專利名稱：微空心陰極放電等離子體高效污水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理裝置，具體地說是一種微空心陰極放電等離子體高效污水處理裝置。
背景技術(shù)：
目前，工業(yè)污染物的排放越來越多，環(huán)境污染也愈加嚴(yán)重。特別是與人類生活緊密相關(guān)的水資源的污染日益嚴(yán)重，水中所含的有毒有害物質(zhì)(如氯苯酚、多氯聯(lián)苯等)越來越多。這些有害物質(zhì)通過食物鏈或者飲水在影響著人類的身體健康，使人們產(chǎn)生多種疾病，如誘發(fā)致癌、致畸、致突變效應(yīng)等。
對污水處理的常規(guī)方法主要有生物法、物化法和氧化法等，這些處理方法的效果不佳，處理成本高。隨著科技的進(jìn)步，新的處理方法主要有電子束輻照水處理、脈沖放電水處理和介質(zhì)阻擋放電水處理等。電子束輻照水處理方法存在的不足之處是，電子槍的制造工藝復(fù)雜，精度要求高；電子束輻照水體表面積有限，影響大規(guī)模的污水處理。脈沖放電水處理方法的存在不足之處是，工業(yè)化應(yīng)用的脈沖高壓電源技術(shù)難度大，導(dǎo)致制造成本高；脈沖放電發(fā)生過程中受處理溶液的電導(dǎo)率影響較大；高壓放電電極腐蝕嚴(yán)重，影響水處理的穩(wěn)定運(yùn)行。介質(zhì)阻擋放電水處理方法存在的不足之處是，由于放電一般是脈沖的，時(shí)間占空比較小，影響污水處理效率。由于以上所述水處理方法存在的缺點(diǎn)，使得污水處理裝置的應(yīng)用受到了很大的制約。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種處理效率高、水處理量大、設(shè)備成本低、運(yùn)行費(fèi)用低并且運(yùn)行穩(wěn)定的微空心陰極放電等離子體高效污水處理裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種微空心陰極放電等離子體高效污水處理裝置， 包括有對污水進(jìn)行高壓霧化陰極放電反應(yīng)處理的反應(yīng)器； 與所述反應(yīng)器通過管路相接、向所述反應(yīng)器提供噴氣氣流的供氣系統(tǒng)； 與所述反應(yīng)器電連接、為所述反應(yīng)器的高壓霧化陰極放電反應(yīng)提供放電所需能量的高壓電源；以及與所述反應(yīng)器通過管路相接、向所述反應(yīng)器提供待處理污水的污水池。
微空心陰極放電是一種高氣壓輝光放電，放電時(shí)產(chǎn)生高密度的高氣壓非平衡等離子體。本發(fā)明污水處理裝置是一種由“微空心陰極放電”基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成的等離子體反應(yīng)器， 它能夠產(chǎn)生高密度的高氣壓非平衡等離子體，由于空心陰極中負(fù)輝區(qū)交疊在一起，電子會在此區(qū)域多次反射，產(chǎn)生很多的二次電子，該高能電子的分布具有非熱電子能量分布。本發(fā)明通過向反應(yīng)器中引入高速氣流，使污水以霧狀形式進(jìn)入等離子體，由此增大了污水與等離子體的接觸面積，實(shí)現(xiàn)了對污水的高效處理。
本發(fā)明在所述反應(yīng)器中設(shè)有放電系統(tǒng)，所述放電系統(tǒng)是在并列的第一電極板與第二電極板之間夾有電介質(zhì)層，在所述第一電極板、第二電極板與電介質(zhì)層上開有貫通孔，所述貫通孔通過與所述反應(yīng)器相接的連接管路連通到所述供氣系統(tǒng)。
所述污水池通過進(jìn)水管路通入所述反應(yīng)器，所述進(jìn)水管路的出口端開在所述貫通孔上。
所述高壓電源的正、負(fù)極分別與所述第一電極板和所述第二電極板相接。
所述供氣系統(tǒng)包括設(shè)置在所述連接管路上的氣壓表和氣閥，以及連接在所述連接管路端部的供氣機(jī)構(gòu)。
在所述反應(yīng)器的出氣管口上接有出氣管道，所述出氣管道的一端接在所述氣壓表與所述氣閥之間的所述連接管路上；在所述出氣管道上設(shè)置有單向閥。
所述貫通孔開在所述第一電極板、所述第二電極板與所述電介質(zhì)層的中心部位， 所述進(jìn)水管路與所述貫通孔相通處的開口孔徑小于所述貫通孔的孔徑。
所述污水池設(shè)置在所述反應(yīng)器的上部，在所述進(jìn)水管路上接有過濾裝置。
所述反應(yīng)器有至少一個(gè)；兩個(gè)或兩個(gè)以上的所述反應(yīng)器為串聯(lián)或并聯(lián)連接形式。
本發(fā)明通過在放電系統(tǒng)中設(shè)置貫通孔，高速氣流通過貫通孔噴入反應(yīng)器，污水通過進(jìn)水管路以水滴狀引入貫通孔，在高速氣流的推動(dòng)下，以霧狀形式噴入反應(yīng)器中，由此增大了污水處理的反應(yīng)面積，提高了污水處理效率。另外，由于氣流對污水的助推作用可以使反應(yīng)過程中兩個(gè)電極板上的水垢等附屬物減少，從而使電極板的使用壽命增長。
本發(fā)明的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是，能夠處理生活廢水和工業(yè)廢水，如燃料廢水、有機(jī)廢水等。 在進(jìn)行污水處理的過程中，無需任何的化學(xué)添加劑，處理過程簡單，無廢棄物，容易實(shí)現(xiàn)控制和自動(dòng)化；微空心陰極放電的電子密度高，工作效率高，電極損耗小。本發(fā)明污水處理裝置的構(gòu)造簡單，制造成本低，運(yùn)行費(fèi)用低，并且運(yùn)行穩(wěn)定，可采用正、負(fù)極性直流高壓電源、 交流高壓電源和正、負(fù)極性脈沖高壓電源等多種電源供電。通過反應(yīng)器的并聯(lián)或串聯(lián)的連接方式，可以獲得放大的水處理效果。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、反應(yīng)器，2、供氣機(jī)構(gòu)，3a、第一電極板，3b、第二電極板，3c、電介質(zhì)，3d、貫通孔，4、高壓電源，5、污水池，6、連接管路，7、出氣管口，8、凈水出口，9、氣壓表，10、氣閥， 11、過濾裝置，12、進(jìn)水管路，13、電源開關(guān)，14、高壓電纜，15、單向閥，16、出氣管道。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本裝置的主體包括反應(yīng)器1、供氣系統(tǒng)、放電系統(tǒng)、高壓電源4和污水池5等部分。反應(yīng)器1的外殼是由有機(jī)玻璃制成，在外殼上開有出氣管口 7和凈水出口 8。 在反應(yīng)器1內(nèi)的頂部設(shè)置有放電系統(tǒng)。該放電系統(tǒng)是在上、下并列的第一電極板3a與第二電極板北之間充填電介質(zhì)，形成電介質(zhì)層3c。高壓電源4的正極接第一電極板3a，負(fù)極接第二電極板3b。第一電極板3a和第二電極板北可以用鋁、鉬等材料制作而成，充填的電介質(zhì)可以是云母、陶瓷等材料。第一電極板3a、第二電極板北和電介質(zhì)層3c可以是圓形、方形或橢圓形等各種形狀；貫通孔3d的大小可以根據(jù)具體需要設(shè)置。在第一電極板3a、第二電極板北與電介質(zhì)層3c上開有位于中心部位的貫通孔3d。該貫通孔3d通過連接在反應(yīng)器1外殼上的連接管路6與供氣系統(tǒng)相接。
供氣系統(tǒng)包括設(shè)置在連接管路6上的氣壓表9和氣閥10，以及連接在連接管路6 端部的供氣機(jī)構(gòu)2，該供氣機(jī)構(gòu)可以是氣泵和氣罐等高壓充氣裝置。在反應(yīng)器1的出氣管口 7上連接有出氣管道16，出氣管道16的一端接在氣壓表9與氣閥10之間的連接管路6上， 在出氣管道16上設(shè)置有向連接管路6通氣的單向閥15。
污水池5設(shè)置在反應(yīng)器1的上部，污水池5通過進(jìn)水管路12通入反應(yīng)器1，進(jìn)水管路12的出口端開在貫通孔3d上，進(jìn)水管路12與貫通孔3d相通處的開口孔徑最好小于貫通孔3d的孔徑。在進(jìn)水管路12上接有過濾裝置11，污水依靠重力流到下方的反應(yīng)器1 內(nèi)。
高壓電源4可以是直流高壓電源、交流高壓電源，或是具有正、負(fù)極性的脈沖高壓電源。當(dāng)采用直流電源時(shí)，電壓可以設(shè)為0—士50KV，當(dāng)采用交流高壓電源或者正、負(fù)極性脈沖高壓電源時(shí)，頻率可以設(shè)為0-50MHZ，峰值電壓可以設(shè)為0—士 50KV。
為了達(dá)到高的水處理要求，可以采用多次循環(huán)處理的方式；為了得到更大水量的處理規(guī)模，可以將上述的設(shè)計(jì)制作的反應(yīng)器1通過并聯(lián)和串聯(lián)的方式連接，從而獲得放大的水處理效果。
本發(fā)明的工作過程如下污水池5中的水通過自然壓力經(jīng)過濾裝置11和進(jìn)水管路 12進(jìn)入反應(yīng)器1 ；供氣系統(tǒng)提供的高速氣流通過貫通孔，在貫通孔內(nèi)氣壓降低，污水以小水滴形式被引入貫通孔，并在高速氣流的推動(dòng)下以霧的形式噴入反應(yīng)器1里；在微空心陰極放電的過程中，在反應(yīng)器1里能夠產(chǎn)生大量的0H—、03、H2O2等活性物質(zhì)，與水中的污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水、二氧化碳以及一些容易被生化法所處理的污染物，從而達(dá)到污水處理的目的。此外，微空心陰極放電產(chǎn)生的紫外光、電風(fēng)等物理效應(yīng)也參與到了水處理的過程。
權(quán)利要求
1.一種微空心陰極放電等離子體高效污水處理裝置，其特征在于，包括有對污水進(jìn)行高壓霧化陰極放電反應(yīng)處理的反應(yīng)器(1)；與所述反應(yīng)器(1)通過管路相接、向所述反應(yīng)器(1)提供噴氣氣流的供氣系統(tǒng)；與所述反應(yīng)器(1)電連接、為所述反應(yīng)器(1)的高壓霧化陰極放電反應(yīng)提供放電所需能量的高壓電源(4);以及與所述反應(yīng)器(1)通過管路相接、向所述反應(yīng)器(1)提供待處理污水的污水池(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微空心陰極放電等離子體高效污水處理裝置，其特征在于， 在所述反應(yīng)器(1)中設(shè)有放電系統(tǒng)，所述放電系統(tǒng)是在并列的第一電極板(3a)與第二電極板(3b)之間夾有電介質(zhì)層(3c)，在所述第一電極板(3a)、第二電極板(3b)與電介質(zhì)層(3c) 上開有貫通孔(3d)，所述貫通孔(3d)通過與所述反應(yīng)器(1)相接的連接管路(6)連通到所述供氣系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微空心陰極放電等離子體高效污水處理裝置，其特征在于， 所述污水池(5)通過進(jìn)水管路(12)通入所述反應(yīng)器(1)，所述進(jìn)水管路(12)的出口端開在所述貫通孔(3d)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微空心陰極放電等離子體高效污水處理裝置，其特征在于， 所述高壓電源(4)的正、負(fù)極分別與所述第一電極板(3a)和所述第二電極板(3b)相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微空心陰極放電等離子體高效污水處理裝置，其特征在于， 所述供氣系統(tǒng)包括設(shè)置在所述連接管路(6)上的氣壓表(9)和氣閥(10)，以及連接在所述連接管路(6)端部的供氣機(jī)構(gòu)(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微空心陰極放電等離子體高效污水處理裝置，其特征在于， 在所述反應(yīng)器(1)的出氣管口上接有出氣管道(16)，所述出氣管道(16)的一端接在所述氣壓表(9)與所述氣閥(10)之間的所述連接管路(6)上；在所述出氣管道(16)上設(shè)置有單向閥(15)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微空心陰極放電等離子體高效污水處理裝置，其特征在于， 所述貫通孔(3d)開在所述第一電極板(3a)、所述第二電極板(3b )與所述電介質(zhì)層(3c )的中心部位，所述進(jìn)水管路(12)與所述貫通孔(3d)相通處的開口孔徑小于所述貫通孔(3d) 的孔徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微空心陰極放電等離子體高效污水處理裝置，其特征在于， 所述污水池(5 )設(shè)置在所述反應(yīng)器(1)的上部，在所述進(jìn)水管路(12)上接有過濾裝置(11)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微空心陰極放電等離子體高效污水處理裝置，其特征在于， 所述反應(yīng)器(1)有至少一個(gè)；兩個(gè)或兩個(gè)以上的所述反應(yīng)器(1)為串聯(lián)或并聯(lián)連接形式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微空心陰極放電等離子體高效污水處理裝置，其結(jié)構(gòu)包括有對污水進(jìn)行高壓霧化陰極放電反應(yīng)處理的反應(yīng)器；與所述反應(yīng)器通過管路相接、向所述反應(yīng)器提供噴氣氣流的供氣系統(tǒng)；與所述反應(yīng)器電連接、為所述反應(yīng)器的高壓霧化陰極放電反應(yīng)提供放電所需能量的高壓電源；以及與所述反應(yīng)器通過管路相接、向所述反應(yīng)器提供待處理污水的污水池。本發(fā)明能夠處理生活廢水和工業(yè)廢水，在污水處理過程中，無需任何化學(xué)添加劑，處理過程簡單，無廢棄物，容易實(shí)現(xiàn)控制和自動(dòng)化；微空心陰極放電的電子密度高，工作效率高，電極損耗小。
文檔編號C02F1/30GK102515302SQ20111045861
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者李雪辰, 董麗芳, 趙歡歡 申請人:河北大學(xué)