[发明专利]用于饮用水安全消毒的脉冲等离子体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于饮用水安全消毒的装置，属于环境技术和水处理领域。

背景技术

近年来我国饮用水水源的污染日益加剧和恶化，给人类的健康带来了较大的危害。目前大部分水厂净水工艺还停留在“絮凝-沉淀-过滤-氯消毒”的传统工艺上，主要以去除水中浊度、悬浮物、色度、病源菌为目的，对水中的病原菌和有机物尤其是溶解性有机物不能有效去除。有机物的存在，一方面在加氯消毒的过程中会与氯反应，生成消毒副产物(DBPs)，如三卤甲烷(THMs)，卤乙酸(HAAs)等，这些物质都被证实或疑为致癌、致畸、致突变的三致物质；另一方面为管道中的异养微生物提供了营养基质，容易导致微生物在管网中繁殖并在管壁形成生物膜，造成饮用水在管网中的二次污染。

液电脉冲技术一般采用高压脉冲电源形成等离子体，集高能电子辐射、湿式氧化、化学氧化、光催化氧化等高级氧化技术于一体，系统不需辅以外加氧化剂，高温高压或是外加光源等技术手段，是一种全新概念的处理技术。脉冲等离子体液相放电过程同时具有物理效应和化学效应，物理效应可形成紫外光和冲击波，其强度由放电能量决定，化学效应主要促使活性物质的形成，如OH·、H₂O₂，O₃等。因此，脉冲放电等离子体技术可利用放电形成的紫外光、冲击波以及活性自由基，形成高能电子、紫外线、臭氧等多因素协同作用，增强处理效果。但是饮用水中细菌的浓度很低，脉冲等离子放电产生的活性物质和能量的利用率不高。而且，普通的液电反应器放大困难，很难适用于大通量水处理场合。

发明内容

本发明的目的是提供一种能充分利用脉冲等离子体放电过程中产生的活性物质，对大通量饮用水进行安全消毒的脉冲等离子体催化装置。

本发明的用于饮用水安全消毒的脉冲等离子体反应装置，包括放电反应器，放电反应器内垂直安装的锯齿形针电极和板电极，在针电极和板电极的下方安装有曝气管阵，针电极和板电极分别与脉冲电源的正极和负极相连，放电反应器壳体上设有出水口和进水口，反应器的盖上有孔，放电反应器的出水口经第一流量计与储水槽的进水口相连，放电反应器的进水口经第二流量计与储水槽的出水口相连，曝气管阵经第三流量计与风机相连。

处理饮用水时，先打开第三流量计和气泵，调节气速向放电反应器曝气管通气。气流稳定后往储水槽内装入待处理水，打开第一、第二流量计和水泵，将储水槽中的水注入放电反应器，此过程中需不断补充储水槽中的水，以避免被水泵吸干而导致水泵空转。当气体流量和水流量都稳定后，停止往储水槽内补充水，打开电源，开始放电。处理后的水从反应器出水口流出，储水槽中的水经放电反应器循环处理，实现安全消毒，气体从反应器盖上的孔流出。本发明装置是利用脉冲等离子放电产生的非热等离子体对饮用水消毒。利用脉冲等离子体液相放电过程的物理效应和化学效应，物理效应可形成紫外光和冲击波，其强度由放电能量决定，化学效应主要促使活性物质的形成，如OH·、H₂O₂，O₃等。物理效应和化学效应协同作用，有效杀灭饮用水中低浓度细菌。

本发明装置结构简单，操作简便，运行成本低，能大幅度提高活性物质的产率和利用率，增强饮用水杀菌、除藻效果。本发明适用于大通量饮用水杀菌，处理量可达一吨每小时。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明。

参照图1，本发明的用于饮用水安全消毒的脉冲等离子体反应装置，包括放电反应器8，放电反应器内有垂直安装的锯齿形针电极8-1和板电极8-2，在针电极和板电极的下方安装有曝气管阵7，针电极和板电极分别与脉冲电源1的正极和负极相连，放电反应器8壳体上设有出水口和进水口，反应器的盖上有孔，放电反应器的出水口经第一流量计2与储水槽9的进水口相连，放电反应器的进水口经第二流量计3与储水槽9的出水口相连，曝气管阵7经第三流量计4与风机5相连。

放电反应器8壳体为聚乙烯绝缘材料，锯齿形针电极8-1和板电极8-2分别是不锈钢材料制备而成。