本發(fā)明提供了一種介質(zhì)阻擋放電的水處理裝置和方法，屬于水處理裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
工業(yè)和科技的快速發(fā)展造成了環(huán)境的嚴(yán)重污染，其中，對(duì)人類至關(guān)重要的水資源更是受到了相當(dāng)程度的污染。當(dāng)下環(huán)境保護(hù)所面臨的關(guān)鍵難題在于，怎樣處理這些污水，特別是那些由紡織印染、石油/煤化工、化工制藥、冶金電鍍等行業(yè)所排放的高濃度、難降解的污水。目前，各國研究者和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的工作者較認(rèn)可的方式是，采用高級(jí)氧化技術(shù)來對(duì)這些高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行處理。高級(jí)氧化技術(shù)運(yùn)用于水處理是科技發(fā)展必然趨勢(shì)。
高級(jí)氧化技術(shù)(advancedoxidationprocesses)的核心是通過適當(dāng)?shù)姆椒óa(chǎn)生高活性、高氧化性的羥基(?oh)自由基等物質(zhì)，將利用其它方法難以處理的高濃度有機(jī)污染物高效的分解為co2和h2o等無機(jī)物、或者將污染物氧化成易降解的毒性較小的小分子中間產(chǎn)物。為了產(chǎn)生足夠處理污水的自由基和其他強(qiáng)氧化性物質(zhì)，目前采用較多的方法主要包括：化學(xué)氧化、濕式氧化和超臨界水氧化、光催化氧化和放電等離子體氧化。等離子體水處理技術(shù)由于兼具臭氧氧化，高能電子輻射和紫外光分解等多種作用于一體，而成為當(dāng)前高級(jí)氧化技術(shù)中的熱點(diǎn)。
目前，應(yīng)用在水處理中的等離子放電形式主要包括：電暈放電、輝光放電、介質(zhì)阻擋放電等。電暈放電具有良好的通用性，其供電高頻高壓脈沖電源可以為交流、直流或脈沖高頻高壓脈沖電源，無電極、電介質(zhì)要求，但效率低，能耗高；輝光放電結(jié)構(gòu)與弧光放電一致，效果比弧光放電要好，但仍有電極損壞快、處理時(shí)間長、成本高的缺點(diǎn)。介質(zhì)阻擋放電的將電極與污水隔開，提高了反應(yīng)器的可靠性、降低了電極的腐蝕速度，但由于大部分介質(zhì)阻擋放電裝置的結(jié)構(gòu)不合理，限制了反應(yīng)容器的規(guī)格和污水處理效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)當(dāng)前等離子水處理問題，本發(fā)明提供了一種介質(zhì)阻擋放電的水處理裝置和水處理方法，該裝置提高了水處理的效率，能方便的用于現(xiàn)有水處理裝置的改造，同時(shí)適用于大多數(shù)水處理領(lǐng)域，具體技術(shù)方案如下：
一種介質(zhì)阻擋放電的水處理裝置，包括：反應(yīng)容器、高頻高壓脈沖電源、氣泵、絕緣固定裝置、密封裝置一、密封裝置二、絕緣介質(zhì)管、電極、陰電極、曝氣裝置；所述絕緣介質(zhì)管一端與曝氣裝置相連，一端與絕緣固定裝置相連，電極通過絕緣固定裝置置于絕緣介質(zhì)管中，同液下陰電極一起分別與高頻高壓脈沖電源的輸出端相連；所述絕緣介質(zhì)管和曝氣裝置于反應(yīng)容器內(nèi)的待處理液中；所述絕緣固定裝置通過密封裝置一固定在容器側(cè)壁上，并與氣泵相連；所述液下陰電極通過密封裝置二固定在容器側(cè)壁上。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，其特征在于，所述反應(yīng)容器（1）為絕緣耐腐蝕材料制成。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，其特征在于，所述絕緣固定裝置（4）為陶瓷、特氟龍或石英等絕緣性能好且易于生產(chǎn)的材料制成。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，其特征在于，所述密封裝置一（5）和密封裝置二（6）為硅膠或其他能有效防止或延緩老化的柔性密封材料制成。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，其特征在于，所述絕緣介質(zhì)管（7）為具有較高介電常數(shù)的石英材料制成。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，其特征在于，所述電極（8）為超抗氧化材料，并以一定的形狀結(jié)構(gòu)制成。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，其特征在于，所述陰電極（9）為超抗氧化材料，并保持和處理液有良好的接觸。
作為進(jìn)一步的改進(jìn)，其特征在于，所述曝氣裝置（10）為微孔曝氣柱（球），或其它能產(chǎn)生微氣泡的曝氣裝置。能較為充分的將產(chǎn)生的活性物質(zhì)及等離子體和處理液進(jìn)行混合反應(yīng)。同時(shí)，對(duì)處理液有充分曝氣氧化的作用。
高頻高壓脈沖電源可以把市政用電或工業(yè)用電轉(zhuǎn)換為等離子發(fā)生裝置所需的高頻率高電壓的脈沖；電極和陰電極分別與高頻高壓脈沖電源的輸出相連接；電極置于介質(zhì)阻擋管中，同時(shí)和介質(zhì)管安裝在絕緣固定裝置上；絕緣固定裝置留進(jìn)氣口，可通過接頭與氣泵相連，氣泵可以把空氣吹入等離子發(fā)生裝置中；介質(zhì)管另一端連接著曝氣頭，在通入空氣后可以起到阻隔水的作用。
利用上述的介質(zhì)阻擋放電的水處理裝置的一種水處理方法，具體步驟如下：
a、通入空氣：打開氣泵（3），通入空氣，防止待處理溶液逆流進(jìn)入絕緣介質(zhì)管（7）內(nèi)部，影響反應(yīng)效果；
b、加入待處理溶液：向反應(yīng)容器（1）內(nèi)加入待處理溶液；
c、接通高頻高壓脈沖電源：接通高頻高壓脈沖電源（2），向電極（8）和陰電極（9）之間施加電壓，其峰值電壓范圍為15~45kv，頻率為10~40khz，使放電間隙放電并產(chǎn)生放電通道，產(chǎn)生等離子體和活性物質(zhì)。
d、調(diào)節(jié)空氣通量：調(diào)節(jié)通入空氣的流量，進(jìn)而控制曝氣強(qiáng)度，調(diào)整等離子體、活性物質(zhì)的傳導(dǎo)速率；
此外，還可以調(diào)整待處理液體流入速度來控制液體在反應(yīng)容器內(nèi)的滯留時(shí)間，即控制液體與活性粒子反應(yīng)時(shí)間。
本發(fā)明的技術(shù)效果：1、本發(fā)明的水處理裝置加入了曝氣裝置，介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的等離子體和其它活性物質(zhì)能夠通過曝氣裝置進(jìn)入到待處理溶液中，傳輸效率高，所需時(shí)間少，其它等離子技術(shù)產(chǎn)生的等離子體和其它活性物質(zhì)很難進(jìn)入到待處理液體中，從而造成了活性物質(zhì)的流失；2、本發(fā)明的水處理裝置加入了曝氣裝置，通過微孔產(chǎn)生的氣泡對(duì)待處理溶液進(jìn)行攪拌，增加了活性物質(zhì)和污染物的接觸幾率，提高了反應(yīng)效率，減少了反應(yīng)時(shí)間；3、該裝置等離子發(fā)生主體完全沒入水中，等離子產(chǎn)生效率不受液位高低影響；4、該處理方法可以靜態(tài)處理液體，也能動(dòng)態(tài)連續(xù)處理液體；靜態(tài)處理液體，等離子設(shè)備放電產(chǎn)生的活性物質(zhì)隨時(shí)間持續(xù)不斷的進(jìn)入到液體中，液體中的污染物隨時(shí)間降解越來越少，而液體中的活性物質(zhì)越來越多，結(jié)果往往是靜態(tài)處理液體的處理效率很高，但能耗和效果不成正比；而動(dòng)態(tài)處理液體，當(dāng)液體流量保持一定時(shí)，其效率基本保持穩(wěn)定，能實(shí)現(xiàn)在工業(yè)方面的運(yùn)用；5、本發(fā)明工藝先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單，在大氣壓下即可運(yùn)行，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于絕大部分水處理環(huán)境，易于維護(hù)和管理，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。
附圖說明
圖1是一種介質(zhì)阻擋放電的水處理裝置和方法的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中：1是反應(yīng)容器，2是高頻高壓脈沖電源，3是氣泵，4是絕緣固定裝置，5是密封裝置一，6是密封裝置二，7是絕緣介質(zhì)管，8是電極，9是陰電極，10是曝氣裝置。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。
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實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
如圖1所示，本實(shí)施例所涉及的一種介質(zhì)阻擋放電的水處理裝置和方法，包括：反應(yīng)容器1、高頻高壓脈沖電源2、氣泵3、絕緣固定裝置4、密封裝置一5、密封裝置二6、絕緣介質(zhì)管7、電極8、陰電極9、曝氣裝置10。所述絕緣介質(zhì)管7下端與曝氣裝置10相連，一端與絕緣固定裝置4相連，電極8通過絕緣固定裝置4置于絕緣介質(zhì)管7中，并與液下陰電極9分別與高頻高壓脈沖電源2的輸出端相連；所述絕緣介質(zhì)管7和曝氣裝置10于反應(yīng)容器1內(nèi)的待處理液中；所述絕緣固定裝置4通過密封裝置一5固定在容器側(cè)壁上，并與氣泵3相連；所述液下陰電極9通過密封裝置二6固定在容器側(cè)壁上。
所述反應(yīng)容器1為絕緣耐腐蝕材料制成，且側(cè)壁留有兩孔；所述絕緣固定裝置4為絕緣材料制成；所述封裝置一5及密封裝置二6為硅膠等柔性材料制成；所述絕緣介質(zhì)管7為石英材料；所述電極8和陰電極9為超抗氧化金屬制成；所述曝氣裝置（10）為微孔曝氣裝置。
一種介質(zhì)阻擋放電水處理裝置的水處理方法，包括如下步驟：
a、通入空氣：打開氣泵（3），通入空氣，防止待處理溶液逆流進(jìn)入絕緣介質(zhì)管（7）內(nèi)部，影響反應(yīng)效果；
b、加入待處理溶液：向反應(yīng)容器（1）內(nèi)加入待處理溶液；
c、接通高頻高壓脈沖電源：接通高頻高壓脈沖電源（2），向電極（8）和陰電極（9）之間施加電壓，其峰值電壓范圍為15~45kv，頻率為10~40khz，使放電間隙放電并產(chǎn)生放電通道，產(chǎn)生等離子體和活性物質(zhì)。
d、調(diào)節(jié)空氣通量：調(diào)節(jié)通入空氣的流量，進(jìn)而控制曝氣強(qiáng)度，調(diào)整等離子體、活性物質(zhì)的傳導(dǎo)速率；
e、調(diào)整污水流入速度來控制污水在反應(yīng)容器內(nèi)的滯留時(shí)間，即控制污水與活性粒子反應(yīng)時(shí)間。
工作原理：陰電極置于待處理液體內(nèi)，直接以待處理液體作為一個(gè)間接陰電極，絕緣介質(zhì)管置于待處理液體表面和電極之間，當(dāng)在兩電極之上施加足夠高的電壓時(shí)，兩電極間的氣體會(huì)被擊穿而形成介質(zhì)阻擋放電。這種介質(zhì)阻擋放電表現(xiàn)為均勻、漫散和穩(wěn)定，與低氣壓的輝光放電相似。當(dāng)介質(zhì)阻擋放電等離子體產(chǎn)生時(shí)，電子在外加電場(chǎng)的作用下與氣體分子頻繁碰撞，進(jìn)行能量的相互傳遞。高速運(yùn)動(dòng)的電子和離子使放電區(qū)域迅速擴(kuò)大，最后產(chǎn)生一個(gè)貫穿放電空間的高電導(dǎo)率的絲狀放電通道，直至電極末端。介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的非熱等離了體分布在貫穿放電空間的絲狀放電通道內(nèi)，可使氣體發(fā)生電離，產(chǎn)生各種活性物質(zhì)，如03等，整體具有強(qiáng)氧化性。同時(shí)，利用等離子體的高能量和非熱力學(xué)平衡特性，借助等離子體中體相均勻分布的紫外光降解廢水中污染物。