專利名稱：使用等離子體反應(yīng)器的水處理設(shè)備及其方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及使用等離子體反應(yīng)器的水處理設(shè)備及其方法，尤其是涉及使用等離子體反應(yīng)器的改進(jìn)水處理設(shè)備及其方法，由于使用通過向等離子體反應(yīng)器施加30kv-150kv的高電壓形成的等離子體，所以能有效地去除含于污水中的非生物降解的污染物。
2.常規(guī)技術(shù)的描述近來，對防止新鮮空氣和清潔水遭到污染一直受到極大關(guān)注。
環(huán)境污染預(yù)防技術(shù)領(lǐng)域一般分成空氣污染預(yù)防技術(shù)領(lǐng)域、水污染預(yù)防技術(shù)領(lǐng)域、工業(yè)廢棄物排放技術(shù)領(lǐng)域和無污染技術(shù)領(lǐng)域。在上述技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中，將闡述水污染預(yù)防技術(shù)。
在水污染預(yù)防技術(shù)中，為了提供廢水處理系統(tǒng)，已完成了許多的研究工作。
然而，就供應(yīng)清潔水而言，一直未公開過任何有效而經(jīng)濟(jì)的技術(shù)。即，至今在處理污水工業(yè)中，僅將含于污水中的有機(jī)物(如碳?xì)?經(jīng)簡單處理后從污水中除去，致使BOD(生化需氧量)下降，由此完成了水處理過程，然后，使BOD降低的水流向河流、湖泊或諸如此類的地方。
換句話說，由于工業(yè)的進(jìn)步和人們涌入城市，使過去沒有產(chǎn)生過的各種受污染的物質(zhì)與日俱增地生成。至此，像這樣產(chǎn)生的受污染的物質(zhì)雖然經(jīng)過處理，但沒有精確地分析受污染的物質(zhì)中所含有的任何有毒成分及其對環(huán)境的影響。
例如，經(jīng)常用于殺死水中所含細(xì)菌的氯氣，已知它能形成引發(fā)癌癥的THM(三鹵甲烷)。
另外，家庭產(chǎn)生的含大量氮和磷的污水日漸增加并轉(zhuǎn)移進(jìn)入河流、湖泊或其它地方，因此提高了那里的BOD。
如圖1所示，在常規(guī)水處理方法中，污水先流經(jīng)第一穩(wěn)定槽，然后流向濃縮器。
從濃縮器移出的污水分離成為固體污泥和污水。
污水中所含固體污泥經(jīng)干燥設(shè)備和焚燒器后被轉(zhuǎn)移至后焚燒裝置。
轉(zhuǎn)移到空氣汽提塔的污水流過第二穩(wěn)定槽。在第二穩(wěn)定槽的底部集聚的污泥轉(zhuǎn)移至污泥收集裝置中。
由污泥收集裝置收集的污泥再轉(zhuǎn)移到干燥裝置。
另外，流經(jīng)第二穩(wěn)定槽的污水轉(zhuǎn)移至鼓泡槽，由此把污水分成污泥和污水，然后污水再轉(zhuǎn)移至RTO(再生熱氧化器)。
同時，轉(zhuǎn)移至活性污泥反應(yīng)器的部分污泥轉(zhuǎn)移到污泥收集裝置，而另外一部分與流經(jīng)鼓泡槽的污水一起被轉(zhuǎn)移到再生熱氧化器，還有一部分污泥隨著廢水流到外界。
然而，上述污水處理設(shè)備無法有效去除污水中所含有的氮、磷或有毒物質(zhì)。
尤其是，工廠產(chǎn)生含氯成分(即PCE(全氯乙烯)、PCBs(多氯聯(lián)苯)和DCP(二氯苯酚))的被污染物質(zhì)可能含有很毒的物質(zhì)。此外，上述被污染的物質(zhì)在與其含有的氯成分反應(yīng)時，會產(chǎn)生二次有毒物質(zhì)。因此，當(dāng)含有上述被污染物質(zhì)的污水流入江河或湖泊中時，對比其它不含上述被污染物質(zhì)的污水，所述江河或湖泊嚴(yán)重地被損害。
另外，含氯的污染物不易在自然環(huán)境下溶解于水中，也不會自然地溶解在水中?，F(xiàn)在還沒有經(jīng)濟(jì)地消除上述污染物的合適方法。
例如，在含染色成分污水的情況下，染色成分的污水含有氯成分和硝酸成分，致使這樣的污水非常有害，而且還有很高的毒性。在大多數(shù)的國家中都把上述污染物作為最毒物質(zhì)之一加以控制。
作為參考，印染廠約占產(chǎn)生污染物工廠的6％，而產(chǎn)生的污染物約占其總量的3.5％。初看上去，這樣的數(shù)字引起的污染對比其它的污染物似乎問題不大，但是污染程度(處理前BOD)約為總污染程度的24％。因此，染色成分污水造成嚴(yán)重的污染問題。
為了有效處理上述污水，已知有物理和化學(xué)處理法、生化處理構(gòu)件、混凝沉降法、芬頓(Fenton)氧化法、電子束處理法、活性炭吸附法、膜分離法以及等離子體處理法。
在上述的方法當(dāng)中，物理和化學(xué)處理法涉及對污水處理前污染物的預(yù)處理。因此，物理和化學(xué)處理法實際上不能消除污染物。
另外，作為生化處理法的活性污泥法被廣泛用于工業(yè)中，使用活性需氧細(xì)菌吸附和溶解有機(jī)物。在這種方法中，有大量的污泥產(chǎn)生，尤其是在染色成分污水中所含有的染色物質(zhì)不能被降解。即使被降解，它也可能產(chǎn)生二次有毒物質(zhì)，致使污染物的處理效率十分低下。為克服上述的問題，公開了屬于生化處理方法的使用厭氧菌的方法。然而，這種方法存在的問題在于處理非生物降解的污染物要花費(fèi)很長的時間(數(shù)十天)。
混凝沉降法雖能消除大量的污染物，但不能消除可溶解的物質(zhì)如可溶性組分。
芬頓氧化法(十九世紀(jì)末期由英格蘭的芬頓所公開的)是一種采用H2O2和Fe離子反應(yīng)時出現(xiàn)強(qiáng)氧化作用現(xiàn)象的處理污水方法。這種方法的缺點(diǎn)在于為強(qiáng)氧化作用所提供的試劑非常昂貴。
臭氧處理法是用具有強(qiáng)氧化力的臭氧完成的。這種方法對于溶解不溶性物質(zhì)，除去預(yù)定氣味以及消除有色成分是非常好的。但是，臭氧發(fā)生器價格昂貴，而且臭氧發(fā)生率不大于5％，以致于能耗增大。
電子束法具有的優(yōu)點(diǎn)是可能克服在上述方法中所碰到的問題。然而，電子束發(fā)生系統(tǒng)和實現(xiàn)電子束加速是復(fù)雜而昂貴的，以致于像臭氧處理法一樣，使系統(tǒng)的操作費(fèi)用增加。而且，電子束穿過水的深度僅為幾個毫米，使污水很快流過由此完成水處理法的寬而淺的區(qū)域。另外還有，電子束發(fā)生器體積龐大，并且設(shè)計成能產(chǎn)生大能量的，由此提高了制造費(fèi)用。此外，電子束發(fā)生器可能產(chǎn)生有害的X-射線。
活性炭吸附法涉及采用具有許多細(xì)孔的活性炭吸附污染物。在這種情況下，活性炭可以循環(huán)。但是，污染物的處理效率下降，結(jié)果使它不能獨(dú)自使用。
膜分離法具有的優(yōu)點(diǎn)在于膜材料通過其物理和化學(xué)功能，基于其粒徑和化學(xué)親合力，所以是可分離的。但是，增加了制造費(fèi)用，且預(yù)處理程序是復(fù)雜的。尤其是，當(dāng)預(yù)處理的程序沒有適當(dāng)?shù)赝瓿?，昂貴的設(shè)備會受到損害。
在產(chǎn)生基于等離子體的活性基的用于完成水處理的方法中，存在著下列問題。首先，為了在水下獲得電絕緣的損壞需要較高的電場(超過2×105-3×105v/cm)。其次，由于在水下放電操作等離子流束快速轉(zhuǎn)移，使等離子流束電暈放電不能連續(xù)完成，所以很容易發(fā)生電弧或火花。第三點(diǎn)，即使等離子流束電暈放電能連續(xù)發(fā)生，但由于由等離子流束產(chǎn)生的活性基反應(yīng)區(qū)狹窄，所以不可能有效地消除污染物。上述問題有可能通過使用MeV(兆電子伏特)的電子束法得到克服。但是，電子束法是借助于體積相對龐大的系統(tǒng)實現(xiàn)的，且對人體有不良影響。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的目的在于提供一種使用等離子體反應(yīng)器的水處理設(shè)備及其方法，能夠克服在常規(guī)技術(shù)中所遇到的前面提到的問題。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種使用等離子體反應(yīng)器的水處理設(shè)備及其方法，能夠在使用不產(chǎn)生有害X-射線的30kv-150kv高電壓下產(chǎn)生等離子體，由此有效地處理污染物。
本發(fā)明還有一個目的是提供一種使用等離子體反應(yīng)器的水處理設(shè)備及其方法，在使用相對低的費(fèi)用并將操作和維修費(fèi)用減至最小的情況下構(gòu)成污水處理設(shè)備。
為達(dá)到上述目的，提供一種依據(jù)本發(fā)明第一實施方案的等離子體反應(yīng)器的水處理設(shè)備，該設(shè)備包括裝有污水進(jìn)口和污水出口的箱子；在該箱里裝有許多微球體；一對電極，其中的一個電極與箱的底部接觸，而電極中的另一個與最上面的微球體5的上部接觸；以及通過動力電纜將電極與脈沖發(fā)生器連接以產(chǎn)生脈沖。
為了達(dá)到上述目的，提供一種使用本發(fā)明第二實施方案等離子體反應(yīng)器的水處理設(shè)備，該設(shè)備包括用于收集和貯存流入其中污水的污水收集槽；為使用等離子體處理污水中所含的污染物，通過第一連接管與污水收集槽連接的多個等離子體反應(yīng)器；用于產(chǎn)生脈沖的脈沖發(fā)生器，由等離子體反應(yīng)器產(chǎn)生等離子體；用于貯存通過等離子體反應(yīng)器處理過的污水并經(jīng)第二連接管引入的污水貯存槽；以及連接污水收集槽和貯存槽間的回流管。
為達(dá)到上述各目的，提供一種使用等離子體反應(yīng)器的水處理方法，該法包括的步驟有貯存進(jìn)入污水收集槽的含污染物的污水；通過污水流入一個或多個等離子體反應(yīng)器，處理污水所含的污染物；然后將第一次處理過的污水收集進(jìn)入貯存槽再將其排放到外面。
本發(fā)明另外的優(yōu)點(diǎn)、目的和特征通過下面的描述將變得更明顯。
附圖簡述下文所給的詳細(xì)說明及只作為敘述說明的附圖用于更加充分地理解本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明，其中圖1是說明常規(guī)水處理方法的方框圖；圖2是說明本發(fā)明等離子體反應(yīng)器的垂直剖面圖；圖3A是說明使用本發(fā)明第一實施方案等離子體反應(yīng)器的水處理設(shè)備示意圖；圖3B是說明使用本發(fā)明第二實施方案等離子體反應(yīng)器和生物反應(yīng)器的水處理設(shè)備的示意圖；圖4是說明本發(fā)明水處理方法的方框圖；圖5是說明就消除DCP的本發(fā)明水處理方法而言，僅使用一臺等離子體反應(yīng)器獲得的實驗結(jié)果的曲線；圖6是說明通過由P.Putodu F1細(xì)菌處理DCP所獲結(jié)果的曲線，其中在水處理過程中的等離子體反應(yīng)器內(nèi)，消除DCP的一個氯根后再消除DCP的一個氯根；和圖7是說明在水處理過程中，用于含氯根污染物的污水處理方法圖。
最佳實施方案的詳細(xì)說明本發(fā)明使用等離子體反應(yīng)器的水處理設(shè)備及其方法將參照附圖進(jìn)行說明。
如圖2所示，在等離子體反應(yīng)器1中，在箱2的底部形成污水入口3，在箱2的上部形成污水出口4。許多微球體5被裝入箱2內(nèi)。
同時，裝入箱2內(nèi)的微球體5的尺寸和個數(shù)由污染物的濃度和處理量決定。
例如，若污水中所含污染物的濃度高，或污染物處理量大時，把直徑小的微球體5裝入箱2內(nèi)。相反，若污水中含有的污染物濃度低或污染物的處理量少，則把直徑大的微球體5裝入箱2內(nèi)。裝入箱2里面的微球體尺寸范圍依據(jù)微球體的用途從幾個毫米到數(shù)十毫米。而且，微球體的個數(shù)由其用途決定。
同時，填入箱2內(nèi)的微球體5是由丙烯、亞鐵電介質(zhì)如BaTiO3、中空金屬構(gòu)件、聚乙烯、尼龍、無Pb玻璃、氧化鋁基陶瓷、光催化劑如TiO2、涂鎳的聚乙烯等制成的且微球體5是空心球狀、圓柱狀等。
另外，裝入箱2中最下面微球體5的下表面和最上面微球體5的上表面分別與預(yù)定形狀的電極6連接，并且為了用30kv-150kv的高電壓產(chǎn)生百萬分之幾或十億分之幾秒單位的脈沖并將因此產(chǎn)生的脈沖發(fā)射至電極6，把脈沖發(fā)生器7安裝到箱2中。
脈沖發(fā)生器7通過動力電纜8與電極6連接。
這里，電極6是由金屬板型、金屬絲型或圓柱型金屬制成的。
詳細(xì)地說，一個電極由金屬絲制成，而另一個電極由金屬板制成。而且，兩個電極都是由金屬制成的。在另一實施方案中，一個電極可由圓柱型金屬制成，而另一個電極可由金屬絲制成。
制成由金屬絲形成的電極6是為了使電極6扁平的表面不面向污水的流動，以便未被污染的水流過箱2的內(nèi)部時，這股水不被電極6堵住。
另外還有，在箱2的下表面上形成空氣入口9，而在箱2的上表面上形成空氣出口10?？諝馊肟?與空氣壓縮發(fā)生構(gòu)件如空氣壓縮機(jī)11連接，以便能使空氣的氣泡在處理污水的操作過程中流入箱2的里面，目的是氣泡能流進(jìn)微球體5的中間，由此產(chǎn)生更小的氣泡，根據(jù)這一點(diǎn)分離出未污染水中所含污染物，并且有效地供入氧氣，以便通過等離子體使臭氧更易產(chǎn)生。此外，當(dāng)向電極施加電壓時，等離子體能有效地在微球體之間移動。
調(diào)節(jié)器13安裝在連接空氣壓縮機(jī)11和箱2的空氣供應(yīng)管12中，以便控制向箱2里所供應(yīng)的壓縮空氣量。
現(xiàn)對本發(fā)明使用等離子體反應(yīng)器的污水處理設(shè)備進(jìn)行說明。
如圖2和3A所示，本發(fā)明使用等離子體反應(yīng)器的污水處理設(shè)備包括用于收集污水的污水收集槽14；一個以上等離子體反應(yīng)器1，用于當(dāng)污水通過與污水收集槽14連接的第一連接管15流入箱2時，用等離子體處理污水在各微球體5的外部圓形表面上形成水膜25中所含有的污染物。供應(yīng)脈沖用的脈沖發(fā)生器7，使在等離子體反應(yīng)器1的里面產(chǎn)生等離子體；貯存槽17，用來貯存首次由等離子體反應(yīng)器1處理過的污水經(jīng)第二連接管16流入的污水；污染測量裝置26，測量貯存于貯存槽17中的污水污染程度；和回流管21，用于把貯存在貯存槽17中的污水轉(zhuǎn)移到污水收集槽14。
為了產(chǎn)生預(yù)定的抽吸力，將泵22安裝在連著污水收集槽14和貯存槽17的回流管21的預(yù)定部分，以便能引起首次經(jīng)過處理并貯存在貯存槽17中的部分污水再次流入污水收集槽14。由等離子體反應(yīng)器1首次處理過的污水污染程度由貯存槽17中的污染程度測量裝置26進(jìn)行測量。作為測量的結(jié)果，如果污染的程度超過預(yù)定的程度，則通過污水流向污水收集槽14，由等離子體反應(yīng)器1重新處理污水。
另外，在本發(fā)明中，為了有效地使用等離子體處理污水中含有的污染物，可能安裝多個等離子體反應(yīng)器。在這種情況下，多個等離子體反應(yīng)器優(yōu)選以串聯(lián)或并聯(lián)或串聯(lián)和并聯(lián)組合連接的方式連接。
如圖3A所示，第一和第二等離子體反應(yīng)器1a和1b通過第三連接管18串聯(lián)連接。連接第二等離子體反應(yīng)器1b和貯存槽17的第二連接管16，與連有第一等離子體反應(yīng)器1a的旁路管19相連。同時，閥20a和20b分別裝入第三連管18和旁路管19。
因此，當(dāng)污染物被第一等離子體反應(yīng)器1a處理后排放到貯存槽17中時，裝在第三連接管18上的閥20a關(guān)閉，而裝在旁路管19上的閥20b開啟。當(dāng)使用兩個等離子體反應(yīng)器1處理污染物時，裝在第三連接管18上的閥20a打開，而裝在旁路管19上的閥20b關(guān)閉。
除此之外，如圖3B所示，在本發(fā)明第二實施方案中，通過第四連接管24使生物反應(yīng)器23與貯存槽17連接，目的是根據(jù)污水中所含污染物的類型降低操作費(fèi)用和選擇性地處理污染物。
生物反應(yīng)器23可以是流化床型的也可以是固定床型的。在這種結(jié)構(gòu)中，根據(jù)欲處理的污染物類型，細(xì)菌在生物反應(yīng)器23中可保持漂浮態(tài)，或者附著在生物反應(yīng)器23的內(nèi)表面上。鼓泡裝置安裝在生物反應(yīng)器23中，以便能提高污染物的處理效果。
通常，作為鼓泡裝置，可以使用空氣壓縮機(jī)來產(chǎn)生壓縮空氣，也可以使用葉輪來產(chǎn)生預(yù)定的水的流動。
在本發(fā)明另外的實施方案中，能把產(chǎn)生的壓縮空氣送入等離子體反應(yīng)器1里面的空氣壓縮機(jī)11通過空氣供應(yīng)管12與生物反應(yīng)器23連接，由此同樣構(gòu)成了鼓泡裝置。
圖4是說明使用本發(fā)明等離子體反應(yīng)器處理污水程序的方框圖。
本發(fā)明的污水處理法可分成由等離子體反應(yīng)器1完成的第一過程和由生物反應(yīng)器23完成的第二過程。
此外，在本發(fā)明中，反應(yīng)器1和23可獨(dú)立地操作?，F(xiàn)在詳細(xì)地闡述污水的處理程序。
首先，判斷用于完成第一處理過程的等離子體反應(yīng)器1是否串聯(lián)或并聯(lián)連接，其次判斷為了完成第二處理過程是否使用生物反應(yīng)器23。
假若待處理的污水是高濃度的，將多個等離子體反應(yīng)器1串聯(lián)連接，則能使污水處理時間達(dá)到最大值，如果污水是較低濃度的，等離子體反應(yīng)器1并聯(lián)連接，則能提高單位小時處理污水的能力。
為了有效地去除非溶性的物質(zhì)，如其中含有氯成分的PCBs、PCE、DCP等污染物即在等離子體反應(yīng)器1中由等離子體移去一個氯根時所生成的非溶解的物質(zhì)，通過細(xì)菌使其溶解，再進(jìn)一步使用生物反應(yīng)器23進(jìn)行處理。
現(xiàn)參照


使用本發(fā)明等離子體反應(yīng)器的污水處理設(shè)備的操作過程。
在裝置的操作系統(tǒng)按污染水的類型和數(shù)量固定的情況下，由工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的污水被收集并送入污水收集槽14，由此收集的污水經(jīng)第一連接管15流入等離子體反應(yīng)器1。
當(dāng)污水流入等離子體反應(yīng)器1內(nèi)時，如圖2所示，水膜25在箱2中各個微球體5的外部圓形表面上形成。
同時，當(dāng)通過調(diào)節(jié)器13控制由空氣壓縮機(jī)11產(chǎn)生的壓縮空氣進(jìn)入箱2內(nèi)時，則有許多的空氣泡通過微球體5之間所形成的空間，然后空氣泡破裂，借此分離污染物，從而通過等離子體使氧很容易變成臭氧態(tài)。
在這種情況下，當(dāng)把預(yù)定的脈沖施加到與裝入箱2最上面部分的微球體5和箱2最下面部分的微球體5接觸的電極6時，在箱2中產(chǎn)生等離子體，從而通過等離子體處理以膜的狀態(tài)形成在微球體5外圓形表面上的污水。
同時，為了產(chǎn)生等離子體而從脈沖發(fā)生器7輸出的脈沖特性影響等離子體反應(yīng)器1的污水處理能力。
在本發(fā)明第二實施方案中，在常規(guī)技術(shù)中所遇到的問題通過施加30kv-150kv的高電壓和下列不產(chǎn)生有害X-射線的原理而得到克服。
通常，對比空氣(ε＝1)水有較高的介電常數(shù)(ε＝81)。水的介電常數(shù)與陶瓷介電常數(shù)相似。
因此，為了使如圖2所示的等離子體反應(yīng)器1發(fā)揮作用，當(dāng)污水經(jīng)污水入口3從污水收集槽14流入箱2而在微球體5的外部圓形表面上形成水膜25時，向電極6施加由脈沖發(fā)生器7產(chǎn)生的脈沖，以形成等離子體，以便破壞污水中所含的污染物。
換句話說，微球體5之間的距離與水膜25的厚度相同。水膜25的厚度有數(shù)百微米厚，使用在箱2中產(chǎn)出的等離子體，可以有效地破壞污水中所含有的污染物。
更詳細(xì)地說，往具有上述厚度的水膜施加20-150kv電壓時，會形成相對高的電磁場。因此，在微球體5之間形成網(wǎng)狀的等離子體。通過這樣產(chǎn)生的等離子體，使活性基如O、H、O3、H2O2、UV、e-sq在箱2中產(chǎn)生。如此產(chǎn)生的活性基會與含于污水中的污染物發(fā)生反應(yīng)。
特別是，由于氧原子比氧分子具有非常強(qiáng)的氧化力，所以有可能有效地氧化所有的污染物。
另外，由于有可能當(dāng)場產(chǎn)生活性基，所以使系統(tǒng)的操作非常經(jīng)濟(jì)。
由在箱2中產(chǎn)生的等離子體產(chǎn)生的氫(H)和OH根能還原污水中所含有的氮(N)和磷(P)，以致于有可能很容易地除去氮(N)和磷(P)。
即使使用常規(guī)臭氧發(fā)生器產(chǎn)生氧原子和UV而生成臭氧，但在這種情況下，氧原子的生存時間為幾秒。因此，只有使用生存時間10-15分鐘的臭氧，而不用包括氧原子在內(nèi)的其它活性基，因為它們不適合用于污水處理設(shè)備。
含于污水中的污染物首先由等離子體反應(yīng)器1去除。如此處理過的污水流入下一步貯存槽17中。測量污染物的濃度。污水經(jīng)充分處理后排至江河或河流中。
但是，按照測量的結(jié)果，貯存槽17中的污水所含污染物的濃度超過預(yù)定水平，通過等離子體反應(yīng)器1第一次處理過的污水被排出。在貯存槽17中的如此處理過的污水被排至污水收集槽14。之后，進(jìn)行上述處理過程直到污染物被充分去除。
至此，闡述了含有不易溶解的有機(jī)物污水流入等離子體反應(yīng)器，由此有效地處理了污水的操作。在這種情況下，當(dāng)處理污染物僅用等離子體反應(yīng)器時，基于等離子體反應(yīng)器使電能消耗增加，結(jié)果使系統(tǒng)的操作費(fèi)用提高。
即，僅使用等離子體反應(yīng)器以100％地消除污水中所含有的污染物，由于多個等離子體反應(yīng)器串聯(lián)地連接，所以電能消耗增加。
圖5是說明本發(fā)明去除DCP的水處理方法僅使用等離子體反應(yīng)器獲得的實驗結(jié)果曲線。正如本發(fā)明所說明的，為了去除污水中所含60％以上的污染物，串聯(lián)連接七個等離子體反應(yīng)器或者使用一個等離子體反應(yīng)器進(jìn)行七次等離子體處理過程，從而消除60％的污染物。
在提供的污染物是易于處理的情況下，因為有可能僅用等離子體反應(yīng)器進(jìn)行一次處理過程就能消除100％的污染物，所以根據(jù)含于污水中的污染物類型即可確定等離子體反應(yīng)器的數(shù)量。
由于工廠產(chǎn)生的污水含有不易被處理的污染物，所以處理過程要進(jìn)行數(shù)次，從而增加了系統(tǒng)的操作費(fèi)用。此外，優(yōu)選方案是，等離子體反應(yīng)器和生物反應(yīng)器串聯(lián)連接以便能有效地處理污染物。
在圖3B的實施方案中，由于使用能降低操作時間和費(fèi)用的生物反應(yīng)器，所以有可能降低操作和維修費(fèi)用。
例如，當(dāng)污水含有包括氯成分在內(nèi)的非溶性成分如PCBs、PCE、DCP等，由于上述成分很穩(wěn)定，所以使用任何種類的細(xì)菌都不可能溶解上述成分。因此，對于具有多個氯根的物質(zhì)來說，需要用等離子體將一個氯根分離，以便可以使用生物反應(yīng)器23很容易地處理污染物。
圖6是說明通過由P.Putodu F1細(xì)菌處理DCP獲得結(jié)果的曲線，其中DCP的氯根是在水處理過程中用等離子體反應(yīng)器去除DCP的一個氯根后去除的。如本發(fā)明所述，從含于污水中非溶性污染物具有多個氯根的物質(zhì)中分離出一個氯根，然后把污染物轉(zhuǎn)移到生物反應(yīng)器23中，細(xì)菌在生物反應(yīng)器23中處理100％的非溶性物質(zhì)達(dá)48小時，由此分離掉一個氯根。
因此，處理過程是基于下列一些情況完成的。第一種情況是等離子體產(chǎn)生過程沒有完成時，不能進(jìn)行處理。第二種情況是處理過程僅通過等離子體完成時，電能消耗增加。正如圖7所示，上述兩種情況可以組合起來，以便有效地處理污染物。
即，通過同時使用等離子體反應(yīng)器和生物反應(yīng)器能很容易地克服上述兩個問題，也就是克服用等離子體反應(yīng)器的操作使電能消耗增加和用生物反應(yīng)器不易處理非溶解性污染物的兩個問題。
此外，在本發(fā)明中，通過使用等離子體反應(yīng)器可以處理管道供水。
即，當(dāng)向箱2中的電極6施加脈沖時，產(chǎn)生超過約10eV的網(wǎng)狀等離子體。同時，由于1eV的能量在理論上相當(dāng)于約10,000℃的溫度，所以箱2中產(chǎn)生的等離子體超過100,000℃。
由于電子的質(zhì)量相對來說大小，所以實際上不可能感覺到上述的溫度變化。水受到穿過水的蒸汽部分加熱之后快速而細(xì)微地膨脹，致使在水分子的全部區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生沖擊波，借此沖擊波破壞了污水中所含的細(xì)菌。
除此之外，細(xì)菌還可被等離子體形成時產(chǎn)生的臭氧所破壞。
當(dāng)處理管道供水時，由于每小時要處理大量的水，所以多個等離子體反應(yīng)器優(yōu)選并聯(lián)連接。
此外，本發(fā)明適合用于處理管道供水和制造重水。
如上所述，污水中所含污染物首先在等離子體反應(yīng)器的箱中通過形成等離子體進(jìn)行處理，然后用生物反應(yīng)器二次處理，以降低維修和操作費(fèi)用。
另外，根據(jù)污染物的污染程序和處理量易于設(shè)計系統(tǒng)的處理能力，以便能完成有效的污染物處理過程。
盡管為說明目的公開了本發(fā)明最佳實施方案，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解可以對本發(fā)明的方案進(jìn)行各種改進(jìn)、增改和替換，而不超出如權(quán)利要求書所述的本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.等離子體反應(yīng)器，包括帶有污水入口和污水出口的箱子；裝入所述箱里面的許多微球體；一對電極，所述電極之一與箱底接觸，所述電極中的另一個與最上面微球體的上部接觸；和通過動力電纜與電極連接的用于產(chǎn)生脈沖的脈沖發(fā)生器。
2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中所述微球體是由選自亞鐵電介質(zhì)、光催化劑、丙烯、聚乙烯、尼龍和玻璃中的一種制成的。
3.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器，其中所述玻璃不含Pb。
4.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中所述微球體形狀是球形、圓板形或圓柱形。
5.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中所述電極之一由金屬絲制成，而另一個電極由金屬板制成。
6.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中所述兩個電極都由金屬絲制成。
7.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中所述電極之一是由圓柱形金屬制成，而另一個電極是由金屬絲制成。
8.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其中所述箱子包括在箱的上部形成的空氣入口和在箱的底部形成的空氣出口，所述空氣入口與壓縮空氣發(fā)生裝置連接。
9.水處理設(shè)備，包括收集和貯存往其中引入的污水用污水收集槽；用于使用等離子體處理污水中所含污染物的通過第一連接管與污水收集槽連接的多個等離子反應(yīng)器；用于產(chǎn)生脈沖以便由等離子體反應(yīng)器產(chǎn)生等離子體的脈沖發(fā)生器；用于貯存由等離子體反應(yīng)器處理過的和經(jīng)第二連接管往其中引入的污水的貯存槽；和連接在污水收集槽和貯存槽之間的回流管。
10.如權(quán)利要求9所述的反應(yīng)器，其中所述多個等離子體反應(yīng)器以選自串聯(lián)連接、并聯(lián)連接和串聯(lián)和并聯(lián)組合連接的方式連接。
11.如權(quán)利要求9所述的反應(yīng)器，其中所述貯存槽與生物反應(yīng)器連接。
12.如權(quán)利要求11所述的反應(yīng)器，其中所述生物反應(yīng)器與鼓泡裝置連接。
13.按權(quán)利要求11所述的反應(yīng)器，其中所述生物反應(yīng)器是流化床型或固定床型。
14.水處理方法，該方法包括的步驟為貯存流入污水收集槽的含污染物的污水；通過使污水流入一個或多個等離子體反應(yīng)器處理含于污水中的污染物；和收集流入貯存槽的第一次處理過的污水并將其排出。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述一個或多個等離子體反應(yīng)器串聯(lián)連接以由此延長高濃度污水的處理時間。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述一個或多個等離子體反應(yīng)器并聯(lián)連接以由此提高單位時間內(nèi)低濃度污水的處理能力。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述在經(jīng)過一個或多個等離子體反應(yīng)器第一次處理后的污水引入貯存槽的情況下，測量污水的處理濃度，并且根據(jù)測量的結(jié)果，當(dāng)測量濃度超過預(yù)定的濃度時，將污水再次引入污水收集槽，以由此在等離子體反應(yīng)器中再處理第一次處理過的污水。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括的步驟是通過一個或多個等離子體反應(yīng)器處理過的并貯存在貯存槽中的污水，經(jīng)生物反應(yīng)器第二次處理然后排放。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中在用生物反應(yīng)器二次處理污水時向所述污水鼓泡。
全文摘要
公開一種使用等離子體反應(yīng)器的污水處理設(shè)備及其方法,此設(shè)備包括帶有污水入口和污水出口的箱子;裝入箱內(nèi)的許多微球體;一對電極,電極之一與箱子的底部接觸,另一個電極與最上面微球體的上部接觸;和與通過動力電纜與電極連接的用于產(chǎn)生脈沖的脈沖發(fā)生器。
文檔編號C02F1/48GK1207368SQ98102848
公開日1999年2月10日 申請日期1998年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月10日
發(fā)明者沈淳用 申請人:Lg產(chǎn)電株式會社