CN101081707A - 利用水合电子和多频波处理废水的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种废水处理***，包括：具有通过施加高电压和高频脉冲功率而发射电子和自由基的针式电极的活性电子发生器；具有安装在其上的用于发射和激活大量高电压和高频率的脉冲式电子、离子和自由基的多个针和多个对应的板的水合电子发生器；具有用于将由活性电子发生器和水合电子发生器产生的离子、电子和自由基鼓泡至废水中的循环泵和循环管等的反应池；连接在活性电子发生器与扩散器之间，以将从活性电子发生器输出的电子和自由基导入至在此循环废水的扩散器中的T形文丘里管；以及浸在反应池内用于产生多频波以使水合电子和自由基与存在于反应池的废水中的污染物进行氧化还原反应的多频波发生器。

Description

利用水合电子和多频波处理废水的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种废水处理***，该***用于利用水合电子和自由基分解和氧化废水中的难处理物质，更具体地，本发明涉及利用水合电子和多频波的废水处理***，其中通过高压脉冲型放电产生水合电子和自由基，所产生的电子和自由基混入废水中并流入反应槽，并且提供了多频波发生器以促进水合电子和自由基针对废水中的污染物的氧化还原反应。

背景技术

通常，废水处理技术可分为生物处理、化学处理、物理和机械处理等。

根据一般的概念，一次处理是指物理和机械处理等，而二次处理是指化学处理和生物处理。此外，三次处理是指包括以上所有物理、化学和生物处理在内的高级处理。

上述生物处理包括活性污泥法、接触反应池、厌氧消化法、氧化塘或稳定塘等。化学处理则利用中和、凝聚和沉淀、离子交换、和化学氧化。

上述物理和机械处理包括增压法、薄膜分离法、吸附法、物理沉淀和臭氧氧化法等。

作为一种特定的废水处理技术，高度氧化法(AOP)越来越普及，其为一种利用氧化和还原反应处理废水中的污染物的典型的物理和机械处理技术。

上述高度氧化法通常包括利用化学品的芬顿(Fenton)氧化法、利用臭氧的臭氧氧化法以及超声波技术。每一种技术在处理难处理的废水中均具有其自身的性能，但也具有许多缺点。

例如，利用化学品的芬顿氧化法会增加维持成本，并且由于化学品的使用而产生了二次污染源。利用臭氧的臭氧氧化法与其臭氧生产效率相比要花费较高的电费，而且需要后处理设施和安全控制。

此外，其它技术包括利用超声波、紫外线或电子束等的废水处理。然而，由于在效率和操作方面的困难和问题，这些技术还没有直接在现场实施。

因此，存在对用于以高效率处理废水的经济有效的技术的需求，同时易于维护，不会产生二次污染源。

发明内容

因此，针对现有技术中出现的上述问题而作出本发明，本发明的目的在于提供一种利用水合电子和多频波的废水处理***，在该***中，产生能对难处理的物质进行处理的水合电子和自由基，并且设置多频波发生器以产生用于激活水合电子和自由基的多频波，从而使得能够通过氧化还原反应处理污染物。

本发明的另一目的在于提供一种利用水合电子和多频波的废水处理***，在该***中，几乎不会通过针对废水中的污染物直接鼓泡水合电子的还原反应和通过涉及OH自由基的氧化反应等而形成二次污染源。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种利用水合电子和多频波处理废水的设备，该设备包括：活性电子发生器，该活性电子发生器具有通过施加高电压和高频脉冲功率而发射电子和自由基的针式电极；水合电子发生器，该水合电子发生器具有安装在其上的多个针和多个对应的板，用于发射和激活大量高电压和高频率的脉冲式电子、离子和自由基；反应池，该反应池具有循环泵和循环管等，用于将由活性电子发生器和水合电子发生器产生的离子、电子和自由基鼓泡至废水中；T形文丘里管，该T形文丘里管连接在活性电子发生器与扩散器之间，以将从所述活性电子发生器输出的电子和自由基导入至在此循环废水的扩散器中；以及多频波发生器，该多频波发生器浸在反应池内，用于产生多频波，以使水合电子和自由基与存在于反应池的废水中的污染物进行氧化还原反应。

此外，所述水合电子发生器可以由具有高导电性的金或铜形成。

此外，反应池还可以设置有水合电子鼓风机，该鼓风机安装在水合电子发生器的输出末端处，以便于输送从所述水合电子发生器输出的电子和自由基。

此外，反应池可以设置有多个活性电子鼓风机，该鼓风机安装在所述活性电子发生器的输出末端处，以便于输送从所述活性电子发生器输出的电子和自由基。

此外，所述设备还可包括：反应凝聚池，该反应凝聚池用于加入并搅拌用于除去污染物的化学品；沉淀池，该沉淀池用于沉淀经搅拌的废水并除去污泥；以及过滤池，该过滤池用于过滤通过沉淀池的优质水，上述各池在所述反应池的后端彼此连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种利用水合电子和多频波处理废水的方法，该方法包括以下步骤：由水合电子发生器产生水合电子和离子以及自由基；将水合电子和自由基传送至含有废水的反应池中；利用水合电子鼓风机将水合电子和离子鼓泡至废水中；利用多频波发生器向反应池内提供多频波，从而激活水合电子；和通过水合电子和离子以及自由基的氧化还原反应净化废水。

此外，该方法还可以包括以下步骤：用泵使废水自循环；以及将活性电子供应到循环的废水中。

附图说明

本发明的上述和其它目的、特征和优点由以下结合附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述中将显而易见，在附图中：

图1为说明根据本发明的用于处理废水的设备的总图；

图2显示了本发明的氧化池的详细情况；

图3显示了本发明的文丘里管的详细情况；

图4为本发明的水合电子发生器的正视图；

图5为本发明的水合电子发生器的平面图；

图6显示了构成本发明的水合电子发生器的针板的详细情况；和

图7显示了根据本发明的用于处理废水的操作程序。

具体实施方式

以下，将参考附图详细描述本发明的实施方式。应指出的是，在全部附图中，相同的附图标记指代相同的部件。在说明书中，省略了对已知特征和技术的详细描述，以避免不必要地使本发明含糊不清。

图1为说明根据本发明的用于处理废水的设备的总图。图2显示了本发明的氧化池的详细情况。图3显示了本发明的文丘里管的详细情况。图4为本发明的水合电子发生器的正视图。图5为本发明的水合电子发生器的平面图。图6显示了构成本发明的水合电子发生器的针板的详细情况。

本发明的主要组成部分包括氧化池100、反应凝聚池200、沉淀池300以及过滤池400。具体地，氧化池100由水合电子发生器110、活性电子发生器120、反应池130、多频波发生器、水合电子鼓风机150以及活性电子鼓风机160构成。

以下，将更加详细地说明本发明的一个核心部件，即氧化池100。

水合电子发生器110包括多个面板式板111，在其一侧的端部处形成多个针112。两个板111形成一对。

此外，电压源113通过线路114向板111施加高电压，使得从针112发射大量高电压和高频率的脉冲式电子、离子和自由基。

为此目的，板111由具有良好导电性的金或铜形成。实际上，考虑到生产成本，可经济地使用铜。

施加至板111上的可以是正电压或负电压，以发射与废水中的污染物反应的电子或空穴。如果污染物富含正离子，则产生负电荷。如果富含负离子，则产生正电荷。

简而言之，水合电子是指水中的电子。水合电子被水分子所包围。通过照射X射线或紫外线可以容易地产生水合电子。在阳光强烈的夏天，水合电子存在的最高浓度可达每升水10⁹个。

在废水处理中很少利用水合电子。这是因为由于其主要机理是供电子还原反应，从而与羟基自由基(OH)相比其对有机物质的典型分解速度慢300倍。

此外，水合电子具有提供还原反应的强还原电势，其给出电子。因此，应理解利用水合电子对有机物质的分解应认为是通过还原反应进行的分解。

在上述活性电子发生器120中，板状正电极121与针状负电极对置。将由负电极122输出的电子束辐射到污染物的水溶液中，以在短时间内破坏水分子或改变其结构，并最终引发各种快速反应。

即，水分子与加速的高能电子碰撞，然后被破坏以形成各种形式的自由基。这些自由基作用于有机溶解物，并引起一系列的反应，从而分解污染物的分子。

反应池130为暂时存储废水的多边形容器。反应池130包括循环泵170和扩散器180，该扩散器180能够将离子和电子从活性电子发生器120和水合电子发生器110导入能够出现鼓泡作用的废水中。

为了将从活性电子发生器120发射的电子和自由基供应到扩散器180，可以连接T形文丘里管190。该文丘里管190增加了流速，使得从活性电子发生器120输出的电子和自由基能被平稳地吸入到扩散器中。

多频波发生器140是浸入到反应池130中的一个部件，并产生具有不同波形的多个频率。换言之，多频波发生器140提供对应于污染物的各种频率，并利用共振效应将污染物氧化。

即，多个波形以叠加的方式输出，以产生与各种污染物对应的频率。因而，污染物由于与其频率匹配的共振效应而被破坏。

另一方面，连接到反应池130后端上的还有：反应凝聚池200、沉淀池300以及过滤池400。将用于除去污染物的化学品添加到反应凝聚池200中并在其中搅拌。在沉淀池330中，使经搅拌的废水沉淀，从而形成污泥，然后将污泥除去。通过沉淀池300的优质水流过过滤池400，从而完成了废水处理。

以下将说明本发明的操作。

根据本发明，水合电子发生器110向反应池供应水合电子。活性电子发生器120向循环的废水提供电子和自由基。浸入反应池130中的多频波发生器140提供各种频率，以快速氧化或还原反应池130内部的废水，从而除去污染物。

为此目的，首先在水合电子发生器110上施加高电压，使得形成在板111上的针112发射水合电子。水合电子通过水合电子鼓风机150流入反应池的底板。

水合电子鼓风机150呈圆筒管状。在水合电子鼓风机的下端部安装有推进器以强行扰动水合电子，使其进入反应池130。

此外，循环泵170起到了迫使废水循环通过连接到反应池130下端的扩散器180的功能。活性电子发生器120通过文丘里管190连接到扩散器180的一端。因此，在废水循环过程中，将由高电压产生的活性电子供应到废水中，从而使废水中的污染物发生氧化还原反应。

具有由活性电子发生器120供应的活性电子的废水通过活性电子鼓风机160反复循环至反应池130的内部。

此外，多频波发生器140浸在反应池130的下部。多频波发生器140向废水中的污染物施加各种不同波形的频率，引起共振效应，从而促进污染物的氧化。

与采用超声波以仅剥去污染物的超声波清洁器类似，多频波发生器140向污染物发射多种频率，然后可除去污染物。

因此，在本发明中，共同操作水合电子发生器110、活性电子发生器120以及多频波发生器140以提供水合电子、活性电子以及多个频率，从而通过氧化还原反应除去废水中所存在的污染物。

此外，必要时，在氧化池100的后面还安装反应凝聚池200、沉淀池300和过滤池400，从而使得能更加完全地除去和排出废水中的污染物。

图7总结了根据本发明用于处理废水的操作规则。

一种利用水合电子和多个频率处理废水的方法包括以下步骤：由水合电子发生器产生水合电子和离子、以及自由基(S100)；将水合电子和自由基传送到含有废水的反应池中(S200)；利用水合电子鼓风机将水合电子和离子鼓泡至废水中(S300)；利用多频波发生器向反应池内部提供多频波，从而激活水合电子(S400)；通过水合电子和离子以及自由基的氧化还原反应净化废水(S500)；利用泵使废水自循环(S600)；和将活性电子供应到循环的废水中(S700)。

如上所述，在根据本发明的利用水合电子和多频波的废水处理***中，离子和自由基被激活并保持在激活状态。将它们形成为直接与废水中的污染物反应的水合电子。因此，以经济的方式使废水处理的效率最大化。本发明的***能够应用于生活废水、污水和工业废水以及诸如沥滤污水、畜牧废水和食品废水等难处理的废水的处理。

此外，可以设置电控***以简化操作。可以降低安装和维持成本。大规模和小规模的废水处理均可应用。

尽管已经参考特定的示例性实施方式描述了本发明，但本发明并不限于这些实施方式，而是仅由所附权利要求限定。应当理解，在不偏离本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员能够改变或改进该实施方式。

Claims (7)

1.一种利用水合电子和多频波处理废水的设备，该设备包括：

活性电子发生器，所述活性电子发生器具有通过施加高电压和高频脉冲功率而发射电子和自由基的针式电极；

水合电子发生器，所述水合电子发生器具有安装在其上的多个针和多个对应的板，用于发射和激活大量高电压和高频率的脉冲式电子、离子和自由基；

反应池，所述反应池具有循环泵和循环管等，用于将由所述活性电子发生器和所述水合电子发生器产生的离子、电子和自由基鼓泡至废水中；

T形文丘里管，所述T形文丘里管连接在所述活性电子发生器与扩散器之间，以将从所述活性电子发生器输出的电子和自由基导入至在此循环废水的扩散器中；和

多频波发生器，所述多频波发生器浸在所述反应池内，用于产生多频波，以使水合电子和自由基与存在于所述反应池的废水中的污染物进行氧化还原反应。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述水合电子发生器由具有高导电性的金或铜形成。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述反应池还设置有水合电子鼓风机，所述水合电子鼓风机安装在所述水合电子发生器的输出末端处，以便于输送从所述水合电子发生器输出的电子和自由基。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述反应池设置有多个活性电子鼓风机，所述活性电子鼓风机安装在所述活性电子发生器的输出末端处，以便于输送从所述活性电子发生器输出的电子和自由基。

5.如权利要求1所述的设备，其中所述设备还包括：反应凝聚池，所述反应凝聚池用于加入并搅拌用于除去污染物的化学品；沉淀池，所述沉淀池用于沉淀经搅拌的废水并除去污泥；以及过滤池，所述过滤池用于过滤通过所述沉淀池的优质水，上述各池在所述反应池的后端彼此连接。

6.一种利用水合电子和多频波处理废水的方法，该方法包括以下步骤：

由水合电子发生器产生水合电子和离子以及自由基；

将水合电子和自由基传送到含有废水的反应池中；

利用水合电子鼓风机将水合电子和离子鼓泡至废水中；

利用多频波发生器向反应池内提供多频波，从而激活水合电子；和

通过水合电子和离子以及自由基的氧化还原反应净化废水。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述方法还包括以下步骤：利用泵使废水自循环；和将活性电子供应到所述循环的废水中。

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