申請(qǐng)日2014.01.10

　　公開(kāi)(公告)日2014.04.02

　　IPC分類(lèi)號(hào)C02F1/46; C02F1/78; C02F1/72

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種高壓霧化介質(zhì)阻擋放電等離子體水處理裝置，它包括污水處理腔和放電反應(yīng)室，污水處理腔的側(cè)壁上具有污水出口Ⅱ，頂壁上有向其內(nèi)投放硫酸亞鐵的加藥裝置和出氣口，污水出口Ⅱ與污水管Ⅰ的一端連通，污水管Ⅰ另一端設(shè)有陣列式高壓霧化噴頭且位于放電反應(yīng)室的頂部，污水管Ⅰ上設(shè)有高壓水泵，放電反應(yīng)室頂部有將高壓霧化污水吹向放電反應(yīng)室內(nèi)的風(fēng)扇，底部與氣液分離器的氣液混合體入口連通，氣液分離器分離得到的氣態(tài)物質(zhì)(空氣和臭氧的混合物)與液態(tài)物質(zhì)(污水與雙氧水)分別通入污水處理腔中。充分利用了未反應(yīng)完的強(qiáng)氧化性物質(zhì)，提高了污水與等離子體接觸面積，提高了污水處理效率，降低了運(yùn)行成本。

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種高壓霧化介質(zhì)阻擋放電等離子體水處理裝置，其特征在于，包括污水處理腔(22)、陣列式高壓霧化噴頭(7)和上端開(kāi)口的放電反應(yīng)室(9)，污水處理腔(22)的側(cè)壁上具有污水入口Ⅰ、污水入口Ⅱ、污水出口Ⅰ和污水出口Ⅱ，污水處理腔(22)的頂壁上設(shè)有向污水處理腔(22)內(nèi)投放硫酸亞鐵的加藥裝置(2)和出氣口(21);

　　所述污水出口Ⅱ通過(guò)污水管Ⅰ(23)與高壓水泵(5)的進(jìn)水口連通，所述高壓水泵(5)的進(jìn)水口通過(guò)污水管Ⅰ(23)與陣列式高壓霧化噴頭(7)連接，所述陣列式高壓霧化噴頭(7)位于放電反應(yīng)室(9)的頂部;

　　所述放電反應(yīng)室(9)包括上端開(kāi)口的反應(yīng)室和設(shè)置在反應(yīng)室內(nèi)且沿反應(yīng)室高度方向依次設(shè)置的多排網(wǎng)狀線(xiàn)-線(xiàn)式放電裝置(91)，所述反應(yīng)室的頂部設(shè)有將陣列式高壓霧化噴頭(7)噴出的高壓霧化污水吹向放電反應(yīng)室(9)內(nèi)的風(fēng)扇(8)，所述放電反應(yīng)室(9)的底部與氣液分離器(11)的氣液混合體入口連通，所述氣液分離器(11)上還具有氣體出口和液體出口，所述氣體出口通過(guò)輸氣管(24)與氣泵(13)的進(jìn)氣口連接，氣泵(13)的出氣口通過(guò)輸氣管(24)與位于污水處理腔(22)內(nèi)下部的曝氣器(4)的氣體入口連通;所述液體出口通過(guò)污水管Ⅱ(25)與污水泵(12)的進(jìn)水口連通，所述污水泵(12)的出水口通過(guò)污水管Ⅱ(25)與污水處理腔(22)側(cè)壁上的污水入口Ⅱ連通。

　　2.如權(quán)利要求1所述的高壓霧化介質(zhì)阻擋放電等離子體水處理裝置，其特征在于，所述污水處理腔(22)側(cè)壁上的污水入口Ⅰ上連接有進(jìn)污管(26)，所述進(jìn)污管(26)上設(shè)有調(diào)節(jié)閥Ⅴ(20)，調(diào)節(jié)閥Ⅴ(20)通過(guò)調(diào)節(jié)其開(kāi)闔程度控制進(jìn)入污水處理腔(22)內(nèi)的污水量;所述污水處理腔(22)的側(cè)壁上的污水出口Ⅰ上連接有排污管，排污管上設(shè)有調(diào)節(jié)閥Ⅳ(19)。

　　3.如權(quán)利要求2所述的高壓霧化介質(zhì)阻擋放電等離子體水處理裝置，其特征在于，所述污水處理腔(22)內(nèi)還設(shè)有用于檢測(cè)污水處理腔(22)內(nèi)污水氧化還原電位的氧化還原電位計(jì)(3)，所述污水管Ⅰ(23)上還設(shè)有調(diào)壓閥Ⅰ(6)，所述輸氣管(24)上還設(shè)有調(diào)節(jié)閥Ⅱ(14)，所述污水管Ⅱ(25)上還設(shè)有調(diào)節(jié)閥Ⅲ(16);還包括控制器(1)，所述控制器(1)分別與投放硫酸亞鐵的加藥裝置(2)、氧化還原電位計(jì)(3)、調(diào)壓閥Ⅰ(6)、調(diào)節(jié)閥Ⅱ(14)、調(diào)節(jié)閥Ⅲ(16)、調(diào)節(jié)閥Ⅳ(19)、調(diào)節(jié)閥Ⅴ(20)、高壓水泵(5)、污水泵(12)和氣泵(13)連接;控制器(1)用于根據(jù)氧化還原電位計(jì)(3)檢測(cè)的數(shù)據(jù)控制投放硫酸亞鐵的加藥裝置(2)投入污水處理腔(22)內(nèi)硫酸亞鐵的量;還用于控制調(diào)壓閥Ⅰ(6)、調(diào)節(jié)閥Ⅱ(14)、調(diào)節(jié)閥Ⅲ(16)、調(diào)節(jié)閥Ⅳ(19)和調(diào)節(jié)閥Ⅴ(20)的開(kāi)闔程度，還用于控制高壓水泵(5)、污水泵(12)、氣泵(13)的工作狀態(tài)。

　　4.如權(quán)利要求1所述的高壓霧化介質(zhì)阻擋放電等離子體水處理裝置，其特征在于，所述網(wǎng)狀線(xiàn)-線(xiàn)式放電裝置(91)包括多根并排設(shè)置的細(xì)絲(93)，相鄰兩根細(xì)絲(93)的間距為0.5-2.0mm，所述細(xì)絲(93)由導(dǎo)電電極(92)和包裹在導(dǎo)電電極(92)外側(cè)的絕緣材料(94)構(gòu)成。

　　5.如權(quán)利要求4所述的高壓霧化介質(zhì)阻擋放電等離子體水處理裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電電極(92)是由金屬材料、合金材料或石墨制成的細(xì)絲且其直徑為0.03-2mm。

　　6.如權(quán)利要求4所述的高壓霧化介質(zhì)阻擋放電等離子體水處理裝置，其特征在于，所述包裹在導(dǎo)電電極(92)外側(cè)絕緣材料(94)是陶瓷，所述陶瓷通過(guò)燒結(jié)的方式包裹在導(dǎo)電電極(92)的外側(cè)，所述陶瓷的厚度為0.02-1mm。

　　說(shuō)明書(shū)

　　一種高壓霧化介質(zhì)阻擋放電等離子體水處理裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于等離子體水處理領(lǐng)域，特別涉及一種高壓霧化介質(zhì)阻擋放電等離子體水處理裝置。

　　背景技術(shù)

　　水是人類(lèi)及一切生物賴(lài)以生存的重要物質(zhì)，同時(shí)也是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可替代的寶貴自然資源。但隨著現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)化和城市化步伐的加快，污水排放量急劇增加，水資源的污染問(wèn)題已成為世界各國(guó)面臨的亟待解決的問(wèn)題之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年世界上有2500萬(wàn)名以上的兒童因飲用被污染的水而死亡;12億人因飲用被污染的水而患上多種疾病;全世界因水污染引發(fā)的霍亂、痢疾和瘧疾等傳染病的人數(shù)超過(guò)500萬(wàn)，而這些數(shù)據(jù)每年均呈上升趨勢(shì)。同時(shí)《中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》數(shù)據(jù)顯示，2011年我國(guó)廢水的排放總量為652.1億噸，其中工業(yè)廢水高達(dá)355.5億噸，占廢水總排放量的54.5%。而工業(yè)廢水又以高濃度難降解的有機(jī)廢水為主。由此可知，開(kāi)展污水的綜合治理尤其是高濃度難降解的有機(jī)廢水己成為當(dāng)代環(huán)境治理亟待解決的重大問(wèn)題之一。

　　等離子體水處理技術(shù)是近年來(lái)水處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，吸引了國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注，它是一種高級(jí)氧化技術(shù)(Advanced Oxidation Processes，簡(jiǎn)稱(chēng)AOPs)。其核心是通過(guò)放電產(chǎn)生羥基自由基、臭氧、過(guò)氧化氫等強(qiáng)氧化性活性物質(zhì)，將廢水中難降解的有機(jī)污染物氧化降解成無(wú)毒或低毒的小分子物質(zhì)，甚至直接礦化為CO2和H2O。該方法不僅對(duì)高濃度有機(jī)污染物有較好分解效果，也可對(duì)大流量、低濃度污染物進(jìn)行分解，不過(guò)目前國(guó)內(nèi)外等離子體水處理裝置的單位時(shí)間內(nèi)處理量較小，存在不易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的問(wèn)題。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提高等離子體水處理的效率，增大單位時(shí)間內(nèi)處理的總量，以滿(mǎn)足工業(yè)需要，提供一種高壓霧化介質(zhì)阻擋放電等離子體水處理裝置。

　　為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種高壓霧化介質(zhì)阻擋放電等離子體水處理裝置，包括污水處理腔、陣列式高壓霧化噴頭和上端開(kāi)口的放電反應(yīng)室，污水處理腔的側(cè)壁上具有污水入口Ⅰ、污水入口Ⅱ、污水出口Ⅰ和污水出口Ⅱ，污水處理腔的頂壁上設(shè)有向污水處理腔內(nèi)投放硫酸亞鐵的加藥裝置和出氣口;

　　所述污水出口Ⅱ通過(guò)污水管Ⅰ與高壓水泵的進(jìn)水口連通，所述高壓水泵的進(jìn)水口通過(guò)污水管Ⅰ與陣列式高壓霧化噴頭連接，所述陣列式高壓霧化噴頭位于放電反應(yīng)室的頂部。

　　所述放電反應(yīng)室包括上端開(kāi)口的反應(yīng)室和設(shè)置在反應(yīng)室內(nèi)且沿反應(yīng)室高度方向依次設(shè)置的多排網(wǎng)狀線(xiàn)-線(xiàn)式放電裝置，所述反應(yīng)室的頂部設(shè)有將陣列式高壓霧化噴頭噴出的高壓霧化污水吹向放電反應(yīng)室內(nèi)的風(fēng)扇，所述放電反應(yīng)室的底部與氣液分離器的氣液混合體入口連通，所述氣液分離器上還具有氣體出口和液體出口，所述氣體出口通過(guò)輸氣管與氣泵的進(jìn)氣口連接，氣泵的出氣口通過(guò)輸氣管與位于污水處理腔內(nèi)下部的曝氣器的氣體入口連通;所述液體出口通過(guò)污水管Ⅱ與污水泵的進(jìn)水口連通，所述污水泵的出水口通過(guò)污水管Ⅱ與污水處理腔側(cè)壁上的污水入口Ⅱ連通。

　　作為優(yōu)化，所述污水處理腔側(cè)壁上的污水入口Ⅰ上連接有進(jìn)污管，所述進(jìn)污管上設(shè)有調(diào)節(jié)閥Ⅴ，通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥Ⅴ的開(kāi)闔程度控制進(jìn)入污水處理腔內(nèi)的污水量，所述污水處理腔的側(cè)壁上的污水出口Ⅰ上連接有排污管，排污管上設(shè)有調(diào)節(jié)閥Ⅳ。

　　作為優(yōu)化，所述污水處理腔內(nèi)還設(shè)有用于檢測(cè)污水處理腔內(nèi)污水氧化還原電位的氧化還原電位計(jì)，所述污水管Ⅰ上還設(shè)有調(diào)壓閥Ⅰ，所述輸氣管上還設(shè)有調(diào)節(jié)閥Ⅱ，所述污水管Ⅱ上還設(shè)有調(diào)節(jié)閥Ⅲ;還包括控制器，所述控制器分別與投放硫酸亞鐵的加藥裝置、氧化還原電位計(jì)、調(diào)壓閥Ⅰ、調(diào)節(jié)閥Ⅱ、調(diào)節(jié)閥Ⅲ、調(diào)節(jié)閥Ⅳ、調(diào)節(jié)閥Ⅴ、高壓水泵、污水泵和氣泵連接;控制器用于根據(jù)氧化還原電位計(jì)檢測(cè)的數(shù)據(jù)控制投放硫酸亞鐵的加藥裝置投入污水處理腔內(nèi)硫酸亞鐵的量;還用于控制調(diào)壓閥Ⅰ、調(diào)節(jié)閥Ⅱ、調(diào)節(jié)閥Ⅲ、調(diào)節(jié)閥Ⅳ和調(diào)節(jié)閥Ⅴ的開(kāi)闔程度，還用于控制高壓水泵、污水泵、氣泵的工作狀態(tài)。

　　作為優(yōu)化，所述網(wǎng)狀線(xiàn)-線(xiàn)式放電裝置包括多根并排設(shè)置的細(xì)絲，相鄰兩根細(xì)絲的間距為0.5-2.0mm，所述細(xì)絲由導(dǎo)電電極和包裹在導(dǎo)電電極外側(cè)的絕緣材料構(gòu)成。所述導(dǎo)電電極是由金屬材料、合金材料或石墨制成的細(xì)絲且其直徑為0.03-2mm。所述包裹在導(dǎo)電電極外側(cè)絕緣材料是陶瓷，所述陶瓷通過(guò)燒結(jié)的方式包裹在導(dǎo)電電極的外側(cè)，所述陶瓷的厚度為0.02-1mm。

　　相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　1、 本發(fā)明將過(guò)濾后的污水利用高壓霧化裝置進(jìn)行霧化，再利用放電反應(yīng)室中產(chǎn)生的等離子體對(duì)其進(jìn)行處理，最后將放電產(chǎn)生且未反應(yīng)完的強(qiáng)氧化性物質(zhì)通過(guò)氣液分離器收集起來(lái)，分離后分別通入到污水處理腔中。且該裝置不僅可以實(shí)現(xiàn)等離子體與不同濃度的有機(jī)污染物直接作用，大大增加了反應(yīng)的接觸面積，提高了其分解效率;還可以把放電生成且未反應(yīng)完的強(qiáng)氧化性物質(zhì)通過(guò)氣液分離器,分離得到氣態(tài)物質(zhì)(空氣和臭氧的混合物)與液態(tài)物質(zhì)(污水與雙氧水)分別通入到污水處理腔中。污水處理腔中根據(jù)氧化還原電位計(jì)的數(shù)據(jù)選擇投加適當(dāng)?shù)牧蛩醽嗚F,達(dá)到高效產(chǎn)生比臭氧和雙氧水的氧化性都強(qiáng)的羥基自由基(氧化還原電位高達(dá)2.8ev)的目的，從而進(jìn)一步提高了污水處理的效率。因此，這種方法工藝流程簡(jiǎn)單，污水降解充分，處理效率高，易于工程實(shí)現(xiàn)。

　　2、 通過(guò)高壓水泵和陣列式高壓霧化噴頭將污水進(jìn)行霧化，產(chǎn)生微米量級(jí)(10μm以下)的顆粒,產(chǎn)生的霧化顆粒與放電反應(yīng)室陣內(nèi)產(chǎn)生的等離子體直接接觸并且相互作用，這種方式與普通噴嘴形式的出水方式(顆粒大小在500μm以上)相比，大大增加了反應(yīng)的接觸面積。

　　3、 放電反應(yīng)室內(nèi)的放電裝置采用了多根并排設(shè)置的細(xì)絲，而每根細(xì)絲是由導(dǎo)電電極和包裹在導(dǎo)電電極外側(cè)的絕緣材料構(gòu)成的。由于導(dǎo)電電極的尺寸和放電間距(即相鄰兩根細(xì)絲之間的間距)非常小，有利于霧化顆粒在下落的過(guò)程中與放電生成的等離子體充分接觸并相互作用，大大提高了降解效率。

　　4、 采用分布式小型高壓電源的控制，使得放電反應(yīng)室中每一層網(wǎng)狀線(xiàn)-線(xiàn)式放電裝置的運(yùn)行相互獨(dú)立，互不影響，控制器監(jiān)控所有小型高壓電源的運(yùn)行，出現(xiàn)故障時(shí)，更換也非常方便，提高了工作效率。

　　5、 放電反應(yīng)室內(nèi)放電產(chǎn)生且未反應(yīng)完的強(qiáng)氧化性物質(zhì)可以通過(guò)氣液分離器回收利用,分離得到氣態(tài)物質(zhì)(空氣和臭氧的混合物)通過(guò)氣泵通入到污水處理腔內(nèi)的曝氣器中，液態(tài)物質(zhì)(污水與雙氧水)通過(guò)污水泵通入到污水處理腔中。曝氣器是由陣列的曝氣盤(pán)組成，曝氣盤(pán)的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際處理效果來(lái)增減，目的可以使污水處理效率達(dá)到最優(yōu)化。

　　6、 控制器根據(jù)污水處理腔中氧化還原電位計(jì)傳輸?shù)难趸�還原電位決定投加硫酸亞鐵的量，從而達(dá)到高效產(chǎn)生比臭氧和雙氧水的氧化性都強(qiáng)的羥基自由基(2.8ev),進(jìn)一步提高了污水處理效率。

　　7、 整個(gè)裝置的小型高壓電源部分、陣列式高壓霧化噴頭的數(shù)量、放電反應(yīng)室的大小都可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)調(diào)整，同時(shí)每一部分可以以串聯(lián)和并聯(lián)的形式來(lái)靈活使用，更利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。