申请日2015.12.07
公开(公告)日2016.04.27
IPC分类号C02F1/46
摘要
本发明涉及一种非平衡等离子体处理污水的装置及方法，属于环境科学技术领域。为了克服现有污水处理方法中存在的不足，本发明提供一种利用非平衡等离子体处理污水的装置及其方法。所述的装置包括电源、导线、盛污水容器和电极板，所述的电极板的由金属或合金制备得到，其完全利用非平衡等离子体处理污水，该装置设计合理，易于制造或组装，利用该装置处理工业污水时具有处理效率高、操作方便的优点，特别适于工业上难处理污水的深度处理。
摘要附图
权利要求书
1.一种利用非平衡等离子体处理污水的装置，其包括电源、导线、盛污水容器和电极板，所述的电极板的由金属或合金制备得到，所述的装置为：
装置1：所述的装置包括电源、导线、盛污水容器、电极板、上电极，支撑杆和支座;其中电极板位于盛污水容器的底部;上电极固定在支撑杆上，支撑杆固定在支座上，上电极可以在垂直方向上下移动调节上电极尖端与污水表面之间的距离;电极板或上电极分别通过导线与电源连接;
或为装置2：所述的装置包括电源、导线、盛污水容器、电极板、污水流量阀、容器入口和容器出口;其中盛污水容器为一个污水处理槽或多个独立的污水处理槽串联得到，污水处理槽之间通过导线和电极板连接;污水流量阀位于容器入口，用于控制污水的进入量;电源通过导线与首个污水处理槽的一个电极板和最后的污水处理槽的一个电极板相连;
或为装置3：所述的装置包括电源、导线、容器、电极板、电介质材料板，污水流量阀、污水入口和雾化器，其中污水流量阀用于控制污水进入雾化器的污水量，雾化器用于将污水雾化;电介质材料板与电极板相连，用于扩大产生等离子体的处理区域，电极板通过导线与电源连接;等离子体处理后的污水落入容器中;
或为装置4：所述的装置包括电源、导线、盛污水容器、电极板、污水流量阀、污水出口和污水入口，其中在盛污水容器壁的对应面各有一块电极板，电极板通过导线与电源相连接。
2.如权利要求1所述的利用非平衡等离子体处理污水的装置，其特征在于，所述的电源的输出电压为200V-30KV，输出频率为0-100KHZ;所述电源的输出波形可以是矩形、正弦波、宽脉冲或尖脉冲中的一种。
3.如权利要求1所述的利用非平衡等离子体处理污水的装置，其特征在于，所述的装置1中盛污水容器由不导电材料制成;所述的上电极为钨棒或耐高温合金。
4.如权利要求1所述的利用非平衡等离子体处理污水的装置，其特征在于，所述的装置2中所述的电源为双脉冲电源;所述的盛污水容器为三个独立的污水处理槽串联得到。
5.如权利要求1所述的利用非平衡等离子体处理污水的装置，其特征在于，所述装置3中电介质材料板的制备材料为高介质常数的材料，所述的材料为石英、玻璃、氧化铝、氧化镁中的一种。
6.如权利要求1所述的利用非平衡等离子体处理污水的装置，其特征在于，所述装置4中盛污水容器是由电介质材料板制成。
7.一种利用权利要求1所述的装置1处理污水的方法，其特征在于，其包括如下步骤：将待处理污水置于盛污水容器中，调节上电极的尖端顶点与污水上表面距离在1-5mm之间，接通高压电源并调节施加电压为8KV，高压电源强烈放电并在水的表面产生非平衡等离子体对污水进行处理直至污水达到排放标准。
8.一种利用权利要求1所述的装置2处理污水的方法，其特征在于，其包括如下步骤：待处理污水通过容器入口排入盛污水容器，通过流量控制阀控制污水排入量，接通双脉冲电源，控制输入电压和电流使电极板附近产生微弧放电，在放电过程产生的等离子体和紫外光联合作用下对污水产生降解或分解作用，根据需要加装处理槽的数量，直至排水达到排放标准由容器出口排出。
9.一种利用权利要求1所述的装置3处理污水的方法，其特征在于，其包括如下步骤：接通电源，调节输出电压为一定值，启动雾化器并通过污水入口连续排入污水，通过流量控制阀控制污水排入量，污水通过雾化器变为污水雾滴，污水雾滴在非平衡等离子体的作用下被分解，经处理后的水滴收集在容器中，容器中的水通过装置3循环处理直至排水达到排放标准。
10.一种利用权利要求1所述的装置4处理污水的方法，其特征在于，其包括如下步骤：待处理污水通过容器入口排入盛污水容器，通过流量控制阀控制污水排入量，接通电源，调节电源输出电压，污水在等离子体的作用下被部分分解，排水达到排放标准时由容器出口排处。
说明书
一种利用非平衡等离子体处理污水的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种非平衡等离子体处理污水的装置及方法，属于环境科学技术领域。
背景技术
目前，无论生活污水处理还是工业污水处理都引起国家高度重视。处理污水的方法研究有很多，而且配备处理污水设备装置的工厂、企业也很多，产业化程度也很高。就目前来看，运用处理污水的设备无非是采用生化方法，或是化学沉降法或者是曝气法(即空气或氧气曝气法)。但是这三种处理污水的方法，都存在许多缺陷。生化方法处理污水，由于它是采用微生物处理污水，要比较长的时间才能培养出微生物，因此处理周期是数月或更长时间，而且处理后的残留物不少。化学沉降方法是采用化学凝聚剂使有机物沉淀下来清除污水中的有机物。这种方法会产生很多化学沉淀物，会产生新的污染，即二次污染。曝气法是用空气中氧或者纯氧来氧化污水中的有机物，但由于空气中氧或纯氧都是分子状态，它作用于有机物的能量很小，因此效率不高。处理污水的时间虽然比前述的生化方法要短，但是，污水处理时间也是很长。基于此，本发明提供新型采用非平衡等离子体处理污水的装置及其方法。
《等离子体技术在污水处理中的应用》一文概述了等离子体种类、特征参数、发生方法及诊断方法等，介绍了等离子体技术在污水处理中的应用，包括液相高压脉冲技术、接触辉光放电等离子体技术和微波等离子体技术，但等离子技术处理污水尚处于探索阶段，还存在物化参数在线检测困难，成本高，降解机理尚不清楚等诸多问题，目前在实际应用尚缺少相应的设施和实例可循。
发明内容
为了克服前述污水处理方法的不足，本发明提供一种利用非平衡等离子体处理污水的装置及其方法。该装置设计合理，易于制造或组装，利用该装置处理工业污水时具有处理效率高、操作方便的优点，特别适于工业上难处理污水的深度处理。本发明技术方案如下所示：
一种利用非平衡等离子体处理污水的装置，其包括电源、导线、盛污水容器和电极板，所述的电极板的由金属或合金制备得到，所述的装置为：
装置1：所述的装置包括电源、导线、盛污水容器、电极板、上电极，支撑杆和支座;其中电极板位于盛污水容器的底部;上电极固定在支撑杆上，支撑杆固定在支座上，上电极可以在垂直方向上下移动调节上电极尖端与污水表面之间的距离;电极板或上电极分别通过导线与电源连接;
或为装置2：所述的装置包括电源、导线、盛污水容器、电极板、污水流量阀、容器入口 和容器出口;其中盛污水容器为一个污水处理槽或多个独立的污水处理槽串联得到，污水处理槽之间通过导线和电极板连接;污水流量阀位于容器入口，用于控制污水的进入量;电源通过导线与首个污水处理槽的一个电极板和最后的污水处理槽的一个电极板相连;
或为装置3：所述的装置包括电源、导线、容器、电极板、电介质材料板，污水流量阀、污水入口和雾化器，其中污水流量阀用于控制污水进入雾化器的污水量，雾化器用于将污水雾化;电介质材料板与电极板相连，用于扩大产生等离子体的处理区域，电极板通过导线与电源连接;等离子体处理后的污水落入容器中;
或为装置4：所述的装置包括电源、导线、盛污水容器、电极板、污水流量阀、污水出口和污水入口，其中在盛污水容器壁的对应面各有一块电极板，电极板通过导线与电源相连接;
本发明上述所述的装置中，所述的电源的输出电压为200V-30KV，输出频率为0-100KHZ。所述电源的输出波形可以是矩形、正弦波、宽脉冲或尖脉冲。
如上所述的装置1，所述的盛污水容器由不导电材料制成;所述的上电极为钨棒或耐高温合金。如上所述的装置2，所述的电源为双脉冲电源;所述的盛污水容器为三个独立的污水处理槽串联得到。如上所述的装置3，所述电介质材料板的制备材料为高介质常数的材料，所述的材料为石英、玻璃、氧化铝、氧化镁中的一种;如上所述的装置4，所述的盛污水容器的容器壁由电介质材料制成。
一种利用上述装置1处理污水的方法，其包括如下步骤：将待处理污水置于盛污水容器中，调节上电极的尖端顶点与污水上表面距离在1-5mm之间，接通高压电源并调节施加电压为8KV，高压电源强烈放电并在水的表面产生非平衡等离子体对污水进行处理直至污水达到排放标准。
一种利用上述装置2处理污水的方法，其包括如下步骤：待处理污水通过容器入口排入盛污水容器，通过流量控制阀控制污水排入量，接通双脉冲电源，控制输入电压和电流使电极板附近产生微弧放电，在放电过程产生的等离子体和紫外光联合作用下对污水产生降解或分解作用，根据需要加装处理槽的数量，直至排水达到排放标准由容器出口排出。
一种利用上述装置3处理污水的方法，其包括如下步骤：接通电源，调节输出电压为一定值，启动雾化器并通过污水入口连续排入污水，通过流量控制阀控制污水排入量，污水通过雾化器变为污水雾滴，污水雾滴在非平衡等离子体的作用下被分解，经处理后的水滴收集在容器中，容器中的水通过装置3循环处理直至排水达到排放标准。
一种利用上述装置4处理污水的方法，其包括如下步骤：待处理污水通过容器入口排入盛污水容器，通过流量控制阀控制污水排入量，接通电源，调节电源输出电压，污水在等离子体的作用下被部分分解，排水达到排放标准时由容器出口排处。
本发明与现有技术相比，具有如下技术优势：
1)本发明所述的污水处理装置，设计高效合理，便于组配或制造，与现有的污水处理设 备相比具有成本低、处理效率高的优势。
2)本发明所述的污水处理方法中非平衡等离子体系统的平均温度不高，接近室温。但是它的每个粒子的能量很高，可达到几个或十几电子伏特，甚至更高。从而，每个粒子有足够能量打断有机物中键的结构，因而把有机物分解成单元素或者将有机物降解。因此，利用非平衡等离子体系统中每个粒子能量很高的特性，就可以高效处理污水或者处理废气，其与传统的污水处理方法相比能耗更低，处理效率更高，特别适用于在工业印染污水的处理。
