申请日2014.07.17
公开(公告)日2014.10.08
IPC分类号C02F1/72; C02F1/30
摘要
本发明公开了介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的装置，包括处理水箱，处理水箱内部设有空腔，处理水箱顶部设有进气口和出气口，处理水箱一侧上部设有进水口，处理水箱一侧底部设有出水口，装置还包括上电极板和下电极板，上电极板水平的设置于处理水箱的空腔的上部，下电极板水平的设置于处理水箱的底部之下，上电极板和下电极板在垂直方向上相对设置且分别连接到供电电源上;处理水箱一侧下部还设置有伸入空腔内的绝缘搅拌器件。本发明还公开了介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的方法。本发明优点：污水处理效率高、处理速率快，提高了藻细胞的灭活率和藻毒素的降解率，且装置成本低，操作简便，不产生二次污染。
1.介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的装置，包括封闭的处理水箱，所述处理水 箱内部设有空腔，其特征在于：所述处理水箱顶部设有进气口和出气口，所述处理水箱一侧 上部设有进水口，所述处理水箱一侧底部设有出水口，所述装置还包括上电极板和下电极板， 所述上电极板水平的设置于所述处理水箱的空腔的上部，所述下电极板水平的设置于所述处 理水箱的底部之下，所述上电极板和下电极板在垂直方向上相对设置且分别连接到供电电源 上，所述处理水箱的空腔内用于容置待处理含藻污水，工作时所述空腔内的含藻污水的上表 面与所述上电极板的下表面之间间隔有间隙;所述处理水箱一侧下部还设置有伸入所述空腔 内的绝缘搅拌器件。
2.如权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的装置，其特征在于： 所述供电电源为高压交流电源，所述高压交流电源连接有示波器。
3.如权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的装置，其特征在于： 所述上电极板和下电极板均为不锈钢板。
4.如权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的装置，其特征在于： 所述处理水箱为玻璃水箱。
5.如权利要求1所述的介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的装置，其特征在于： 所述进水口和出水口外分别连接进水管和出水管，所述进水管和出水管上分别设置有阀门。
6.介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的方法，其特征在于：其采用权利要求1至 5任一所述的介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的装置进行处理，包括如下步骤：
(1)将待处理含藻污水投入处理水箱的空腔内，并在待处理含藻污水中加入氯化钠，空 腔内的待处理含藻污水的上表面与上电极板的下表面之间间隙不超过1cm;
(2)从进气口向空腔内通入空气，同时开启绝缘搅拌器件对待处理含藻污水进行搅拌， 然后启动供电电源，上电极板和下电极板之间开始进行低温常压等离子体放电，放电电压在 300V以上;
(3)在等离子体放电过程中，通过出水口处取样，测量其中藻细胞的浓度以及藻毒素的 浓度，从而获得不同时间藻细胞的灭活率以及藻毒素的降解效率，直至达到符合污水处理指 标后，关闭供电电源。
7.如权利要求6所述的介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的方法，其特征在于： 所述步骤(2)中，从进气口向空腔内通入空气的气体流量为0.15L/min，输入电流为 1.55-1.85A，放电电压为400V，放电频率为9.5KHz。
说明书
介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的装置及方法
技术领域
本发明涉及环境污水处理技术领域，尤其涉及的是一种介质阻挡放电等离子体高效处理 含藻污水的装置及方法。
背景技术
水体富营养化程度日益加剧导致蓝藻等浮游植物过度增殖，并释放出各种藻毒素，严重 危害人类健康和饮用水安全。目前，去除水中微生物及微生物产生的有毒物质仍是水处理技 术的难点，而常用处理含微藻污水的方法是使用化学杀藻剂、粘土、活性炭过滤、紫外光辐 照、微波处理等，它们往往有处理技术复杂、带来二次污染等问题，并且，一般的处理技术 和方法也不能同时处理藻及藻毒素。
等离子体放电技术是一种高级氧化技术，可以应用于污水处理上。等离子体放电过程很 复杂，在放电过程中产生大量带电粒子和活性物质，并伴随光、热、电、声等物理因素。等 离子放电产生的带电粒子包括离子和电子，并且产生激发态原子、分子(O3，H2O2)以及大 量的活性物质(OH·，H·，O·等)。该技术操作简单、处理效率高、无二次污染，所以越来越 受到国内外研究者的关注。我们已有实验研究表明，等离子体放电可以同时杀死蓝藻细胞并 降解藻毒素，是一种非常有应用前景的技术。现在关于等离子体放电方式有多种，如何把等 离子体技术高效、方便地运用于含藻污水处理，正是本发明目的所在。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种介质阻挡放电等离子体高效处理含 藻污水的装置及方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的装置，包括封闭的处理水箱，所述处理水箱 内部设有空腔，所述处理水箱顶部设有进气口和出气口，所述处理水箱一侧上部设有进水口， 所述处理水箱一侧底部设有出水口，所述装置还包括上电极板和下电极板，所述上电极板水 平的设置于所述处理水箱的空腔的上部，所述下电极板水平的设置于所述处理水箱的底部之 下，所述上电极板和下电极板在垂直方向上相对设置且分别连接到供电电源上，所述处理水 箱的空腔内用于容置待处理含藻污水，工作时所述空腔内的含藻污水的上表面与所述上电极 板的下表面之间间隔有间隙;所述处理水箱一侧下部还设置有伸入所述空腔内的绝缘搅拌器 件。
作为上述的介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的装置的优选实施方式，所述供电 电源为高压交流电源，所述高压交流电源连接有示波器。
作为上述的介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的装置的优选实施方式，所述上电 极板和下电极板均为不锈钢板。
作为上述的介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的装置的优选实施方式，所述处理 水箱为玻璃水箱。
作为上述的介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的装置的优选实施方式，所述进水 口和出水口外分别连接进水管和出水管，所述进水管和出水管上分别设置有阀门。
本发明还提供了介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的方法，其采用上述的介质阻 挡放电等离子体高效处理含藻污水的装置进行处理，包括如下步骤：
(1)将待处理含藻污水投入处理水箱的空腔内，并在待处理含藻污水中加入氯化钠，空 腔内的待处理含藻污水的上表面与上电极板的下表面之间间隙不超过1cm;
(2)从进气口向空腔内通入空气，同时开启绝缘搅拌器件对待处理含藻污水进行搅拌， 然后启动供电电源，上电极板和下电极板之间开始进行低温常压等离子体放电，放电电压在 300V以上;
(3)在等离子体放电过程中，通过出水口处取样，测量其中藻细胞的浓度以及藻毒素的 浓度，从而获得不同时间藻细胞的灭活率以及藻毒素的降解效率，直至达到符合污水处理指 标后，关闭供电电源。
作为上述的介质阻挡放电等离子体高效处理含藻污水的方法的优选实施方式，所述步骤 (2)中，从进气口向空腔内通入空气的气体流量为0.15L/min，输入电流为1.55-1.85A，放 电电压为400V，放电频率为9.5KHz。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明的装置利用介质阻挡放电等离子体放电装置，其在两块金属平板电极之间有气体 和水两种介质阻挡，易于产生低温常压等离子体;放电工作气体为空气，可以提高等离子体 氧化效率，并节约成本;工作电极为金属平板，可以通过增大工作电极的横截面面积而增大 待处理含藻污水的的横截面面积，从而提高了污水处理效率;增加了绝缘搅拌器件，放电过 程中可以进行搅拌，加快处理速率。此外，本发明的方法中，由于在待处理含藻污水中加入 合适的氯化钠，经试验验证，加入氯化钠可以提高藻细胞的灭活率，并加快藻毒素从藻细胞 内释放，从而提高等离子体降解藻毒素的效率。本发明的装置成本低，操作简单方便，处理 效率高，不产生二次污染，适于大范围推广应用。