申请日2013.09.09
公开(公告)日2014.01.08
IPC分类号C02F1/36; C02F1/32; C02F1/78; C02F1/48
摘要
本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及等离子体和超声波联合水处理技术领域。一种等离子体和超声波联合水处理装置，包括雾化喷嘴、介质阻挡放电反应器、臭氧收集塔、箱式反应器、高压脉冲电源、超声电源、数据采集与控制单元以及供电单元;所述介质阻挡放电反应器与所述高压脉冲电源连接，所述介质阻挡放电反应器的上方设有雾化喷嘴，下端与所述臭氧收集塔连接，所述臭氧收集塔的下方设有紫外灯和所述箱式反应器，所述箱式反应器的底部装有压电换能器和曝气装置，所述压电换能器与所述超声电源连接，所述供电单元包括光伏和市电联合供电，所述数据采集与控制单元控制所述所有其他功能单元。
权利要求书
1.一种等离子体和超声波联合水处理装置，其特征在于，包括雾化喷嘴、介质阻挡放电反应器、臭氧收集塔、紫外灯、箱式反应器、高压脉冲电源、超声电源、数据采集与控制单元以及供电单元;所述介质阻挡放电反应器与所述高压脉冲电源连接，所述介质阻挡放电反应器的上方设有雾化喷嘴，下端与所述臭氧收集塔连接，所述臭氧收集塔的下方设有所述紫外灯和箱式反应器，所述箱式反应器的底部装有压电换能器和曝气装置，所述压电换能器与所述超声电源连接，所述供电单元包括光伏和市电联合供电，所述数据采集与控制单元控制所述所有其他功能单元。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体和超声波联合水处理装置，其特征在于，进一步包括过滤池和净水存储箱，所述过滤池与所述箱式反应器连接，所述净水存储箱与所述过滤池连接。
3.根据权利要求1所述的一种等离子体和超声波联合水处理装置，其特征在于，进一步包括气源、气泵、气体流量计，所述气源、气泵、气体流量计和臭氧浓度检测单元与所述曝气装置构成气体通道。
4.根据权利要求1所述的一种等离子体和超声波联合水处理装置，其特征在于，进一步包括管路系统，所述管路系统包括多个阀门组件、液体流量计、水位计、水质分析仪和pH值调整单元，共同构成液体通道。
5.根据权利要求2至4任一项所述的一种等离子体和超声波联合水处理装置，其特征在于，所述任一功能单元均由所述数据采集与控制单元的同一控制。
6.根据权利要求1所述的一种等离子体和超声波联合水处理装置，其特征在于，所述供电单元向所述所有功能单元供电，由所述数据采集与控制单元的控制优先采用光伏供电。
7.根据权利要求1所述的一种等离子体和超声波联合水处理装置，其特征在于，所述介质阻挡放电反应器包括一介质阻挡放电阵列，所述介质阻挡放电阵列包括多个电极，所述电极由不锈钢棒状电极和一端封闭的石英玻璃管构成，所述不锈钢棒状电极插入玻璃石英管中，所述高压脉冲电源连接在相邻的两个电极上。
8.一种等离子体和超声波联合水处理装置的工艺流程，其特征在于，包括以下步骤：
a.气源和待处理的水同时进入所述雾化喷嘴，转化为水雾射流，穿过所述介质阻挡放电反应器，启动所述高压脉冲电源，所述介质阻挡放电反应器在高压脉冲电源激励下产生电晕放电，水雾射流在穿过放电区域时，放电区域的活性粒子与水中的有毒害物质发生反应;
b.经过所述介质阻挡放电反应器处理的水在所述箱式反应器中收集，所述介质阻挡放电反应器放电反应产生的残余臭氧在臭氧收集塔中下沉并在所述箱式反应器的水面上空集聚，当所述箱式反应器的水位达到预定高度，臭氧浓度达到预定值，启动所述超声电源和紫外灯，处于所述箱式反应器底部的压电换能器发出超声波，使用超声波强化臭氧，协同紫外线对水进行二次处理;
c.经二次处理的水达到饮用或排放标准时，将处理过的水从箱式反应器中抽出，注入过滤池，滤除水中杂质后，送入净水存储箱。
9.根据权利要求8所述的一种等离子体和超声波联合水处理装置的工艺流程，其特征在于，经二次处理后水还未达到饮用或排放标准时，启动液泵和高压脉冲电源，使水再次经过介质阻挡放电反应器进行处理;介质阻挡放电反应器分别与紫外灯和超声波强化臭氧具有同时协同处理和分时协同处理两种模式。
10.根据权利要求8所述的一种等离子体和超声波联合水处理装置的工艺流程，其特征在于，所述过滤池污垢聚积导致净水存储箱内水质下降时，将净水存储箱内的水抽回箱式反应器对过滤池进行反响冲洗。
说明书
等离子体和超声波联合水处理装置及其工艺流程
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及等离子体和超声波联合水处理技 术领域。
背景技术
随着环境污染日益严重，人们环保意识的增强，对废水排放的要求更高， 现有的水处理设备已不能满足日益提高的排放标准及处理效率。CN102344217A 公开了一种等离子体和超声波集成污水处理装置，将超声波技术的高温高压并 伴随强烈的激波等特点与电技术的电晕放电形成的等离子体的高能电子轰击、 臭氧化、紫外光解等技术进行组合，综合处理污水，对高浓度难降解的有机物 废水效果明显。CN102583697A公开了一种介质阻挡放电水处理装置及其处理方 法，使用高压高频脉冲电源驱动，在介质阻挡电极与悬浮电极之间的气液界面 放电，并使用放电产生的活性粒子处理水。但是，这两个专利的放电区域位于 液体上方的空气域，由于放电所产生的活性粒子生命周期非常短，不能与待处 理的水充分接触，其处理效果受到极大影响。高进的硕士学位论文“脉冲等离 子体处理废水的实验研究”提出了一种雾化放电反应器处理废水的实验装置， 使用雾化后的水沿着电极整列的轴向流动，并使用电极整列之间放电产生的活 性粒子处理水。但是，由于该方案的水雾不是垂直穿过放电阵列面，部分水雾 从放电区域的外侧穿过，降低了处理效果。且以上方案均能耗大、运行成本高， 且没有充分利用等离子体的降解功能。因此，开发一种使用清洁能源、反应速 率快的高效清洁的水处理设备及工艺确有必要。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种使用清洁能源、反应 速率快的等离子体和超声波联合水处理装置及其工艺流程。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种等离子体和超声波联合水处理装置，包括雾化喷嘴、介质阻挡放电反 应器、臭氧收集塔、紫外灯、箱式反应器、高压脉冲电源、超声电源、数据采 集与控制单元以及供电单元;所述介质阻挡放电反应器与所述高压脉冲电源连 接，所述介质阻挡放电反应器的上方设有雾化喷嘴，下端与所述臭氧收集塔连 接，所述臭氧收集塔的下方设有所述箱式反应器，所述箱式反应器的底部装有 压电换能器和曝气装置，所述压电换能器与所述超声电源连接，所述供电单元 包括光伏和市电联合供电，所述数据采集与控制单元控制所述所有其他功能单 元。
进一步包括过滤池和净水存储箱，所述过滤池与所述箱式反应器连接，所 述净水存储箱与所述过滤池连接。
进一步包括气源、气泵、气体流量计，所述气源、气泵、气体流量计和臭 氧浓度检测单元与所述曝气装置构成气体通道。
进一步包括管路系统，所述管路系统包括多个阀门组件、液体流量计、水 位计、水质分析仪和pH值调整单元，共同构成液体通道。
上述任一功能单元均由所述数据采集与控制单元的同一控制。
所述供电单元向所述所有功能单元供电，由所述数据采集与控制单元的控 制优先采用光伏供电。
所述介质阻挡放电反应器包括一介质阻挡放电阵列，所述介质阻挡放电阵 列包括多个电极，所述电极由不锈钢棒状电极和一端封闭的石英玻璃管构成， 所述不锈钢棒状电极插入玻璃石英管中，所述高压脉冲电源连接在相邻的两个 电极上。
一种等离子体和超声波联合水处理装置的工艺流程，包括以下步骤：
a.气源和待处理的水同时进入所述雾化喷嘴，转化为水雾射流，穿过所述介 质阻挡放电反应器，启动所述高压脉冲电源，所述介质阻挡放电反应器在高压 脉冲电源激励下产生电晕放电，水雾射流在穿过放电区域时，放电区域的活性 粒子与水中的有毒害物质发生反应;
b.经过所述介质阻挡放电反应器处理的水在所述箱式反应器中收集，所述介 质阻挡放电反应器放电反应产生的残余臭氧在臭氧收集塔中下沉并在所述箱式 反应器的水面上空集聚，当所述箱式反应器的水位达到预定高度，臭氧浓度达 到预定值，启动所述超声电源和紫外灯，处于所述箱式反应器底部的压电换能 器发出超声波，使用超声波强化臭氧，协同紫外线对水进行二次处理;
c.经二次处理的水达到饮用或排放标准时，将处理过的水从箱式反应器中抽 出，注入过滤池，滤除水中杂质后，送入净水存储箱;
经二次处理后水还未达到饮用或排放标准时，启动液泵和高压脉冲电源， 使水再次经过介质阻挡放电反应器进行处理;介质阻挡放电反应器分别与紫外 灯和超声波强化臭氧具有同时协同处理和分时协同处理两种模式。
所述过滤池污垢聚积导致净水存储箱内水质下降时，将净水存储箱内的水 抽回箱式反应器对过滤池进行反响冲洗。
本发明的有益之处在于：
将水和空气经雾化喷嘴雾化后，在介质阻挡放电反应器内产生放电，使用 放电产生的高能电子、臭氧(O3)、紫外线(UV)和活性自由基团(·H,·OH,·O)直 接包裹微小水珠，起到降解和杀菌作用。按照实际处理需求，经过放电反应器 处理的水，可以在臭氧收集塔内启动紫外灯进行处理。
在水雾中用介质阻挡放电等离子体对水进行一次处理后，收集放电产生的 残余臭氧，进一步使用超声波强化臭氧，对水进行二次循环处理，提高了电能 利用率。
数据采集与控制单元统一控制水处理工艺流程，具备光伏优先供电、自动 进样、水质检测、循环处理、达标水排出、反向冲洗过滤池功能;具有内部循 环放电处理、内部循环放电加超声处理、内部循环超声加臭氧处理三种处理模 式。