專利名稱：納秒脈沖放電等離子體處理難降解有機污水的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于污水處理技術領域，具體涉及納秒脈沖放電等離子體處理難降解有機污水 的設備。
背景技術：
高濃度難降解有機物，含有很多有毒有害物質(zhì)，如氯苯酚、多氯聯(lián)苯等，對環(huán)境和當 地居民有巨大的危害。這些污水通過水體、土壤等自然介質(zhì)不斷積累，不斷打破生態(tài)系統(tǒng) 原有的平衡，給人類賴以生存的環(huán)境造成巨大威脅。通過食物鏈進入生物體并逐漸富集， 最后進入人體，危害人體健康。對人體細胞造成不可逆的改變，誘發(fā)致癌、致畸、致突變 效應。目前國內(nèi)外對難降解有機物廢水常規(guī)的處理方法主要有生物法、物化法和氧化法等， 但這些方法處理對有毒、有害的高分子有機物效果不佳，處理成本高，難以獲得普遍推廣 應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、處理效率高、能耗低的難降解污水處理設備。 本發(fā)明提出的難降解污水處理設備，采用納秒脈沖放電離子體處理技術。該設備由塔 式反應器l，納秒脈沖功率源5，氣體壓縮泵10經(jīng)管路連接組成；其中
塔式反應器l是核心部分，其內(nèi)部的上部是水柵2，中部是放電電極4，底部是凈水槽
12，頂部設有污水入口13，底部設有凈水出口6;中部的放電電極4與外部的納秒脈沖功率 源5連接，塔式反應器l外壁接地；塔式反應器1的下部通過管道與空氣壓縮泵10連接，在 該管道上設有一氣壓表7，空氣壓縮泵10上設有反應氣體回收口8，中間管道上設有單向氣 閥9，空氣壓縮泵10設有空氣入口11。
所述塔式反應器l中，放電電極4由正、負兩極構(gòu)成一對電極，正、負電極成梳狀均勻 交錯排列， 一層放電電極可以由若干對電極組成，塔式反應器l內(nèi)可以設有多層放電電極。 具體電極層數(shù)和每層電極對數(shù)，根據(jù)塔式反應器l的大小和設計需要確定；電極外部可以 設有玻璃介質(zhì)材料的套管；單根電極可采用直徑為l 3mm的金屬絲， 一對電極之間的間隔 為3 7mm。
納秒脈沖電源采用全固態(tài)開關技術，經(jīng)過脈沖壓縮獲得50ns上升沿，脈寬200ns左 右，電壓峰值25-30kv，正脈沖方波，重復頻率300-1000Hz。
反應器上部水柵將進入的污水分散開來，有利于放電處理。正負兩根金屬細絲構(gòu)成-對電極，在反應器l內(nèi)電極設置多對。電極外部套有玻璃介質(zhì)材料，在納秒脈沖條件下呈 現(xiàn)出電容效應，阻止等離子體向電弧轉(zhuǎn)化，同時可防止電極腐蝕，延長使用壽命。反應器 外壁接地，保證用電安全。 一對電極間隔3-7mm，正負電極梳狀均勻交錯排列，保證放電 的均勻性。
"空氣經(jīng)壓縮泵10壓縮補充進入反應器1，使得反應器1中氧氣消耗得以不斷補充， 同時使放電產(chǎn)生的03及羥基自由基與霧化液體充分混合，達到最佳處理效果，污水經(jīng)過放 電區(qū)紫外光輻射，產(chǎn)生更多羥基自由基。比UV/03氧化作用效果更佳。
經(jīng)過初處理污水，由污水入口13送入，經(jīng)過水柵2分散后進入放電區(qū)，經(jīng)過放電產(chǎn) 生的羥基自由基、臭氧、紫外光三種物理效應協(xié)同作用，污水被迅速氧化降解，COD大幅 度下降，大分子有機物降解為032和H20以及容易降解的中間產(chǎn)物。
為了達到高的處理效果，可根據(jù)需要對污水進行多次循環(huán)處理。另外在反應器內(nèi)部高 度方向增加電極對數(shù)，通過串聯(lián)方式，可獲得好的處理效果。也可設置多個反應器并聯(lián)， 增大污水處理量。
.-經(jīng)過等離子體放電區(qū)處理的污水，進入凈水槽12，然后由凈水出水口6排出。
本發(fā)明用于降解處理有機污水，不需要添加任何化學藥劑，僅僅需要提供一定電能， 且不產(chǎn)生任何有毒、有害中間產(chǎn)物，處理成本低，易于實現(xiàn)控制和自動化。
本發(fā)明同時具有消毒滅菌之功能，還可對污水具有脫色功能。
本發(fā)明利用快脈沖放電產(chǎn)生的羥基自由基OH以及紫外光、臭氧協(xié)同的高級氧化效
應，可以有效地解決污水治理問題，比常規(guī)單一的處理方法具有更多的優(yōu)勢，提高處理效
率。通過納秒脈沖放電產(chǎn)生大量羥基自由基，與有機化合物RH之間通過加成、奪氫、電子
轉(zhuǎn)移、斷鍵等一系列鏈式反應，使水體中的大分子、難降解有機物RH氧化降解成低毒或
無毒的小分子物質(zhì)，甚至直接降解成C02和1120，接近完全礦化，達到氧化降解效果。如
自由基OH與有機物分子RH反應可生成低級酸ROOH， ROOH進一步氧化生成C02和1120。
通過快脈沖放電等離子體處理后，難降解的大分子污染物還可能生成易于生化處理的中間
產(chǎn)物，有利于后續(xù)生化降解，降低生化處理成本。本發(fā)明對絕大部分有機污染物都具有很
好的降解效果，可處理城市垃圾滲濾液、醫(yī)藥廢水、農(nóng)藥、化工廢水。
本發(fā)明克服了目前難降解工業(yè)廢水處理方法之不足，作為一種新型高級氧化處理方法
及其設備可有效降低有機廢水的COD，提高BOD/COD，有利于生化降解，與后續(xù)的生化
處理工藝相結(jié)合，可實現(xiàn)難降解有機廢水達標排放甚至循環(huán)利用，實現(xiàn)節(jié)能減排，處理成
本較目前方法大為降低。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明。 圖l為本方面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標號l為塔式反應器，2為水柵，3為出氣口， 4為放電電極，5為納秒脈沖功率 源，6為凈水出口， 7為氣壓表，8為反應氣體回收口， 9為單向氣閥，IO為空氣壓縮泵，11 為空氣入口， 12為凈水槽，13為污水入口。
尋體實施方式
實施例
實施例1
本實例中污水處理設備反應塔外殼由有機玻璃做成，尺寸為400mmX400mmX 1000mm長方體，電極為長500mm,直徑2mm銅絲，外套2mm厚玻璃管，共21對電極 分三層均勻排布， 一對電極間隔7mm，采用正脈沖功率源25Kv，功率50W。
空氣壓縮流量12L/min，選用羅丹明B (玫瑰紅,C28H31C1N203) 4升作為污水試品， 經(jīng)附圖所示納秒脈沖等離子體放電處理設備進行效果試驗。其步驟如下
羅丹明B試劑4升通入反應器1，進入凈水槽12。 .空氣壓縮泵打開通入壓縮空氣，凈水出口與污水入口間循環(huán)泵開啟，開啟脈沖功率源， 電壓調(diào)至25KV,頻率300Hz，等離子體放電開始；經(jīng)15分鐘，放電結(jié)束。
放電結(jié)束后，關斷電源5空氣壓縮泵10及循環(huán)泵。
取處理后溶液50ml，采用紫外可見光分光光度計(在波長553nm處有較大吸收峰)測 量透光率，羅丹明B初始濃度74.6mg/L，處理后脫色率達到98.4%。
實施例2
本實例中，電源參數(shù)如實例一相同，采用城市垃圾滲濾液4升作為試品，試驗步驟如 實例一。
城市垃圾滲濾液COD初始濃度為1040，經(jīng)本發(fā)明設備10分鐘處理后，COD降低70。/。， 可進一步生化處理。
權利要求
1.一種納秒脈沖放電等離子體處理難降解有機污水的設備，其特征在于該設備由塔式反應器(1)，納秒脈沖功率源(5)，氣體壓縮泵(10)經(jīng)管路連接組成；其中塔式反應器(1)內(nèi)部的上部設有水柵(2)，中部設有放電電極(4)，底部設有凈水槽(12)，頂部設有污水入口(13)，底部設有凈水出口(6)；中部的放電電極(4)與外部的納秒脈沖功率源(5)連接，塔式反應器(1)外壁接地；塔式反應器(1)的下部通過管道與空氣壓縮泵(10)連接，在該管道上設有一氣壓表(7)，空氣壓縮泵(10)上設有反應氣體回收口(8)，中間管道上設有單向氣閥(9)，空氣壓縮泵(10)設有空氣入口(11)。
2.根據(jù)權利要求1所述的納秒脈沖放電等離子體處理難降解有機污水的設備，其特 征在于所述塔式反應器(l)中，放電電極(4)由正、負兩極構(gòu)成一對電極，正、負電極成梳狀 均勻交錯排列， 一層放電電極由若干對電極組成，塔式反應器(l)內(nèi)設有多層放電電極；具 體電極層數(shù)和每層電極對數(shù)，根據(jù)塔式反應器(l)的大小和設計需要確定；電極外部設有玻 璃介質(zhì)材料的套管；單根電極采用直徑為1 3mm的金屬絲， 一對電極之間的間隔為 3 7mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于污水處理技術領域，具體涉及一種納秒脈沖放電等離子體處理難降解有機污水的設備。該設備由塔式反應器，納秒脈沖功率源，氣體壓縮泵經(jīng)管路連接組成；塔式反應器的上部是水柵，中部是放電電極，底部是凈水槽，頂部設有污水入口，底部設有凈水出口；中部的放電電極與外部的納秒脈沖功率源連接，塔式反應器外壁接地；塔式反應器的下部通過管道與空氣壓縮泵連接，該管道上設有氣壓表，空氣壓縮泵上設有反應氣體回收口，中間管道上設有單向氣閥，空氣壓縮泵設有空氣入口。本發(fā)明可有效降低有機廢水的COD，提高BOD/COD，有利于生化降解，可實現(xiàn)難降解有機廢水達標排放甚至循環(huán)利用，節(jié)能且處理成本低。
文檔編號C02F1/32GK101565228SQ20091005248
公開日2009年10月28日 申請日期2009年6月4日 優(yōu)先權日2009年6月4日
發(fā)明者劉克富, 趙海洋, 劍 邱 申請人:復旦大學