CN111559789A - 一种旋转螺旋鼓泡介质阻挡放电污染物处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋转螺旋鼓泡介质阻挡放电污染物处理装置，其特征在于：包括水箱和旋转螺旋体；所述水箱排水口与排水管连接，进水口与进水管连接，接地电极接地；所述旋转螺旋体接口端进气口与进气管连接，高压电极与高压电源连接；所述旋转螺旋体通过轴承固定在水箱内部，位置固定但可以转动，旋转螺旋体接口端在水箱外部，通过皮带与电机连接，从而带动整个旋转螺旋体旋转；所述旋转螺旋体表面有若干微孔道，内部包裹螺旋状高压电极棒，工作时微孔道既是曝气区域又是放电区域。本发明可实现放电时增大气液接触面积，提高传质效率，高效处理污染物。

Description

一种旋转螺旋鼓泡介质阻挡放电污染物处理装置
技术领域
本发明属于污染物处理技术领域，具体为一种旋转螺旋鼓泡介质阻挡放电污染物处理装置。
背景技术
环境问题是人类发展所急需解决的关键问题之一，其中最迫切的是如何治理水资源所遭受的严重污染。对易降解污水的治理方法已较成熟，处理效果也较好，但是对由冶金电镀、纺织印染、化工制药、石油/煤化工等行业所排放的高浓度、难降解废水的高效处理方法还亟待研究。目前，国内外学者多采用高级氧化技术来处理这些高浓度有机污水，并通过理论和实验验证了该技术的有效性，使它逐渐成为当下全球水处理技术的研究热点。
物质处于不同的温度范围或粒子处于不同的能量范围时将会呈现出不同的聚集态。一般认为，等离子体是区别于传统固体、液体和气体的第四类物质聚集态。天然等离子体广泛存在于浩瀚宇宙之中，实际上宇宙中99%的物质都是以等离子体状态存在的。等离子体第四物态的概念是英国物理学家Crockes在1879年提出的，但直到1928年美国化学家Langmuir才首次采用“plasma”表示辉光放电产生的电离气体，最早传到中国时“plasma”被翻译为“电浆”,后来才改为“等离子体”。
在高级氧化技术中，等离子体水处理技术是目前的关注焦点。它集高能电子辐射、臭氧氧化和紫外光分解等作用于一体，可以得到较好的处理效果。目前在水处理中产生等离子体主要采用介质阻挡放电、滑动弧放电、电晕放电、辉光放电和射频微波放电等。
介质阻挡放电是一种产生低温等离子体的有效方式，具体指有绝缘介质***放电空间的一放电形式。介质阻挡放电可以在高压和常压下进行稳定均匀的放电，因为介质阻挡放电同时具有电晕放电和辉光放电的特点，并且，介质阻挡放电的电子密度较高。与其它放电形式相比较，介质阻挡放电形式的装置成本较低，并且，能量利用率较高本较低，并且，能量利用率较高。
目前已经有多型等离子体反应装置被研发应用于水处理，但在传质和提升放电效率等方面，仍然存在诸多难以克服的缺陷。如何兼顾放电效率的提升与传质的加强，从而提升整体处理效率，增加经济效益，成为等离子体反应装置的发展方向。
发明内容
鉴于现有技术中存在上述的一个或多个缺陷，本发明提供了一种旋转螺旋鼓泡介质阻挡放电污染物处理装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种旋转螺旋鼓泡介质阻挡放电污染物处理装置，其特征在于：包括水箱（1）和旋转螺旋体（8）； 所述水箱（1）进水口（2）与进水管连接，排水口（3）与排水管连接，地电极（6）接地； 所述旋转螺旋体（8）通过轴承（7）与空心轴承（10）与水箱（1）连接，旋转螺旋体（8）的位置固定，但可以旋转；所述旋转螺旋体（8）内含螺旋电极棒（9），螺旋电极棒（9）形状与旋转螺旋体（8）一致，但直径略小；螺旋状电极棒（9）一端穿过空心轴承（10）进入到旋转接口端（11）内，且螺旋状电极棒（9）在旋转接口端（11）内形状为圆柱体；旋转接口端（11）外有皮带轮（12），通过皮带与外接电机连接，从而带动旋转接口端（11）、螺旋电极棒（9）和旋转螺旋体（8）转动；旋转接口端（11）通过轴承2（14）与固定接口端（15）连接，固定接口端（15）内螺旋状电极棒（9）通过导电轴承（13）与高压电极接口（5）连接，高压电极接口（5）与高压电源高压极连接；固定接口端（15）进气口（4）与进气管道连接。
采用上述方案，在工作时，外接电机通过皮带带动旋转接口端（11）转动，旋转接口端（11）通过空心轴承（10）带动旋转螺旋体（8）和螺旋电极棒（9）运动；处理液体通过进水口（2）进入到水箱（2）内，先淹没接地的地电极（6）再淹没旋转螺旋体（8），最后由排水管（3）排出；进气口（4）与进气管道连接，气体通过固定接口端（15）和旋转接口端（11）进入到旋转螺旋体（8）内，并通过旋转螺旋体（8）上的微孔道向水箱内液体曝气；螺旋电极棒（9）通过高压电极接口（5）和外接高压电源高压极连接，螺旋电极棒（9）被绝缘介质阻挡且通过旋转螺旋体（8）上的微孔道对水箱（1）液体放电，其工作特点分析如下：
第一，由于旋转螺旋体（8）的设置，处理液体受到其转动的扰动。
第二，经螺旋电极棒（9）放电形成等离子体产生大量的活性物质，这些活性物质通过旋转螺旋体（8）上的微孔道曝气进入到处理液体中。
第三，由于旋转螺旋体（8）的扰动和曝气作用，进一步加速了放电产生的活性物质的均匀、快速扩散。
第四，由于在放电时，螺旋电极棒（9）经绝缘介质阻挡，避免了火花放电，得到了均匀稳定的等离子体，且放电过程在经绝缘介质阻挡后具有脉冲延时短、适用电压频率范围宽以及适应性强等优点。
第五，由于进气口（4）的设置，可以使反应器中的等离子体在不同气象组分中产生，从而生成不同的活性物质以应对不同的处理环境。
第六，由于放电区域在液体附近，直接与水接触，使得放电能够得到及时的冷却，使得装置能够长期稳定的运行。
进一步地，所述螺旋状电极棒（9）采用圆柱型片状、网状导电材料；其外表面包裹一层绝缘介质，可采用陶瓷、石英玻璃、聚四氟乙烯材质中的任一种。
进一步地，所述旋转螺旋体（8）可采用陶瓷、石英玻璃、聚四氟乙烯材质中的任一种；其外表面包含若干直径100微米的孔道。
进一步地，空心轴承（10）可采用孔板，以保证气体可以顺畅通过。
进一步地，高压电极接口（5）需采用刚性材料，同时外部需有足够厚的绝缘层。
进一步地，导电轴承（13）需采用导电材料，满足高压导电要求，同时外部需要有足够厚的绝缘层。
优选地，固定接口端（15）底部可设置固定支架，防止旋转接口端（11）转动时其发生旋转，水箱（1）底部可设置减震支架，减轻因旋转带来的震动。
本发明的有益效果：
第一，由于旋转螺旋体（8）的设置，处理液体受到其转动的扰动。
第二，经螺旋电极棒（9）放电形成等离子体产生大量的活性物质，这些活性物质通过旋转螺旋体（8）上的微孔道曝气进入到处理液体中。
第三，由于旋转螺旋体（8）的扰动和曝气作用，进一步加速了放电产生的活性物质的均匀、快速扩散。
第四，由于在放电时，螺旋电极棒（9）经绝缘介质阻挡，避免了火花放电，得到了均匀稳定的等离子体，且放电过程在经绝缘介质阻挡后具有脉冲延时短、适用电压频率范围宽以及适应性强等优点。
第五，由于进气口（4）的设置，可以使反应器中的等离子体在不同气象组分中产生，从而生成不同的活性物质以应对不同的处理环境。
第六，由于放电区域在液体附近，直接与水接触，使得放电能够得到及时的冷却，使得装置能够长期稳定的运行。
第七，本发明既可用于废水处理，也可用于废气处理，还可以实现废水和废气的同步处理，且对污染物无选择性，处理能力灵活。
附图说明
图1是本发明的总体示意图。
图2是本发明的接口端示意图。
图3是本发明的旋转螺旋体示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例：参见图1：一种旋转螺旋鼓泡介质阻挡放电污染物处理装置，其特征在于：包括水箱（1）和旋转螺旋体（8）；
所述水箱（1）进水口（2）与进水管连接，排水口（3）与排水管连接，地电极（6）接地； 所述旋转螺旋体（8）通过轴承（7）与空心轴承（10）与水箱（1）连接，旋转螺旋体（8）的位置固定，但可以旋转；
所述旋转螺旋体（8）内含螺旋电极棒（9），螺旋电极棒（9）形状与旋转螺旋体（8）一致，但直径略小；螺旋状电极棒（9）一端穿过空心轴承（10）进入到旋转接口端（11）内，且螺旋状电极棒（9）在旋转接口端（11）内形状为圆柱体；
旋转接口端（11）外有皮带轮（12），通过皮带与外接电机连接，从而带动旋转接口端（11）、螺旋电极棒（9）和旋转螺旋体（8）转动；旋转接口端（11）通过轴承2（14）与固定接口端（15）连接，固定接口端（15）内螺旋状电极棒（9）通过导电轴承（13）与高压电极接口（5）连接，高压电极接口（5）与高压电源高压极连接；固定接口端（15）进气口（4）与进气管道连接。
进一步地，所述螺旋状电极棒（9）采用圆柱型片状、网状导电材料；其外表面包裹一层绝缘介质，可采用陶瓷、石英玻璃、聚四氟乙烯材质中的任一种。
进一步地，所述旋转螺旋体（8）可采用陶瓷、石英玻璃、聚四氟乙烯材质中的任一种；其外表面包含若干直径100微米的孔道。
进一步地，空心轴承（10）可采用孔板，以保证气体可以顺畅通过。
进一步地，高压电极接口（5）需采用刚性材料，同时外部需有足够厚的绝缘层。
进一步地，导电轴承（13）需采用导电材料，满足高压导电要求，同时外部需要有足够厚的绝缘层。
优选地，固定接口端（15）底部可设置固定支架，防止旋转接口端（11）转动时其发生旋转，水箱（1）底部可设置减震支架，减轻因旋转带来的震动。
另外，该进水口（2）前可安装供水设备，该进气口（4）前可安装供气设备，该皮带轮（12）可通过皮带与电机连接。
发明在工作时，外接电机通过皮带带动旋转接口端（11）转动，旋转接口端（11）通过空心轴承（10）带动旋转螺旋体（8）和螺旋电极棒（9）运动，转速维持在60r/min；处理液体通过进水口（2）进入到水箱（2）内，先淹没接地的地电极（6）再淹没旋转螺旋体（8），最后由排水管（3）排出；进气口（4）与进气管道连接，气体通过固定接口端（15）和旋转接口端（11）进入到旋转螺旋体（8）内，并通过旋转螺旋体（8）上的微孔道向水箱内液体曝气；螺旋电极棒（9）通过高压电极接口（5）和外接高压电源高压极连接，螺旋电极棒（9）被绝缘介质阻挡且通过旋转螺旋体（8）上的微孔道对水箱（1）液体放电，其工作特点分析如下：
第一，由于旋转螺旋体（8）的设置，处理液体受到其转动的扰动。
第二，经螺旋电极棒（9）放电形成等离子体产生大量的活性物质，这些活性物质通过旋转螺旋体（8）上的微孔道曝气进入到处理液体中。
第三，由于旋转螺旋体（8）的扰动和曝气作用，进一步加速了放电产生的活性物质的均匀、快速扩散。
第四，由于在放电时，螺旋电极棒（9）经绝缘介质阻挡，避免了火花放电，得到了均匀稳定的等离子体，且放电过程在经绝缘介质阻挡后具有脉冲延时短、适用电压频率范围宽以及适应性强等优点。
第五，由于进气口（4）的设置，可以使反应器中的等离子体在不同气象组分中产生，从而生成不同的活性物质以应对不同的处理环境。
第六，由于放电区域在液体附近，直接与水接触，使得放电能够得到及时的冷却，使得装置能够长期稳定的运行。
本发明具有三种工作状态：
第一种，只处理有机废水；该状态也是本装置的主要工作状态；首先从进水口（2）通入废水，再从进气口（4）通入气体，再打开电机使旋转螺旋体（8）开始旋转，当废水先淹没接地的地电极（6）再淹没旋转螺旋体（8），并且旋转螺旋体（8）上的微孔道开始曝气时，打开高压电源开始放电处理，废水最后由排水口（3）流出，可长期稳定运行。
第二种，只处理有机废气；首先从进水口（2）通入自来水，再从进气口（4）通入废气，再打开电机使旋转螺旋体（8）开始旋转，当自来水先淹没接地的地电极（6）再淹没旋转螺旋体（8），并且旋转螺旋体（8）上的微孔道开始曝气时，打开高压电源开始放电处理，自来水由排水口（3）流出，可长期稳定运行。
第三种，废水和废气同步处理；首先从进水口（2）通入废水，再从进气口（4）通入废气，再打开电机使旋转螺旋体（8）开始旋转，当废水先淹没接地的地电极（6）再淹没旋转螺旋体（8），并且旋转螺旋体（8）上的微孔道开始曝气时，打开高压电源开始放电处理，废水由排水口（3）流出，可长期稳定运行。
因此，本发明既可用于废水处理，也可用于废气处理，还可以实现废水和废气的同步处理。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.本发明公开了一种旋转螺旋鼓泡介质阻挡放电污染物处理装置，其特征在于：包括水箱（1）和旋转螺旋体（8）；
所述水箱（1）进水口（2）与进水管连接，排水口（3）与排水管连接，地电极（6）接地； 所述旋转螺旋体（8）通过轴承（7）与空心轴承（10）与水箱（1）连接，旋转螺旋体（8）的位置固定，但可以旋转；
所述旋转螺旋体（8）内含螺旋电极棒（9），螺旋电极棒（9）形状与旋转螺旋体（8）一致，但直径略小；螺旋状电极棒（9）一端穿过空心轴承（10）进入到旋转接口端（11）内，且螺旋状电极棒（9）在旋转接口端（11）内形状为圆柱体；
旋转接口端（11）外有皮带轮（12），通过皮带与外接电机连接，从而带动旋转接口端（11）、螺旋电极棒（9）和旋转螺旋体（8）转动；旋转接口端（11）通过轴承2（14）与固定接口端（15）连接，固定接口端（15）内螺旋状电极棒（9）通过导电轴承（13）与高压电极接口（5）连接，高压电极接口（5）与高压电源高压极连接；固定接口端（15）进气口（4）与进气管道连接。
2.如权利要求1所述的一种旋转螺旋鼓泡介质阻挡放电污染物处理装置，其特征在于：所述螺旋状电极棒（9）采用圆柱型片状、网状导电材料；其外表面包裹一层绝缘介质，可采用陶瓷、石英玻璃、聚四氟乙烯材质中的任一种。
3.如权利要求1所述的一种旋转螺旋鼓泡介质阻挡放电污染物处理装置，其特征在于：所述旋转螺旋体（8）可采用陶瓷、石英玻璃、聚四氟乙烯材质中的任一种；其外表面包含若干直径100微米的孔道。
4.如权利要求1所述的一种旋转螺旋鼓泡介质阻挡放电污染物处理装置，其特征在于：空心轴承（10）可采用孔板，以保证气体可以顺畅通过。
5.如权利要求1所述的一种旋转螺旋鼓泡介质阻挡放电污染物处理装置，其特征在于：高压电极接口（5）需采用刚性材料，同时外部需有足够厚的绝缘层。
6.如权利要求1所述的一种旋转螺旋鼓泡介质阻挡放电污染物处理装置，其特征在于：导电轴承（13）需采用导电材料，满足高压导电要求，同时外部需要有足够厚的绝缘层。
7.如权利要求1所述的一种旋转螺旋鼓泡介质阻挡放电污染物处理装置，其特征在于：固定接口端（15）底部可设置固定支架，防止旋转接口端（11）转动时其发生旋转，水箱（1）底部可设置减震支架，减轻因旋转带来的震动。
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