.7l/min，載氣空氣。
DSD酸濃縮廢液(單位mg/l)測(cè)試項(xiàng) 未采用本技采用本技術(shù)目 術(shù)CODcr1.46×10597BOD54660 37NH3_N 8040 29測(cè)量方法BOD5稀釋與接種法GB7488-87；CODcr重鉻酸鉀法GB11914-89；NH3-N納氏試劑比色法GB7479-87；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明有機(jī)廢水經(jīng)過(guò)本工藝處理后有害物去除效果很好。
權(quán)利要求1.一種滑動(dòng)弧放電等離子體有機(jī)廢水處理裝置，其特征在于包括在反應(yīng)罩(6)的底部從下至上依次裝有絕緣底座(3)，絕緣底座(3)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的絕緣支柱(4)上分別裝有下大上小的、與高壓電源(8)相連的刀型分叉電極(5)并形成起弧端(11)，絕緣底座(3)中部有與廢水槽(7)相連的廢液收集槽(9)，廢液收集槽(9)槽口裝有固定在絕緣底座(3)上的噴嘴(10)，反應(yīng)罩(6)的上部依次裝有氣體采樣口(15)、排氣管道(16)，排氣管道(16)外裝有用導(dǎo)液管(14)與儲(chǔ)液槽(13)相連的冷卻水套(17)，空氣壓縮機(jī)(1)的壓縮空氣和廢水槽(7)的廢水分別通過(guò)導(dǎo)管一起接入噴嘴(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滑動(dòng)弧放電等離子體有機(jī)廢水處理裝置，其特征在于所說(shuō)的噴嘴(10)，其噴口直徑為1～5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滑動(dòng)弧放電等離子體有機(jī)廢水處理裝置，其特征在于所說(shuō)的起弧端(11)處的刀型分叉兩電極(5)之間距離最小處為2～5mm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種滑動(dòng)弧放電等離子體有機(jī)廢水處理裝置。在反應(yīng)罩的絕緣底座上裝有與高壓電源相連的刀型分叉電極，絕緣底座中部有與廢水槽相連的廢液收集槽，槽口上裝有霧化噴嘴，反應(yīng)罩的上部裝有氣體采樣口、排氣管道，排氣管道外裝有冷卻水套，壓縮空氣和廢水槽分別通過(guò)導(dǎo)管一起接入霧化噴嘴。廢水和壓縮空氣通過(guò)空氣霧化噴嘴形成待處理的廢水水霧，氣水混合物推動(dòng)起弧端形成的滑動(dòng)電弧向下游移動(dòng)產(chǎn)生氣液混合體滑動(dòng)弧放電，產(chǎn)生臭氧、紫外線(xiàn)、高能電子、電解作用、OH和O等活性粒子直接作用于被處理的廢水，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)放電處理。本實(shí)用新型尤其用于難降解高濃度有機(jī)廢水的處理，有機(jī)廢水濃度無(wú)論多高通過(guò)處理后COD、BOD等去除率均可達(dá)99％以上。
文檔編號(hào)C02F1/46GK2672046SQ20042001972
公開(kāi)日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月16日
發(fā)明者嚴(yán)建華, 池涌, 李曉東, 蔣旭光, 楊家林, 馬增益, 王飛, 金余其, 杜長(zhǎng)明, 倪明江, 岑可法 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)