申請(qǐng)日2010.07.21

　　公開(kāi)(公告)日2011.01.05

　　IPC分類號(hào)C02F1/74; C02F1/48

　　摘要

　　本發(fā)明公開(kāi)了一種低溫等離子體與空氣氧化相結(jié)合的水處理裝置。該裝置包括：反應(yīng)容器、氧化裝置和放電裝置，其中：所述氧化裝置置于所述反應(yīng)容器的底部，用于在所述反應(yīng)容器內(nèi)形成氣泡，用以提高氧與水的傳質(zhì);所述放電裝置包括置于所述反應(yīng)容器內(nèi)的電極和電源，所述電極通過(guò)放電產(chǎn)生自由基、臭氧及紫外光在水中引發(fā)有氧參與的鏈反應(yīng)。本發(fā)明使空氣通過(guò)氧化裝置向廢水中鼓入氣體，并在水溶液中形成微小氣泡，在氣泡運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)氧與水之間的傳質(zhì)。在等離子體作用下強(qiáng)化與水中污染物的氧化反應(yīng)，水中污染物被降解，達(dá)到凈化目的。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種低溫等離子體與空氣氧化相結(jié)合的水處理裝置，其特征在于，包括反應(yīng)容器、氧化裝置和放電裝置，其中：

　　所述氧化裝置置于所述反應(yīng)容器的底部，用于在所述反應(yīng)容器內(nèi)形成氣泡，用以提高氧與水的傳質(zhì);所述放電裝置包括置于所述反應(yīng)容器內(nèi)的電極和電源，所述電極通過(guò)放電產(chǎn)生自由基、臭氧及紫外光在水中引發(fā)有氧參與的鏈反應(yīng)。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于，

　　所述氧化裝置為氣體分散器，所述氣體分散器的外壁遍布孔隙，一端設(shè)置有氣體入口，氣體通過(guò)所述氣體入口進(jìn)入所述氣體分散器后，通過(guò)所述孔隙向所述反應(yīng)容器中鼓入氣體，以在反應(yīng)器的水溶液中形成氣泡，用以進(jìn)行氧與水之間的傳質(zhì)。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水處理裝置，其特征在于，

　　所述放電裝置的電極包括放電電極和接地極，所述放電電極和接地極置于所述氣體分散器的上部，并且，所述放電電極包含多個(gè)放電尖端。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水處理裝置，其特征在于，

　　所述電源為脈沖電源，用于在所述放電電極和所述接地電極之間施加脈沖電壓，當(dāng)脈沖電壓達(dá)到一定值時(shí)，在放電電極的尖端與接地極之間產(chǎn)生等離子體電暈放電。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水處理裝置，其特征在于，

　　所述脈沖電源脈寬小于200納秒，脈沖上升前沿小于50納秒。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水處理裝置，其特征在于，所述氣體分散器外壁的孔徑為1～3000微米。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于，所述裝置包括一組或多組由所述放電電極和接地極組成的電極。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水處理裝置，其特征在于，所述氣體分散器為一個(gè)或多個(gè)。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的水處理裝置，其特征在于，所述氣體為空氣。

　　說(shuō)明書

　　低溫等離子體與空氣氧化相結(jié)合的水處理裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)的廢水處理和水質(zhì)凈化領(lǐng)域，尤其涉及一種低溫等離子體與空氣氧化相結(jié)合的水處理裝置。

　　背景技術(shù)

　　在多數(shù)情況下，廢水的處理是去除水中混入的有機(jī)物，衡量水質(zhì)狀況和有機(jī)物含量的主要技術(shù)指標(biāo)是pH、CODcr、BOD5、SS、動(dòng)植物油、色度、氨氮、磷酸鹽等。傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)而有效的方法是生物處理法，利用生物細(xì)菌的作用，將水中有機(jī)物轉(zhuǎn)化成CO2或CH4排出。

　　低溫等離子體廢水處理技術(shù)是一種新開(kāi)發(fā)的高級(jí)氧化技術(shù)，兼具高能電子輻射、臭氧氧化、紫外光分解等三種作用于一體的廢水處理技術(shù)。研究表明，高能電子輻射法、臭氧氧化法、紫外光分解法等三種方法協(xié)同作用時(shí)，處理效果優(yōu)于各方法的單獨(dú)作用。作用特點(diǎn)是：

　　1)高能電子作用。通過(guò)放電產(chǎn)生的大量的等離子體中高能電子與廢水分子(原子)發(fā)生非彈性碰撞，將能量轉(zhuǎn)化為基態(tài)分子的內(nèi)能，發(fā)生激發(fā)、離解和電離等一系列過(guò)程，使廢水處于活化狀態(tài)。一方面打開(kāi)廢水分子鍵，生成一些單質(zhì)原子或單原子分子;另一方面產(chǎn)生大量的游離氧、自由基和臭氧等活性基團(tuán)。由這些單原子分子、游離氧、自由基和臭氧等組成的活性粒子所引起的化學(xué)反應(yīng)，最終將廢水中的復(fù)雜大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)單小分子安全物質(zhì)，或使廢水中的有毒有害物質(zhì)變成無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)或低毒低害物質(zhì)，從而使污染物得以降解去除。

　　2)臭氧氧化作用。臭氧的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位為2.07V，是一種僅次于氟(標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位為2.87V)的理想強(qiáng)氧化劑。臭氧在水中時(shí)發(fā)生氧化反應(yīng)，其氧化途徑可由臭氧直接氧化某些有機(jī)物，也可由其分解產(chǎn)生的中間產(chǎn)物HO·自由基氧化有機(jī)物。HO·自由基的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位為2.80V，其氧化能力幾乎與氟相當(dāng)，它容易攻擊高電子云密度的有機(jī)分子部位，形成易氧化的中間產(chǎn)物。容易加在有機(jī)分子碳雙鍵上，脫去有機(jī)分子上的一個(gè)氫，形成R·自由基，R·自由基又被水中溶解氧進(jìn)一步氧化成ROO·自由基，ROO·自由基再發(fā)生一系列的反應(yīng)，使水中污染物氧化和分解，起到脫色、除臭、殺菌、防垢、滅藻、病毒滅活、除酚、除氰及無(wú)機(jī)物等有毒有害物質(zhì)，降低水中BOD和COD，分解水中殘存洗滌劑和有機(jī)氯型農(nóng)藥等作用。當(dāng)污染物為有機(jī)物質(zhì)時(shí)，最終降解產(chǎn)物為二氧化碳和水。當(dāng)污染物為無(wú)機(jī)物質(zhì)時(shí)，最終被氧化成不溶于水的氧化物后除去。

　　3)紫外光分解作用。在放電過(guò)程中產(chǎn)生的紫外光一方面可單獨(dú)分解有毒有害物質(zhì)，另一方面和臭氧聯(lián)合作用分解有毒有害物質(zhì)。其單獨(dú)作用原理是有毒有害物的分子吸收光子后進(jìn)入激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)分子返回基態(tài)時(shí)吸收的能量使其分子鍵斷裂，生成相應(yīng)的游離基或離子。這些游離基或離子易與溶解氧或水分子反應(yīng)生成新的物質(zhì)而被除去。有機(jī)物分子能否被光分解取決于其鍵能和光子的能量。對(duì)于大部分有機(jī)物來(lái)說(shuō)，光解的有效波長(zhǎng)應(yīng)小于300nm。因此紫外光分解有機(jī)物存在局限性。但和臭氧聯(lián)合使用時(shí)，無(wú)論是在氧化能力還是在氧化速度上，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)紫外光分解或臭氧單獨(dú)使用所達(dá)到的效果。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于提供一種低溫等離子體與空氣氧化相結(jié)合的水處理裝置。

　　本發(fā)明公開(kāi)了一種低溫等離子體與空氣氧化相結(jié)合的水處理裝置，包括反應(yīng)容器、氧化裝置和放電裝置，其中：所述氧化裝置置于所述反應(yīng)容器的底部，用于在所述反應(yīng)容器內(nèi)形成氣泡，用以提高氧與水的傳質(zhì);所述放電裝置包括置于所述反應(yīng)容器內(nèi)的電極和電源，所述電極通過(guò)放電產(chǎn)生自由基、臭氧及紫外光在水中引發(fā)有氧參與的鏈反應(yīng)。

　　上述水處理裝置，優(yōu)選所述氧化裝置為氣體分散器，所述氣體分散器的外壁遍布孔隙，一端設(shè)置有氣體入口，氣體通過(guò)所述氣體入口進(jìn)入所述氣體分散器后，通過(guò)所述孔隙向所述反應(yīng)容器中鼓入氣體，以在反應(yīng)器的水溶液中形成氣泡，用以進(jìn)行氧與水之間的傳質(zhì)。

　　上述水處理裝置，優(yōu)選所述放電裝置的電極包括放電電極和接地極，所述放電電極和接地極置于所述氣體分散器的上部，并且，所述放電電極包含多個(gè)放電尖端。

　　上述水處理裝置，優(yōu)選所述電源為脈沖電源，用于在所述放電電極和所述接地電極之間施加脈沖電壓，當(dāng)脈沖電壓達(dá)到一定值時(shí)，在放電電極的尖端與接地極之間產(chǎn)生等離子體電暈放電。

　　上述水處理裝置，優(yōu)選所述脈沖電源脈寬小于200納秒，脈沖上升前沿小于50納秒。

　　上述水處理裝置，優(yōu)選所述氣體分散器外壁的孔徑為1～3000微米。

　　上述水處理裝置，優(yōu)選所述裝置包括一組或多組由所述放電電極和接地極組成的電極。

　　上述水處理裝置，優(yōu)選所述氣體分散器為一個(gè)或多個(gè)。

　　上述水處理裝置，優(yōu)選所述氣體為空氣。

　　相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明使空氣通過(guò)氧化裝置向廢水中鼓入氣體，并在水溶液中形成微小氣泡，在氣泡運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)氧與水之間的傳質(zhì)。在等離子體作用下強(qiáng)化與水中污染物的氧化反應(yīng)，水中污染物被降解，達(dá)到凈化目的。