專利名稱：滑動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：
本發(fā)明涉及廢水處理裝置，尤其涉及一種滑動弧放電等離子體有機(jī)廢水處理裝置。
背景技術(shù)：
對有機(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題，困擾著化工制藥等產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)有技術(shù)中對廢水處理方法很多，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)物的廢水處理問題，這也是環(huán)境保護(hù)急需解決的問題。采用低溫等離子體化學(xué)方法處理工業(yè)廢水的研究在國際上時間不長，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，高能電于在與水分子的頻繁碰撞中很快失去動能，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。
滑動弧放電等離子體是近幾年來剛出現(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，國外近年來有利用滑動弧放電技術(shù)治理H2S、SO2、N2O等廢氣的研究報(bào)道，但國內(nèi)外尚未有利用滑動弧放電治理廢水的研究或報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種滑動弧放電等離子體有機(jī)廢水處理裝置，采用滑動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，本發(fā)明采用的技術(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)對稱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導(dǎo)管一起接入噴嘴。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是本發(fā)明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，(1)它可以連續(xù)處理廢水，不需要較長的停留時間，有機(jī)污染物去除無選擇性；(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。
本發(fā)明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)出較小的工廠等，連續(xù)式可廣泛用于廢水量產(chǎn)出較大的工廠。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)廢水濃度無論多高通過處理后COD、BOD等去除率均可達(dá)99％以上。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1空氣壓縮機(jī)，2高壓絕緣線，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滑動電弧，13儲液槽，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)施例方式
如附圖所示，本發(fā)明包括在反應(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)對稱的絕緣支柱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的廢水分別通過導(dǎo)管一起接入噴嘴10。
所說的噴嘴10，其噴口直徑為1～5mm，型號可采用SUJ11，SUJ12等。
所說的起弧端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，廢水溶液從儲水槽7中通過氣體引射吸出，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，廢水水霧推動起弧端11形成的滑動電弧12向下游移動產(chǎn)生滑動弧放電，在常壓下獲得非平衡等離子體，產(chǎn)生臭氧、紫外線、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)在線放電處理，并使廢水轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害物。處理時間主要由水霧在滑動弧放電區(qū)域停留的時間決定，水霧流量由噴嘴10調(diào)節(jié)。通過氣體采樣口15進(jìn)行采樣，尾氣18通過排氣管道16排出，在冷卻水套17的冷卻下，水汽冷凝成液體，通過導(dǎo)液管14流入儲液槽13。
本發(fā)明所述的廢水處理方法及裝置可以起到以下作用在滑動弧放電等離子體中，每根滑動電弧就是一個等離子體通道，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等無害物質(zhì)。同時，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)過程臭氧氧化、紫外線光解、液電空化降解和超臨界水氧化降解。美國加利福尼亞技術(shù)研究所韋爾伯等人采用液電脈沖等離子體對氯酚，TNT等有機(jī)物進(jìn)行降解實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過1分鐘時間，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圍的霧化液滴吸收，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圍霧化液滴傳輸，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)開始氧化。
綜上所述，滑動弧放電等離子體降解有機(jī)物的過程相當(dāng)復(fù)雜，是一個多種氧化相互交替的過程。
本發(fā)明的處理實(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)測試項(xiàng) 未采用本技采用本技術(shù)目 術(shù)CODCr1570 17BOD5 1340 19NH3-N1200 13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。
制藥廢水(單位mg/l)測試項(xiàng)未采用本技 采用本技術(shù)目術(shù)CODCr 1.46×10597BOD5 4660 37NH3-N 8040 29測量方法BOD5稀釋與接種法GB7488-87CODCr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)對稱的絕緣支柱(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所述的一種滑動弧放電等離子體有機(jī)廢水處理裝置，其特征在于所說的噴嘴(10)，其噴口直徑為1～5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滑動弧放電等離子體有機(jī)廢水處理裝置，其特征在于所說的起弧端(11)處的刀型分叉兩電極(5)之間距離最小處為2～5mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種滑動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導(dǎo)管一起接入霧化噴嘴。廢水和壓縮空氣通過空氣霧化噴嘴形成待處理的廢水水霧，氣水混合物推動起弧端形成的滑動電弧向下游移動產(chǎn)生氣液混合體滑動弧放電，產(chǎn)生臭氧、紫外線、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)在線放電處理。本發(fā)明尤其用于難降解高濃度有機(jī)廢水的處理，有機(jī)廢水濃度無論多高通過處理后COD、BOD等去除率均可達(dá)99％以上。
文檔編號C02F1/78GK1557731SQ200410015948
公開日2004年12月29日 申請日期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, 杜長明, 倪明江, 岑可法 申請人:浙江大學(xué)