[发明专利]脉冲放电等离子体水处理方法及装置

说明书

本发明属于电工技术和环境工程学相结合的一种脉冲放电等离子体水处理方法及装置。

现有技术中对废水处理的方法很多，例如有物理方法、生物方法、化学方法、电处理方法等等。利用超窄高压脉冲获得低温非平衡等离子体的技术是近年来刚出现的一项新技术，并首先被应用在环境保护技术上。日本、美国、意大利等国都在试验用该项技术对排放的工业废气进行脱硫，脱硝等净化处理，但尚未对利用这种非平衡等离子体进行水处理方面有过研究或报道。另一方面，在水中进行脉冲放电杀菌的研究，在日本和国内都有人做过。它是利用微秒级的脉冲，利用电击及放电产生的水中冲击波破坏细胞，使细胞变形以杀死水中的细菌或真菌，但不可能改变水中有害物质的化学成份。而且，现有的放电水处理技术如脉冲电解法（电压最高为数百伏）及脉冲放电水缍效应等都是在水中进行放电，尚未见有本发明所提出的利用水、气组合体中的气中高压（数万伏）放电来处理水的方法。

本发明的目的是借鉴脉冲放电等离子净化工业排气原理，首创一种直接与水接触的脉冲放电等离子体水处理方法及其装置。使其达到对水除臭、脱色和杀菌的净化效果。

本发明所述的水处理方法，是使连续流动的水雾或水膜流经超窄高压脉冲放电极板之间，利用上升时间极短（纳秒级，脉宽为数百纳秒至微秒，幅值为数万伏）的超窄高压脉冲重复地施加于极不均匀电场的电极系统上，产生重复的脉冲电晕放电，获得电子温度很高而离子温度很低的非平衡等离子体。使对流经电极板之间的被处理水造成既有臭氧作用，又有紫外线照射作用，又有电流直接通过水的作用，又有放电等离子体中高速电子的轰击作用，又有放电等离子体中活性自由基作用的综合处理环境。在这种环境下，当被处理水在电极板间经过足够长的距离之后，所排放出的水即可达到除臭、脱色和杀菌的效果。因此电极板的总长度应足够长，若不够长则可利用多个本发明所说的水处理装置串联使用，以满足电极板总长度的需要和解决本发明所说的水处理装置的设置空间和制造工艺等问题。在本发明所说的水处理装置的出口处，还可设置有过滤因经脉冲放电等离子体处理后水中杂物的装置。

本发明所述的水处理装置，是由超窄高压脉冲电源与放电极板等部分组成，放电极板是由两块或两块以上的阴、阳极电极对组成，阳极电极1是由若干平行电极丝组成，阴极电极2可由整块的金属板或网状金属板组成，阴、阳极电极相互间隔安置。整个电极装置可安置于污水处理通道3中，在通道3的出口处可设置过滤装置4。

利用本发明所述的水处理方法及装置可以起到以下作用：

由于在水、气组合状态下进行气中脉冲电晕放电，产生与水直接接触的非平衡等离子体，造成一个既有放电产生的臭氧作用，又有放电紫外线的照射作用，又有放电等离子体中高速电子对水的轰击作用，又有因上述作用在气中和水中产生的自由基和活性物质对水中有害物质的作用的综合处理环境。

由于多因素同时综合作用的结果，使本方法比现今采用的臭氧处理法或紫外线处理法等具有更高的效率。可以达到消除水中污染物、除臭、脱色、杀菌，使污染水净化到合乎排放标准的效果。下面给出的一些实例可以在一定程度上反映本方法的效果：

脱色：原水吸光度0.95，处理20秒钟后降为0.236，处理40秒钟后降为0.032，处理80秒钟后降为0.016，处理100秒后降为0.005。

除臭：原水未加热为淡腥味，加热时腥臭难闻，经60秒处理后，无论加热与否均无腥臭味。

降低化学耗氧量（COD）：原水COD为100.04mg/l。处理100秒钟后，降为17.86mg/l，降低率为82.2%。处理150秒后，COD回升到22.79mg/l（降低率为77%）处理200秒后回升到25.01mg/l（降低75%），COD回升是由于此方法具有使苯环结构开环及使大分子降解成小分子的作用的结果，是本方法在处理有毒废水方面优于其他方法的一大特点。

生物需氧量（BOD）：原水为1.12mg/l，处理60秒钟后为2.25mg/l，处理120秒钟后为0.12mg/l，处理180秒钟后为0.01mg/l。

杀菌：原水大肠杆菌大于23900个/升，处理60秒钟后降为230个/升，处理120秒钟后降为9个/升。

附图1.本发明所述的水处理装置电极安置方式示意图;

附图2.阻极电极结构示意图;

附图3.阴极电极结构示意图。