一種高速微細(xì)液滴放電的常溫水處理裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及流體放電處理領(lǐng)域，具體是一種高速微細(xì)液滴放電的常溫水處理裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，水資源匱乏和污染是全球關(guān)注的熱點(diǎn)。同時人們的環(huán)保意識逐漸增強(qiáng)，國家的相關(guān)法律法規(guī)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都對水資源的利用和排放標(biāo)準(zhǔn)有嚴(yán)格的限定，對水資源進(jìn)行治理是改善環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵。
[0003]目前傳統(tǒng)的水處理工藝包括鹵素(如氯氣、二氧化氯)、紫外線等，鹵素消毒過程中或產(chǎn)生致癌的有機(jī)副產(chǎn)物，影響水質(zhì)。紫外線技術(shù)則存在石英套管的污垢膜及紫外光透射率問題、石英管的壽命及高昂維護(hù)費(fèi)等問題。
[0004]液相(氣液相)等離子體放電過程中產(chǎn)生高能粒子、活性自由基、并伴有紫外光輻射、沖擊波等，使得水中污染物更容易高效去除。
[0005]目前等離子體放電水處理裝置有采用介質(zhì)阻擋方式、線板式、線筒等方式在大氣中產(chǎn)生等離子體，再將水噴入到放電區(qū)，由于液體并非等離子體的工作介質(zhì)，在水進(jìn)入放電區(qū)時對等離子體具有淬滅作用，從而降低處理效率，同時也存在著處理水量少的問題。也有用超聲換能基本原理使液體進(jìn)入放電區(qū)，首先需要外加電能，同時存在超聲換能的效率問題。在現(xiàn)有技術(shù)下，液體主要靠自身擴(kuò)散的方式，存在處理水量小，在放電區(qū)不能均勻、快速分布，可能使得放電在局部產(chǎn)生，另外需外加電能增加能耗，降低處理效率?；蛘卟捎脽岬入x子體炬方式，需外加引弧來產(chǎn)生熱等離子體，而且等離子體溫度高達(dá)上千度，液體在高溫下被汽化而形成水蒸氣等離子體，同時也存在電極刻蝕物進(jìn)入液體，會影響處理液體的品質(zhì)，不能用于飲用水凈化、液體食品滅菌制藥等領(lǐng)域。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種高速微細(xì)液滴放電的常溫水處理裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種高速微細(xì)液滴放電的常溫水處理裝置，其特征在于:包括有等離子體反應(yīng)器，等離子體反應(yīng)器一端與一個液體分離裝置連通，液體分離裝置底部通過管路連通有水收集罐，液體分離裝置頂部與一個負(fù)壓產(chǎn)生裝置相連，液體分離裝置頂部還通過管路與大氣連通，且液體分離裝置與負(fù)壓產(chǎn)生裝置之間管路上，液體分離裝置與大氣之間管路上分別安裝有控制閥，負(fù)壓產(chǎn)生裝置可以產(chǎn)生負(fù)壓，有利于在等離子反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生高速均勻微細(xì)液滴，反應(yīng)器兩端分別安裝有產(chǎn)生等離子體放電的電極，等離子體反應(yīng)器另一端的電極中安裝有高壓噴射裝置，高壓噴射裝置的出口伸向等離子體反應(yīng)器內(nèi)，高壓噴射裝置的進(jìn)口安裝有快接頭，且與快接頭相連的管路上安裝有截止閥、流量控制器。
[0008]所述的一種高速微細(xì)液滴放電的常溫水處理裝置，其特征在于:所述高壓噴射裝置為單流體或雙流體兩種結(jié)構(gòu)，當(dāng)高壓噴射裝置為單流體結(jié)構(gòu)時，高壓噴射裝置的出口通過快接頭上管路與單一水源連接，當(dāng)高壓噴射裝置為雙流體結(jié)構(gòu)時，高壓噴射裝置具有兩個進(jìn)口，其中一個進(jìn)口通過對應(yīng)的快接頭上管路與水源連通，另一個進(jìn)口通過對應(yīng)的快接頭上管路與氣源連通。
[0009]一種高速微細(xì)液滴放電的常溫水處理方法，其特征在于:首先利用負(fù)壓產(chǎn)生裝置在等離子體反應(yīng)器內(nèi)形成負(fù)壓，具有一定壓力的水流經(jīng)過高壓噴射裝置噴入等離子體反應(yīng)器內(nèi)，在等離子體反應(yīng)器內(nèi)形成高速均勻微細(xì)液滴，通過高壓電源及電極激發(fā)，在微細(xì)液滴中產(chǎn)生均勻的常溫等離子體。通過常溫等離子體的作用，在放電區(qū)中快速去除水流中各類污染物，處理后的水流或氣流經(jīng)過液體分離裝置，回收到水收集罐和儲氣罐中。
[0010]本發(fā)明提出了一種高速微細(xì)液滴放電的常溫水處理工藝及裝置，可以應(yīng)用在水處理凈化、液體食品滅菌、制藥等領(lǐng)域，由于微細(xì)液滴高速進(jìn)入放電區(qū)，具有流速大、處理時間短，液體作為等離子體工作介質(zhì)，參與等離子體形成和反應(yīng)，放電區(qū)的溫度為常溫，不影響處理液體的品質(zhì)，因此大大增加了處理效率。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明單流體高壓噴射裝置時裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2為本發(fā)明雙流體高壓噴射裝置時裝置結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1、圖2所示，一種高速微細(xì)液滴放電的常溫水處理裝置，包括有等離子體反應(yīng)器9，等離子體反應(yīng)器9兩端分別安裝有向等離子體反應(yīng)器9內(nèi)放電的電極6、10，兩電極6、10分別與一個高壓電源8電連接，等離子體反應(yīng)器9其中一端的電極6中安裝有高壓噴射裝置7，高壓噴射裝置7的出口伸向等離子體反應(yīng)器9內(nèi)，高壓噴射裝置7的進(jìn)口安裝有快接頭5，快接頭5通過管路4連通外部具有一定壓力的水源1，且快接頭5與水源I之間管路上安裝有截止閥2、流量控制器3，等離子體反應(yīng)器9內(nèi)另一端通過管路與一個液體分離裝置14連通，液體分離裝置14底部通過管路連通有水收集罐15，液體分離裝置14頂部通過管路與一個負(fù)壓產(chǎn)生裝置12連通，液體分離裝置14頂部還通過管路與大氣連通，且液體分離裝置14與負(fù)壓產(chǎn)生裝置12之間管路上，液體分離裝置14與大氣之間管路上分別安裝有控制閥13、11。
[0014]等離子體反應(yīng)器9為絕緣材料制成的圓筒，兩電極6、10分別安裝在圓筒兩端筒口中。
[0015]高壓噴射裝置7為單流體或雙流體兩種結(jié)構(gòu)，當(dāng)高壓噴射裝置7為單流體結(jié)構(gòu)時，高壓噴射裝置的進(jìn)口通過快接頭5上管路4與單一水源I連接，當(dāng)高壓噴射裝置7為雙流體結(jié)構(gòu)時，高壓噴射裝置具有兩個進(jìn)口，其中一個進(jìn)口通過對應(yīng)的快接頭5上管路4與水源I連通，另一個進(jìn)口通過對應(yīng)的快接頭上管路與氣源16連通，且氣源16與快接頭之間管路上安裝有截止閥17、流量控制器18。
[0016]一種高速微細(xì)液滴放電的常溫水處理方法，首先利用負(fù)壓產(chǎn)生裝置在等離子體反應(yīng)器內(nèi)形成負(fù)壓，具有一定壓力的水流經(jīng)過高壓噴射裝置噴入等離子體反應(yīng)器內(nèi)，在等離子體反應(yīng)器內(nèi)形成高速均勻微細(xì)液滴，通過高壓電源激發(fā)，在高速微細(xì)液滴中產(chǎn)生均勻的常溫等離子體，通過常溫等離子體的作用，在放電區(qū)中快速去除各類污染物，處理后的水流或氣流經(jīng)過液體分離裝置，回收到水收集罐和儲氣罐中。
[0017]本發(fā)明中，高壓噴射裝置的噴嘴可以為圓柱形、扇形等，以形成不同形狀的微細(xì)顆粒。高壓噴射裝置可以通過改變氣體或液體壓力來微調(diào)細(xì)液滴尺寸以及均勻度，以獲得較高的氣體流率與液體流率之比。本發(fā)明首先在等離子體反應(yīng)器內(nèi)形成負(fù)壓狀態(tài)，等離子體區(qū)域由于負(fù)壓可以生成高速均勻的液體顆粒，等離子體反應(yīng)器長度可以設(shè)計的較長，溫度也較低，不會對水質(zhì)產(chǎn)生影響。
【主權(quán)項】
1.一種高速微細(xì)液滴放電的常溫水處理裝置，其特征在于:包括有等離子體反應(yīng)器，等離子體反應(yīng)器一端與一個液體分離裝置連通，液體分離裝置底部通過管路連通有水收集罐，液體分離裝置頂部與一個負(fù)壓產(chǎn)生裝置相連，液體分離裝置頂部還通過管路與大氣連通，且液體分離裝置與負(fù)壓產(chǎn)生裝置之間管路上，液體分離裝置與大氣之間管路上分別安裝有控制閥，負(fù)壓產(chǎn)生裝置可以產(chǎn)生負(fù)壓，有利于在等離子反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生高速均勻微細(xì)液滴，反應(yīng)器兩端分別安裝有產(chǎn)生等離子體放電的電極，等離子體反應(yīng)器另一端的電極中安裝有高壓噴射裝置，高壓噴射裝置的出口伸向等離子體反應(yīng)器內(nèi)，高壓噴射裝置的進(jìn)口安裝有快接頭，且與快接頭相連的管路上安裝有截止閥、流量控制器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速微細(xì)液滴放電的常溫水處理裝置，其特征在于:所述高壓噴射裝置為單流體或雙流體兩種結(jié)構(gòu)，當(dāng)高壓噴射裝置為單流體結(jié)構(gòu)時，高壓噴射裝置的出口通過快接頭上管路與單一水源連接，當(dāng)高壓噴射裝置為雙流體結(jié)構(gòu)時，高壓噴射裝置具有兩個進(jìn)口，其中一個進(jìn)口通過對應(yīng)的快接頭上管路與水源連通，另一個進(jìn)口通過對應(yīng)的快接頭上管路與氣源連通。3.—種基于權(quán)利要求1所述裝置的高速微細(xì)液滴放電的常溫水處理方法，其特征在于:首先利用負(fù)壓產(chǎn)生裝置在等離子體反應(yīng)器內(nèi)形成負(fù)壓，具有一定壓力的水流經(jīng)過高壓噴射裝置噴入等離子體反應(yīng)器內(nèi)，在等離子體反應(yīng)器內(nèi)形成高速均勻微細(xì)液滴，通過高壓電源及電極激發(fā)，在微細(xì)液滴中產(chǎn)生均勻的常溫等離子體，通過常溫等離子體的作用，在放電區(qū)中快速去除水流中各類污染物，處理后的水流或氣流經(jīng)過液體分離裝置，回收到水收集罐和儲氣罐中。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高速微細(xì)液滴放電的常溫水處理裝置和方法，包括有等離子體反應(yīng)器，等離子體反應(yīng)器兩端分別安裝有電極，兩電極分別高壓電源電連接，等離子體反應(yīng)器其中一端的電極中安裝有高壓噴射裝置，高壓噴射裝置通過快接頭上管路連通水源，等離子體反應(yīng)器內(nèi)另一端通過管路與一個液體分離裝置連通，液體分離裝置底部通過管路連通有水收集罐，液體分離裝置頂部通過管路與一個負(fù)壓產(chǎn)生裝置連通。本發(fā)明應(yīng)用在水處理凈化、液體食品滅菌、制藥等領(lǐng)域，由于微細(xì)液滴高速進(jìn)入放電區(qū)，具有流速大、處理時間短，液體作為等離子體工作介質(zhì)，參與等離子體形成和反應(yīng)，放電區(qū)的溫度為常溫，不影響處理液體的品質(zhì)，因此大大增加了處理效率。
【IPC分類】C02F1/46
【公開號】CN105036252
【申請?zhí)枴緾N201510392372
【發(fā)明人】沈潔, 程誠, 陳長倫, 倪國華, 孟月東
【申請人】中國科學(xué)院等離子體物理研究所
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月2日