申请日2018.08.08
公开(公告)日2018.10.19
IPC分类号C02F1/30; C02F1/72; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种难降解废水的净化装置及净化方法。净化装置包括等离子体反应器、配水系统和出水管道;等离子体反应器包括至少一个等离子体反应单元，每个等离子体反应单元包括高压电极、等离子体放电板和接地板。等离子体放电板和接地板分别设置在等离子体反应器相对的两侧且面平行布置。配水系统为涌流式和喷淋式设置在接地板一侧。等离子体放电板包括若干个轴向平行设置的列管，列管选用套管式结构。若干个等离子体反应单元呈面平行均匀设置。废水在接地板上形成水膜。相邻等离子体放电板和接地板之间形成介质阻挡放电，激发产生非平衡态等离子体，降解污染物。本发明具有结构简单、可以模块化组装、操作方便、净化效率高、无二次污染等优点。
权利要求书
1.一种难降解废水的净化装置，其特征在于：所述装置包括等离子体反应器(1)、配水系统(3)和出水管道(7);所述等离子体反应器(1)包括至少一个等离子体反应单元，所述等离子体反应单元包括高压电极(2)、与高压电极(2)相连的等离子体放电板(4)和接地板(5);所述等离子体放电板(4)和所述接地板(5)分别设置在所述等离子体反应器(1)相对的两侧且呈面平行布置;所述配水系统(3)设置在所述接地板(5)一侧;所述配水系统(3)包括进水管和进水廊道，所述进水廊道与所述等离子体反应器(1)通过所述接地板(5)顶部连通;所述出水管道(7)设置在所述等离子体反应器(1)下部。
2.根据权利要求1所述的一种难降解废水的净化装置，其特征在于：所述等离子体反应单元设置两个以上，所述两个以上等离子体反应单元呈面平行均匀设置在所述等离子体反应器(1)内，且位于最外侧的等离子体放电板(4)和所述接地板(5)分别设置在所述等离子体反应器(1)相对的两侧;所述配水系统(3)的进水廊道设置为并联布置的进水子廊道，所述进水子廊道与所述等离子体反应单元一一对应，且所述进水子廊道配置在所述每个等离子体反应单元的接地板侧。
3.根据权利要求1或2所述的一种难降解废水的净化装置，其特征在于：所述等离子体放电板(4)包括若干个轴向平行设置的列管(6);所述若干个列管(6)在所述等离子体放电板(4)平面内水平或竖直均匀布置。
4.根据权利要求3所述的一种难降解废水的净化装置，其特征在于：所述列管(6)选用套管式结构，其内部为金属材质电极管且外部为石英管。
5.一种难降解废水的净化方法，其使用如权利要求1或2所述一种难降解废水的净化装置，其特征在于：所述方法包括
将含有难降解有机污染物的废水通入配水系统(3)，使废水通过进水廊道或进水子廊道上涌，通过溢流从接地板(5)进入等离子体反应器(1)，并在接地板(5)的内壁面形成水帘;
启动高压电极(2)，使等离子体反应单元内的等离子体放电板(4)和接地板(5)之间形成介质阻挡放电，激发气体和/或液体介质产生非平衡态等离子体，形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，与难降解有机污染物反应，使废水得到净化;
当等离子体反应单元设置两个以上时，相邻的等离子体反应单元之间的等离子体放电板(4)与接地板(5)之间也形成介质阻挡放电，激发气体或液体介质产生非平衡态等离子体，进一步形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，使难降解有机污染物得到高效净化;
净化后的废水从出水管道(7)汇集排出净化装置。
6.一种难降解废水的净化装置，其特征在于：所述装置包括等离子体反应器(1)、配水系统(3)和出水管道(7);所述等离子体反应器(1)包括至少一个等离子体反应单元，所述等离子体反应单元包括高压电极(2)、与高压电极(2)相连的等离子体放电板(4)和接地板(5);所述等离子体放电板(4)和所述接地板(5)分别设置在所述等离子体反应器(1)相对的两侧且呈面平行布置;所述配水系统(3)设置在所述接地板(5)一侧;所述配水系统(3)包括进水管和喷头组，喷头组包括若干个喷雾头，所述若干个喷雾头设置在所述接地板(5)顶部，且沿所述接地板(5)长度方向均匀设置;所述出水管道(7)设置在所述等离子体反应器(1)下部。
7.根据权利要求6所述的一种难降解废水的净化装置，其特征在于：所述等离子体反应单元设置两个以上，所述两个以上等离子体反应单元呈面平行均匀设置在所述等离子体反应器(1)内，且位于最外侧的等离子体放电板(4)和所述接地板(5)分别设置在所述等离子体反应器(1)相对的两侧;所述配水系统(3)的喷头组设置为并联布置的若干组，且与所述等离子体反应单元一一对应，所述每组喷头组包括若干个喷雾头，所述若干个喷雾头设置在所述每个等离子体反应单元的接地板(5)顶部，且沿所述接地板(5)长度方向均匀设置。
8.根据权利要求6或7所述的一种难降解废水的净化装置，其特征在于：所述等离子体放电板(4)包括若干个轴向平行设置的列管(6);所述若干个列管(6)在所述等离子体放电板(4)平面内水平或竖直均匀布置;所述列管(6)选用套管式结构，其内部为金属材质电极管且外部为石英管。
9.根据权利要求6或7所述的一种难降解废水的净化装置，其特征在于：所述喷雾头倾斜朝向所述接地板(5)内壁面设置;所述喷雾头的倾斜角为5~35°。
10.一种难降解废水的净化方法，其使用如权利要求6或7所述一种难降解废水的净化装置，其特征在于：所述方法包括
将含有难降解有机污染物的废水通入配水系统(3)，使废水进入喷头组通过喷雾头喷洒到接地板(5)内壁面，并在接地板(5)的内壁面形成水膜;
启动高压电极(2)，使等离子体反应单元内的等离子体放电板(4)和接地板(5)之间形成介质阻挡放电，激发气体和/或液体介质产生非平衡态等离子体，形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，与难降解有机污染物反应，使废水得到净化;
当等离子体反应单元设置两个以上时，调节等离子体反应器中的接地板上的喷头组的角度，使废水通过喷雾头喷洒到接地板，在接地板的内壁面和/或两侧壁面形成水膜;此时相邻的等离子体反应单元之间的等离子体放电板(4)与接地板(5)之间也形成介质阻挡放电，在位于等离子体反应器中的接地板两侧都激发气体或液体介质产生非平衡态等离子体，形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，使难降解有机污染物得到高效净化;
净化后的废水从出水管道(7)汇集排出净化装置。
说明书
一种难降解废水的净化装置及净化方法
技术领域
本发明涉及一种难降解废水的净化装置及净化方法，尤其涉及一种基于非平衡态等离子体技术采用介质阻挡放电方式难降解废水的净化装置，属于污水处理技术领域。
背景技术
随着我国经济水平快速发展，煤化工、石化、印染等行业产生的大量难降解废水严重污染区域生态环境，危害人体健康和人类生存空间，难降解废水的安全、高效处理受到社会各界广泛关注与重视。
针对废水中含有高浓度难降解有机物，常规污水处理技术难以对其进行有效净化，非平衡态等离子体技术在常温常压条件下即可产生大量高能电子、羟基自由基、臭氧等具有强氧化性的活性粒子，与废水中污染物分子反应降解生成CO2、H2O等其他无毒或低毒性小分子物质，该技术具有净化效率高、运行管理方便、能耗低等诸多优点被广泛应用在污水处理领域。
现有污水净化的等离子体反应器存在电极易腐蚀、使用寿命短、处理效率低等问题，处理后的污水中残留部分未能彻底分解的污染物，甚至产生恶臭异味气体，对环境造成二次污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种难降解废水的净化装置及净化方法，经过对等离子体反应器关键结构的优化改进，具有结构简单、可以模块化组装、操作方便、降解效率高、能耗低、使用寿命长、无二次污染等优点。
本发明是通过如下技术方案实现的。
一种难降解废水的净化装置，所述装置包括等离子体反应器、配水系统和出水管道;所述等离子体反应器包括至少一个等离子体反应单元，所述等离子体反应单元包括高压电极、与高压电极相连的等离子体放电板和接地板;所述等离子体放电板和所述接地板分别设置在所述等离子体反应器相对的两侧且呈面平行布置;所述配水系统设置在所述接地板一侧;所述配水系统包括进水管和进水廊道，所述进水廊道与所述等离子体反应器通过所述接地板顶部连通;所述出水管道设置在所述等离子体反应器下部。
上述技术方案中，所述等离子体反应单元设置两个以上，所述两个以上等离子体反应单元呈面平行均匀设置在所述等离子体反应器内，且位于最外侧的等离子体放电板和所述接地板分别设置在所述等离子体反应器相对的两侧;所述配水系统的进水廊道设置为并联布置的进水子廊道，所述进水子廊道与所述等离子体反应单元一一对应，且所述进水子廊道配置在所述每个等离子体反应单元的接地板侧。
上述技术方案中，所述等离子体放电板包括若干个轴向平行设置的列管。
上述技术方案中，所述列管选用套管式结构，其内部为金属材质电极管且外部为石英管。
上述技术方案中，所述若干个列管在所述等离子体放电板平面内水平或竖直均匀布置。
上述技术方案中，所述出水管道在等离子体反应器内靠近其下部设置若干个汇水口，所述汇水口设置在每一个相邻的等离子体放电板和接地板之间。
当等离子体反应单元设置一个时，一种难降解废水的净化方法包括：
将含有难降解有机污染物的废水通入配水系统，使废水通过进水廊道或进水子廊道上涌，通过溢流从接地板进入等离子体反应器，并在接地板的内壁面形成水帘;
启动高压电极，使等离子体反应单元内的等离子体放电板和接地板之间形成介质阻挡放电，激发气体和/或液体介质产生非平衡态等离子体，形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，与难降解有机污染物反应，使废水得到净化;
净化后的废水从出水管道汇集排出净化装置。
当等离子体反应单元设置两个以上时，一种难降解废水的净化方法包括：
将含有难降解有机污染物的废水通入配水系统，使废水通过进水廊道或进水子廊道上涌，通过溢流从接地板进入等离子体反应器，并在接地板的内壁面形成水帘;
启动高压电极，使每个等离子体反应单元内的等离子体放电板和接地板之间形成介质阻挡放电，激发气体和/或液体介质产生非平衡态等离子体，形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，与难降解有机污染物反应，使废水得到净化;
相邻的等离子体反应单元之间的等离子体放电板与接地板之间也形成介质阻挡放电，激发气体或液体介质产生非平衡态等离子体，进一步形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，使难降解有机污染物得到高效净化;
净化后的废水从出水管道汇集排出净化装置。
一种难降解废水的净化装置，所述装置包括等离子体反应器、配水系统和出水管道;所述等离子体反应器包括至少一个等离子体反应单元，所述等离子体反应单元包括高压电极、与高压电极相连的等离子体放电板和接地板;所述等离子体放电板和所述接地板分别设置在所述等离子体反应器相对的两侧且呈面平行布置;所述配水系统设置在所述接地板一侧;所述配水系统包括进水管和喷头组，喷头组包括若干个喷雾头，所述若干个喷雾头设置在所述接地板顶部，且沿所述接地板长度方向均匀设置;所述出水管道设置在所述等离子体反应器下部。
上述技术方案中，所述等离子体反应单元设置两个以上，所述两个以上等离子体反应单元呈面平行均匀设置在所述等离子体反应器内，且位于最外侧的等离子体放电板和所述接地板分别设置在所述等离子体反应器相对的两侧;所述配水系统的喷头组设置为并联布置的若干组，且与所述等离子体反应单元一一对应，所述每组喷头组包括若干个喷雾头，所述若干个喷雾头设置在所述每个等离子体反应单元的接地板顶部，且沿所述接地板长度方向均匀设置。
上述技术方案中，所述等离子体放电板包括若干个轴向平行设置的列管。
上述技术方案中，所述列管选用套管式结构，其内部为金属材质电极管且外部为石英管。
上述技术方案中，所述若干个列管在所述等离子体放电板平面内水平或竖直均匀布置。
上述技术方案中，喷雾头倾斜朝向所述接地板内壁面设置;所述喷雾头倾斜角为5~35°。
上述技术方案中，喷雾头倾斜朝向所述接地板内壁面设置;所述喷雾头倾斜角为5~35°。
上述技术方案中，所述出水管道在等离子体反应器内靠近其下部设置若干个汇水口，所述汇水口设置在每一个相邻的等离子体放电板和接地板之间。
当等离子体反应单元设置一个时，一种难降解废水的净化方法包括：
将含有难降解有机污染物的废水通入配水系统，使废水进入喷头组通过喷雾头喷洒到接地板内壁面，并在接地板的内壁面形成水膜;
启动高压电极，使等离子体反应单元内的等离子体放电板和接地板之间形成介质阻挡放电，激发气体和/或液体介质产生非平衡态等离子体，形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，与难降解有机污染物反应，使废水得到净化;
净化后的废水从出水管道汇集排出净化装置。
当等离子体反应单元设置两个以上时，一种难降解废水的净化方法包括：
远离等离子体反应器壁面的接地板视为中间接地板，调节等离子体反应器中间接地板上的喷头组的角度，按照废水通过喷雾头喷洒到中间接地板能够在中间接地板的两侧壁面形成水膜来设置;
将含有难降解有机污染物的废水通入配水系统，使废水进入若干个喷头组通过喷雾头喷洒到每一个等离子体反应单元的接地板，并在接地板的内壁面和/或两侧壁面形成水膜;
启动高压电极，使每一个等离子体反应单元内的等离子体放电板和接地板之间形成介质阻挡放电，激发气体和/或液体介质产生非平衡态等离子体，形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，与难降解有机污染物反应，使废水得到净化;
相邻的两个等离子体反应单元之间的等离子体放电板与接地板之间也形成介质阻挡放电，在位于等离子体反应器中间的接地板两侧都激发气体或液体介质产生非平衡态等离子体，形成包括高能电子、羟基自由基在内的强氧化性活性粒子，使难降解有机污染物得到高效净化;
净化后的废水从出水管道汇集排出净化装置。
本发明具有以下突出优点及效果：装置结构简单，可以模块化组装，占地面积小，即停即用，具有操作方便，运行稳定，接触面积大，流速快，处理效率高，能耗低，无二次污染等优点。