一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式dbd等離子體廢水處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置，包括有絕緣底座，絕緣底座上安裝有有機玻璃筒，絕緣底座上還對稱設(shè)置有一對內(nèi)電極，兩內(nèi)電極外側(cè)分別設(shè)置有介質(zhì)板對，介質(zhì)板對中分別夾持有高壓電極，兩內(nèi)電極朝向各自對應(yīng)介質(zhì)板對的側(cè)面分別設(shè)置為齒狀的凹凸形狀，有機玻璃筒頂部、兩介質(zhì)板對頂部蓋合安裝有上封蓋，絕緣底座中安裝有進(jìn)水管道、出水管道，上封蓋安裝有進(jìn)氣管道，還包括有電源，高壓電極與電源連接，內(nèi)電極與電源接地端共接接地。本發(fā)明可用來處理高濃度有機廢水。
【專利說明】一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子體廢水處理裝置領(lǐng)域，具體是一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的發(fā)展，大量的工業(yè)廢水產(chǎn)生和排放，給環(huán)境保護帶來了很大壓力。一些成分簡單、易生物降解的工業(yè)有機廢水通過物化、化學(xué)和生化等傳統(tǒng)組合工藝可以得到有效的處理，但對于高毒性、高濃度、難進(jìn)行生物降解的有機廢水，則因處理效果不理想和處理費用高等問題，成為末端治理的一大難題。
[0003]高級氧化工藝，是近幾十年來污水處理領(lǐng)域的新興技術(shù)，通常指在一定的環(huán)境溫度和壓力下通過產(chǎn)生具有高反應(yīng)活性的羥基自由基(.0H)，來氧化降解一般氧化劑難以處理有機污染物(一般是指可生化性較差、濃度較高、成分復(fù)雜、有毒有害的用一般生物化學(xué)法無法處理或是達(dá)不到處理要求的有機物)。同樣的高反應(yīng)活性的羥基自由基，利用低溫等離子技術(shù)更容易得到。低溫等離子體富含以上強氧化成分，是一種高級氧化處理手段，同時，低溫等離子體中富含的成分的綜合作用，可以取得更好的處理制藥廢水的效果。
[0004]低溫等離子體DBD放電結(jié)構(gòu)中的介質(zhì)可以有效地阻礙電流的急劇增加，在大氣壓條件下(空氣中)產(chǎn)生穩(wěn)定的低溫等離子體，在放電氣體中存在氧氣時可以產(chǎn)生豐富的氧原子以及臭氧等高活性粒子和紫外線，這些成分對于降解有機物均有積極的影響；同樣，因為介質(zhì)的存在，DBD放電可以處理導(dǎo)電率較高的工業(yè)廢水(制藥廢水)而不至于形成短路；因為水溶液的存在，等離子體中會產(chǎn)生強氧化性的自由基“0H‘”，這些成分對于降解有機物均有積極的影響，可有效處理廢水中的污染物質(zhì)。
[0005]專利號:CN 101462021A公開了一種介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體有害氣體轉(zhuǎn)化裝置，驗證了 DBD等離子體對污染物的作用效果，但其僅限于對廢氣的處理，沒有體現(xiàn)在廢水處理方面的應(yīng)用。專利號:CN101215027 A公開了一種介質(zhì)阻擋放電廢水處理裝置，廢水處理結(jié)果不理想；專利號:CN1022225791 A公開了一種輻流式介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體廢水處理裝置，該專利驗證了該裝置對處理烯啶蟲胺廢液的去除率。但是該專利以空氣為放電氣體，所涉及到的放電結(jié)構(gòu)，很大的程度上是對水放電，會增加放電功率，產(chǎn)生的活性粒子的濃度較低，從而減弱了等離子體對污染物的作用效果。如果能夠有效提高等離子體中強氧化成分的濃度，同時增加等離子體與廢水的接觸面積將可大大降低處理時間。
[0006]專利申請?zhí)枮?01420014501.0的發(fā)明專利，申請了 “一種新型的壩式DBD等離子體處理制藥工業(yè)廢水技術(shù)”，所涉及的壩式DBD等離子體是指工作氣體在一維方向放電，形成均勻穩(wěn)定的等離子體，通過線形排列或樣品掃描等可實現(xiàn)大面積處理的特點，可有效提高工業(yè)廢水的處理效率，可實現(xiàn)工業(yè)放大。本發(fā)明專利將通過改變內(nèi)電極形狀，即設(shè)置齒狀電極結(jié)構(gòu)，可以在該專利所涉及的壩式DBD等離子體廢水處理裝置的基礎(chǔ)上提高等離子體的密度和強度，以產(chǎn)生更高濃度活性基團，進(jìn)而提高壩式DBD等離子體廢水處理裝置處理高濃度有機廢水的能力和效率。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置，以用來處理高濃度有機廢水。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置，其特征在于:包括有水平設(shè)置的絕緣底座，絕緣底座上豎向安裝有有機玻璃筒，有機玻璃筒內(nèi)的絕緣底座上還對稱設(shè)置有一對內(nèi)電極，兩內(nèi)電極外側(cè)分別設(shè)置有介質(zhì)板對，介質(zhì)板對中分別夾持有高壓電極，兩內(nèi)電極朝向各自對應(yīng)介質(zhì)板對的側(cè)面分別設(shè)置為齒狀的凹凸形狀，有機玻璃筒頂部、兩介質(zhì)板對頂部蓋合安裝有上封蓋，所述絕緣底座中位于兩內(nèi)電極之間安裝有進(jìn)水管道，且進(jìn)水管道連通至有機玻璃筒內(nèi)兩內(nèi)電極之間，絕緣底座中位于每個內(nèi)電極與各自對應(yīng)的介質(zhì)板對之間還分別安裝有出水管道，且出水管道分別連通至有機玻璃筒內(nèi)每個內(nèi)電極與各自對應(yīng)的介質(zhì)板對之間，所述上封蓋安裝有進(jìn)氣管道，且進(jìn)氣管道連通至兩介質(zhì)板對之間頂部，通過進(jìn)氣管道向有機玻璃筒內(nèi)充入有工作氣體，還包括有設(shè)置在有機玻璃筒外的電源，所述高壓電極的接線頭通過高壓導(dǎo)線與電源連接，所述內(nèi)電極的接線頭通過接地導(dǎo)線與電源接地端共接接地。
[0009]所述的一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述絕緣底座中位于每個介質(zhì)板對與對應(yīng)側(cè)有機玻璃筒筒壁之間還分別設(shè)置有冷卻通孔，冷卻通孔一端連通至有機玻璃筒內(nèi)，冷卻通孔另一端連通至絕緣底座外。
[0010]所述的一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述電源采用高頻高壓電源，或者采用納米快脈沖重頻電源，或者采用脈沖高頻高壓電源。
[0011]所述的一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述內(nèi)電極材質(zhì)選用耐腐蝕電極或銅電極，高壓電極材質(zhì)選用銅電極，介質(zhì)板對中每個介質(zhì)板材質(zhì)選用耐高溫玻璃或石英玻璃。
[0012]所述的一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述工作氣體選用空氣，或者空氣與惰性氣體的混合氣，或者氧氣，或者氧氣與惰性氣體的混合氣。
[0013]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
I)本發(fā)明提供一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置，該壩式DBD等離子體廢水處理裝置可以將高壓電極與所處理廢水隔離，提高放電的強度，提高等離子體強度。
[0014]2)工藝通過結(jié)合傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)，作為DBD等離子體廢水處理的前處理和后處理工藝，提高廢水處理效率；
3)本發(fā)明中所涉及到的內(nèi)電極可為耐腐蝕電極(如石墨)，選擇耐腐蝕電極可以適應(yīng)處理多種廢水水質(zhì)。
[0015]4)本發(fā)明所涉及的齒狀電極凸凹面的設(shè)置，可以有效提高內(nèi)電極的放電面，與外電極放電時，凸凹不平的放電面與平面的高壓電極放電，可產(chǎn)生疊加，提高放電強度和產(chǎn)生的等離子體密度；同時，該結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以增強齒狀電極處的電場強度，進(jìn)而增強該處放電強度，提高該處產(chǎn)生活性成分的濃度；同時齒狀電極進(jìn)一步增加等離子體與溶液液面接觸面積，與凹處產(chǎn)生的等離子體作用，提高處理效率。
[0016]5)本發(fā)明技術(shù)會產(chǎn)生大面積的均勻穩(wěn)定的壩式等離子體，又可稱為線形等離子體，根據(jù)所使用電源的不同可產(chǎn)生脈沖式或者連續(xù)式的等離子體，所產(chǎn)生的等離子體長度可達(dá)3米-10米，一維方向均勻度可達(dá)到80%-95% ;通過縱向排列可實現(xiàn)大面積的處理能力；
6)本發(fā)明DBD等離子體廢水處理裝置放電產(chǎn)生的熱量可通過廢水和冷卻介質(zhì)進(jìn)行換熱冷卻；
7)本發(fā)明所使用的工作氣體可使用空氣、惰性氣體摻雜氧氣或惰性氣體摻雜空氣，利用氧氣放電產(chǎn)生的高能活性粒子。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0018]參見圖1所示，一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置，包括有水平設(shè)置的絕緣底座109，絕緣底座109上豎向安裝有有機玻璃筒108，有機玻璃筒108內(nèi)的絕緣底座109上還對稱設(shè)置有一對內(nèi)電極103，兩內(nèi)電極103外側(cè)分別設(shè)置有介質(zhì)板對107，介質(zhì)板對107中分別夾持有高壓電極105，兩內(nèi)電極103朝向各自對應(yīng)介質(zhì)板對107的側(cè)面分別設(shè)置為齒狀的凹凸形狀，有機玻璃筒108頂部、兩介質(zhì)板對107頂部蓋合安裝有上封蓋，絕緣底座109中位于兩內(nèi)電極103之間安裝有進(jìn)水管道111，且進(jìn)水管道111連通至有機玻璃筒108內(nèi)兩內(nèi)電極103之間，絕緣底座109中位于每個內(nèi)電極103與各自對應(yīng)的介質(zhì)板對107之間還分別安裝有出水管道112，且出水管道112分別連通至有機玻璃筒108內(nèi)每個內(nèi)電極103與各自對應(yīng)的介質(zhì)板對107之間，上封蓋安裝有進(jìn)氣管道110，且進(jìn)氣管道110連通至兩介質(zhì)板對107之間頂部，通過進(jìn)氣管道110向有機玻璃筒108內(nèi)充入有工作氣體202，還包括有設(shè)置在有機玻璃筒108外的電源101，高壓電極105的接線頭106通過高壓導(dǎo)線102與電源101連接，內(nèi)電極103的接線頭104通過接地導(dǎo)線與電源101接地端共接接地。
[0019]絕緣底座109中位于每個介質(zhì)板對與對應(yīng)側(cè)有機玻璃筒108筒壁之間還分別設(shè)置有冷卻通孔204，冷卻通孔204 —端連通至有機玻璃筒108內(nèi)，冷卻通孔204另一端連通至絕緣底座109外。
[0020]電源101采用高頻高壓電源，或者采用納米快脈沖重頻電源，或者采用脈沖高頻高壓電源。
[0021]內(nèi)電極103材質(zhì)選用耐腐蝕電極或銅電極，高壓電極105材質(zhì)選用銅電極，介質(zhì)板對中每個介質(zhì)板材質(zhì)選用耐高溫玻璃或石英玻璃。
[0022]工作氣體202選用空氣，或者空氣與惰性氣體的混合氣，或者氧氣，或者氧氣與惰性氣體的混合氣。
[0023]本發(fā)明能在大氣壓下穩(wěn)定工作，通過DBD放電中的介質(zhì)有效地阻礙了電流的急劇增加，可以在大氣壓條件下(空氣中)產(chǎn)生穩(wěn)定的低溫等離子體，在放電氣體中存在氧氣時可以產(chǎn)生豐富的氧原子以及臭氧等高活性粒子和紫外線，在通入水溶液后，等離子體中會產(chǎn)生羥基等成分，這些高能量粒子或射線能夠和廢水中的污染物質(zhì)作用，特別是有機物、金屬離子、細(xì)菌和微生物等，從而達(dá)到降解有機物，消除污染物的目的。
[0024]本發(fā)明中，等離子體放電腔由內(nèi)電極(包括內(nèi)電極103、內(nèi)電極接線頭104)、外電極(包括高壓電極105、高壓電極接線頭106)、介質(zhì)板對107、絕緣底座109以及由有機玻璃筒108與介質(zhì)板對107構(gòu)成的冷卻腔113構(gòu)成。為了提高處理效率，設(shè)計對稱等離子體放電腔，形成2個等離子體放電區(qū)域。
[0025]本發(fā)明中，內(nèi)電極不是規(guī)則的平板電極，而是將內(nèi)電極103放電側(cè)的表面設(shè)置為齒狀的凸凹形狀。齒狀凸凹面的設(shè)置，可以有效提高內(nèi)電極的放電面，與高壓電極放電時配合，凸凹不平的放電面與平面的高壓電極放電，可增強局部電場強度，提高放電強度和產(chǎn)生的等離子體密度；同時，該結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以提高等離子體與處理液體接觸面積，使產(chǎn)生的等離子體在凹處與水溶液充分接觸，。
[0026]本發(fā)明中，電源101選用ns快脈沖(2?1ns的上升沿、3(T80ns脈寬、50(Γ2000Ηζ重復(fù)頻率)或高壓交流電源(電壓峰值8?20Kv、2(T80kHz);內(nèi)電極可103選用耐腐蝕電極后銅電極，高壓電極105選用銅電極，介質(zhì)板對107可選用耐高溫玻璃或者石英玻璃；絕緣底座109可選用聚四氟乙烯、尼龍、環(huán)氧樹脂等絕緣材料。
[0027]本發(fā)明廢水自進(jìn)水管道111進(jìn)入放電腔，在內(nèi)電極103表面形成均勻連續(xù)的水膜201 ;工作氣體202可使用空氣、惰性氣體(如Ar氣)摻雜氧氣或惰性氣體摻雜空氣等；在內(nèi)外電極之間放電產(chǎn)生絲狀等離子體，形成高密度的等離子體區(qū)域203 ;冷卻可選用風(fēng)冷，防止電極過熱損壞部件，也可采用水冷，水冷介質(zhì)應(yīng)采用去離子水。
[0028]實施實例:
本發(fā)明以模擬廢水(農(nóng)藥惡草酮的水溶液)為處理對象，惡草酮水溶液的初始濃度為40mg/L，初始 COD 值為 97280 mg/L。
[0029]該模擬廢水經(jīng)內(nèi)電極為平面結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置處理30min，COD值降至了 33159 mg/L,降解率約為65.9%，處理300min時，COD值降至了 4500 mg/L,降解率約為95.3% ；
經(jīng)本發(fā)明齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置處理30min后，COD值降至7 15910，降解率達(dá)到了 83.6%，300 min后COD值降至了 1500mg/L，降解率約為98.5%，與內(nèi)電極為平面結(jié)構(gòu)處理結(jié)果相比，COD降解快并且徹底，因此本發(fā)明所采用的齒狀電極結(jié)構(gòu)對降解廢水的COD值有較明顯的提升?？梢哉f，采用齒狀電極結(jié)構(gòu)提高了壩式DBD等離子體廢水處理裝置的處理效果和處理效率。
【權(quán)利要求】
1.一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置，其特征在于:包括有水平設(shè)置的絕緣底座，絕緣底座上豎向安裝有有機玻璃筒，有機玻璃筒內(nèi)的絕緣底座上還對稱設(shè)置有一對內(nèi)電極，兩內(nèi)電極外側(cè)分別設(shè)置有介質(zhì)板對，介質(zhì)板對中分別夾持有高壓電極，兩內(nèi)電極朝向各自對應(yīng)介質(zhì)板對的側(cè)面分別設(shè)置為齒狀的凹凸形狀，有機玻璃筒頂部、兩介質(zhì)板對頂部蓋合安裝有上封蓋，所述絕緣底座中位于兩內(nèi)電極之間安裝有進(jìn)水管道，且進(jìn)水管道連通至有機玻璃筒內(nèi)兩內(nèi)電極之間，絕緣底座中位于每個內(nèi)電極與各自對應(yīng)的介質(zhì)板對之間還分別安裝有出水管道，且出水管道分別連通至有機玻璃筒內(nèi)每個內(nèi)電極與各自對應(yīng)的介質(zhì)板對之間，所述上封蓋安裝有進(jìn)氣管道，且進(jìn)氣管道連通至兩介質(zhì)板對之間頂部，通過進(jìn)氣管道向有機玻璃筒內(nèi)充入有工作氣體，還包括有設(shè)置在有機玻璃筒外的電源，所述高壓電極的接線頭通過高壓導(dǎo)線與電源連接，所述內(nèi)電極的接線頭通過接地導(dǎo)線與電源接地端共接接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述絕緣底座中位于每個介質(zhì)板對與對應(yīng)側(cè)有機玻璃筒筒壁之間還分別設(shè)置有冷卻通孔，冷卻通孔一端連通至有機玻璃筒內(nèi)，冷卻通孔另一端連通至絕緣底座外。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述電源采用高頻高壓電源，或者采用納米快脈沖重頻電源，或者采用脈沖高頻高壓電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述內(nèi)電極材質(zhì)選用耐腐蝕電極或銅電極，高壓電極材質(zhì)選用銅電極，介質(zhì)板對中每個介質(zhì)板材質(zhì)選用耐高溫玻璃或石英玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種齒狀電極結(jié)構(gòu)的壩式DBD等離子體廢水處理裝置，其特征在于:所述工作氣體選用空氣，或者空氣與惰性氣體的混合氣，或者氧氣，或者氧氣與惰性氣體的混合氣。
【文檔編號】C02F1/30GK104276621SQ201410487055
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】姚日生, 趙穎, 陳龍威, 何紅波 申請人:合肥工業(yè)大學(xué), 中國科學(xué)院等離子體物理研究所