本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，涉及一種用于難降解有機(jī)廢水處理的裝置，具體涉及一種利用低溫等離子體技術(shù)處理染料廢水的裝置。

背景技術(shù)：

染料工業(yè)是我國(guó)紡織、輕工、化工等領(lǐng)域的重要組成部分，目前，隨著染料工業(yè)的飛速發(fā)展和印染加工技術(shù)的進(jìn)步，使大多數(shù)的染料具有抗光解性、抗氧化性、抗生物降解性的特征，從而加大了染料和印染廢水脫色的難度。染料廢水屬于典型的難降解工業(yè)廢水，具有高濃度、毒性大、色度高、可生化性差等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的染料廢水采用常規(guī)的物化與生化相結(jié)合的方法處理很難達(dá)到理想的處理效果，更不能達(dá)標(biāo)排放。因此，迫切需要研究一種處理染料廢水的高效方法，近年來(lái)，以探索各類高級(jí)氧化技術(shù)有很多研究和報(bào)道，如光催化氧化技術(shù)、超臨界水氧化法、濕式氧化技術(shù)、等離子體技術(shù)等。

低溫等離子體技術(shù)處理難降解有機(jī)廢水主要是利用高壓放電加速了在電場(chǎng)中從電極發(fā)射出的電子，使其達(dá)到很高的速度，并沖擊水分子和污染物分子。使之分裂而產(chǎn)生大量的自由基和活性粒子。包括臭氧，紫外光，沖擊波及·O，·OH，·H自由基等，通過(guò)各因素的協(xié)同作用，進(jìn)行水中污染物的降解。

目前，放電等離子體水處理反應(yīng)器有三種形式：液相放電等離子體反應(yīng)器，氣相放電等離子體反應(yīng)器和氣液兩相混合放電等離子體反 應(yīng)器。這三種放電等離子體水處理反應(yīng)器盡管在處理難降解有機(jī)物廢水中顯示出較為理想的效果，仍然存在一定問(wèn)題，如在水中放電，電極腐蝕嚴(yán)重，電極壽命短；受溶液電導(dǎo)率影響大；氣相放電中的液體量受到限制，自由基向液體內(nèi)部的擴(kuò)散效率低，影響水處理效果等。而目前應(yīng)用在實(shí)際中的臭氧發(fā)生器仍有一些缺點(diǎn)：如需要額外的冷卻設(shè)備和臭氧傳輸管路系統(tǒng)，增加了處理成本，同時(shí)存在臭氧損耗和管路腐蝕的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用低溫等離子體技術(shù)降解染料廢水的反應(yīng)裝置，旨在提高放電等離子體產(chǎn)生的活性物質(zhì)向被處理水體中的傳質(zhì)效率，增大等離子體與廢水的接觸面積，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降減少二次污染，提高水處理效率。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種采用低溫等離子體技術(shù)降解染料廢水的反應(yīng)裝置，其特征在于：包括外表面包裹有低壓放電電極的絕緣介質(zhì)管，以及置于絕緣介質(zhì)管內(nèi)部的曝氣裝置；所述絕緣介質(zhì)管設(shè)有出氣口、進(jìn)氣口、出水口和進(jìn)水口，所述曝氣裝置內(nèi)部設(shè)有高壓放電電極。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于，所述低壓放電電極接地，所述高壓放電電極與高壓電源連接。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于，所述曝氣裝置采用微孔曝氣管。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于，所述絕緣介質(zhì)管的材料采用有機(jī)玻璃、石英玻璃或陶瓷。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于，所述高壓放電電極為線型結(jié)構(gòu)導(dǎo)體，所述高壓放電電極直徑為0.8～8mm；所述低壓放電電極為線型結(jié)構(gòu)導(dǎo)體或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)體。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于，所述曝氣裝置與絕緣介質(zhì)管通過(guò)法蘭固定。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于，所述出氣口和進(jìn)水口設(shè)于絕緣介質(zhì)管上部；所述進(jìn)氣口和出水口設(shè)于絕緣介質(zhì)管下部，所述進(jìn)氣口與曝氣裝置連通。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于，所述微孔曝氣管包括支撐管和置于支撐管內(nèi)的微孔曝氣膜片。

進(jìn)一步的技術(shù)方案還在于，所述支撐管上均勻開(kāi)設(shè)四條槽口。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，脫色效果好，水處理效率高，通過(guò)微孔曝氣裝置向液體內(nèi)部的擴(kuò)散可縮短等離子體進(jìn)入廢水的路程。該反應(yīng)裝置不僅可以對(duì)染料較快脫色，而且可以有效降解其中的染料大分子有機(jī)物，得到的小分子使廢水可生化性增強(qiáng)，便于后續(xù)的生物處理過(guò)程，在染料廢水處理工藝中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在一定電壓下，經(jīng)過(guò)10min去除率可達(dá)到98％。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。；

圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖圖；

圖3是本發(fā)明俯視圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例對(duì)甲基橙隨在不同電壓下降解20min的脫色效果圖；

其中:1、高壓電源；2、高壓放電電極；3、低壓放電電極；4、曝氣裝置；5、進(jìn)水口；6、出水口；7、空氣流量計(jì)；8、電磁式空氣泵；9、接地端；10、進(jìn)氣口；11、出氣口；12、絕緣介質(zhì)管；13、法蘭。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。

如圖所示，包括外表面包裹有低壓放電電極2的絕緣介質(zhì)管12，以及置于絕緣介質(zhì)管12內(nèi)部的曝氣裝置4；所述絕緣介質(zhì)管12設(shè)有出氣口11、進(jìn)氣口10、出水口6和進(jìn)水口5，所述曝氣裝置4內(nèi)部設(shè)有高壓放電電極2。

優(yōu)選的，所述低壓放電電極3接地，所述高壓放電電極2與高壓電源1連接。

優(yōu)選的，所述曝氣裝置4采用微孔曝氣管。

優(yōu)選的，所述絕緣介質(zhì)管12的材料采用有機(jī)玻璃、石英玻璃或陶瓷。

優(yōu)選的，所述高壓放電電極2為線型結(jié)構(gòu)導(dǎo)體，所述高壓放電電極2直徑為0.8～8mm；所述低壓放電電極3為線型結(jié)構(gòu)導(dǎo)體或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)體。

優(yōu)選的，所述曝氣裝置4與絕緣介質(zhì)管12通過(guò)法蘭13固定。

優(yōu)選的，所述出氣口11和進(jìn)水口6設(shè)于絕緣介質(zhì)管12上部；所述進(jìn)氣口10和出水口6設(shè)于絕緣介質(zhì)管12下部，所述進(jìn)氣口10與曝氣裝置4連通。

優(yōu)選的，所述微孔曝氣管包括支撐管和置于支撐管內(nèi)的微孔曝氣膜片。

優(yōu)選的，所述支撐管上均勻開(kāi)設(shè)四條槽口。

本發(fā)明是氣相放電工作狀態(tài)，即廢水不與高壓電接觸，放電在氣相中完成。

其中，高壓電源1為交流高壓電源，其高壓端與本發(fā)明內(nèi)部中心的高壓放電電極2的上端相連，絕緣介質(zhì)管12外表面緊緊包裹一層低壓放電電極3，并在兩端與接地端9相連。絕緣介質(zhì)管12上設(shè)有進(jìn)水口5和出水口6?？諝庥呻姶攀娇諝獗?鼓入微孔曝氣管內(nèi)，通過(guò)管路與空氣流量計(jì)7由絕緣介質(zhì)管12的進(jìn)氣口10進(jìn)入。將空氣通入到微孔曝氣管內(nèi)，空氣從微孔曝氣管四周噴出進(jìn)入廢水區(qū)，控制空氣流速，將待處理廢水由進(jìn)水口5注入到絕緣介質(zhì)管12中，開(kāi)啟高 壓電源1開(kāi)始電暈放電，產(chǎn)生的低溫等離子體對(duì)待處理水進(jìn)行處理。

其中，放電電極系統(tǒng)的高、低壓放電電極采用可通電的導(dǎo)體，在此均采用鐵絲，高壓放電電極2的形狀可以是圓形線、星形線等，低壓放電電極3可以為鐵絲，也可是鐵絲網(wǎng)。

絕緣介質(zhì)管12內(nèi)部的高壓放電電極2置于絕緣介質(zhì)管12中心的微孔曝氣管內(nèi)，曝氣裝置4是由微孔曝氣膜片和支撐管構(gòu)成的微孔曝氣管，使得在曝氣時(shí)廢水不進(jìn)入曝氣管內(nèi)，減少微孔曝氣管內(nèi)高壓電極的腐蝕，延長(zhǎng)電極的使用壽命；廢水區(qū)在反應(yīng)器中心的微孔曝氣管與有機(jī)玻璃介質(zhì)管之間，微孔曝氣管與絕緣介質(zhì)管之間通過(guò)法蘭固定。

微孔曝氣管的支撐管上均勻地開(kāi)四條槽口，以便于形成等離子通道并使活性物質(zhì)進(jìn)入廢水中，提高傳質(zhì)效率，以提高廢水的處理效果。

本發(fā)明利用微孔曝氣管作為曝氣裝置，縮短了等離子體進(jìn)入廢水的路程。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的絕緣介質(zhì)管采用有機(jī)玻璃制作，內(nèi)徑90mm，外徑100mm，壁厚5mm，高600mm，內(nèi)部的曝氣裝置采用三元乙丙橡膠膜微孔曝氣管，內(nèi)徑為65mm。高、低壓放電電極均采用直徑為1mm的鐵絲，內(nèi)部中心的高壓放電電極與外部的交流高壓電源的高壓端連接，低壓電極每30mm纏繞一圈在絕緣介質(zhì)管外管上，總有效放電區(qū)長(zhǎng)度為300mm，與兩端接地相連。高壓放電電極下端由聚四氟螺栓固定，上端由帶眼螺栓固定并通過(guò)膠塞固定抻直。微孔曝氣管的支撐管上均 勻開(kāi)4條槽口。

采用電源為變頻高壓交流電源，電壓范圍為0～100kv，頻率范圍為50～500Hz。本反應(yīng)裝置的放電電壓峰值為15～21kv，放電頻率為200～275Hz，電流為0.5mA～1mA。

將實(shí)驗(yàn)配制的甲基橙染料廢水通入到絕緣介質(zhì)管中，廢水初始濃度為50mg/L，水量為500mL，有效放電區(qū)長(zhǎng)度28cm，交流高壓電源輸出電壓分別為15kV、17kV、19kV和21kV四種，頻率為250Hz，電流為1mA，空氣流量為2.5m³/h，放電時(shí)間為20min時(shí)，其中交流高壓電源輸出電壓為21kV的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為染料濃度降為1.1mg/L，廢水的脫色率為98％。具體各種電壓下甲基橙脫色效果如圖4所示：

圖4-A為交流高壓電源輸出電壓為15kV，放電時(shí)間為20min時(shí)的甲基橙脫色效果圖。

圖4-B為交流高壓電源輸出電壓為17kV，放電時(shí)間為20min時(shí)的甲基橙脫色效果圖。

圖4-C為交流高壓電源輸出電壓為19kV，放電時(shí)間為20min時(shí)的甲基橙脫色效果圖。

圖4-D為交流高壓電源輸出電壓為21kV，放電時(shí)間為20min時(shí)的甲基橙脫色效果圖。