[發明專利]一種采用介質阻擋放電技術處理廢水的方法及其裝置

無效

• 申請號: 200810235302.1
• 申請日: 2008-12-03
• 公開（公告）號: CN101428918A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: 鄭正;馮景偉;趙國華;王曦曦;聶耳;高順枝;張繼彪;羅興章;黃星發;楊世關
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F1/46;C02F1/32;C02F1/78
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 夏 平

技術領域

本發明屬于廢水處理領域，具體涉及一種采用介質阻擋放電技術處理廢水的方法及其裝置。

背景技術

介質阻擋放電(Dielectric?barrier?discharge)是由Werner?von?Siemens于1857年發明的，主要目的是用來產生臭氧。介質阻擋放電是有絕緣介質插入放電空間的一種氣體放電，介質可以覆蓋在電極上或者懸掛在放電空間里，當在放電電極上施加足夠高的交流電壓時，電極間的氣體，即使在很高氣壓下也會被擊穿而形成所謂的介質阻擋放電。介質阻擋放電技術最早、最常用的應用就是產生臭氧，隨著介質阻擋放電技術的發展，近年來，介質阻擋放電在顯示器的制造，材料表面處理和改性，氣態污染物的治理和分析化學領域已經有了長足的發展。但是，將介質阻擋放電應用到廢水治理方面的研究還很有限。介質阻擋放電方法不僅可以產生O₃、H₂O₂、高能電子和紫外光，而且還會產生OH·、H·、O·等活性物質。臭氧具有極強的氧化功能，在水中的氧化還原電位為2.07V，僅次于氟(2.87V)，它的氧化能力高于氯(1.36V)、二氧化氯(1.5V)，所以它對水中有機污染物有很強的氧化能力；H₂O₂也是一種強氧化劑，它對水中有機污染物同樣有很強的氧化能力；產生的OH·、H·、O·等都是高活性物質，可以迅速地同水中的污染物發生反應，從而達到去除有機物的目的。其中，OH·是典型的強氧化劑，其氧化還原電位為2.80V，是目前已知可在水處理中應用的氧化能力最強的氧化劑，其與水中大多數有機物反應較快。怎樣合理的用這些活性物種來處理廢水成為利用介質阻擋放電廢水處理反應器設計的關鍵。

發明內容

本發明的目的是針對介質阻擋放電技術的特點，提供一種能夠充分利用介質阻擋放電產生的O₃、H₂O₂、高能電子和紫外光，以及OH·、H·、O·等活性物質的廢水處理裝置。

本發明的目的可以通過以下措施達到：

一種采用介質阻擋放電技術處理廢水的方法，將裝有高壓極的石英玻璃內管外套石英玻璃外管后，插入廢水中，廢水為接地極，在高壓極和接地極之間施加高壓使在兩石英玻璃管之間的空腔內形成介質阻擋放電，介質阻擋放電產生的紫外光直接透過石英玻璃外管對廢水中污染物進行降解，在介質阻擋放電區域形成的含臭氧空氣注入廢水中，以鼓泡方式與廢水充分接觸、混合，利用臭氧的強氧化性以及其他活性物質的活性進一步對廢水中的有機物進行降解。含高濃度臭氧的空氣可以通過空氣泵，經由管路以鼓泡方式注入廢水中。高壓極連接高頻、高壓電源，其電流頻率為2.5～30kHz，電壓峰值為8000～20000V。石英玻璃內管與石英玻璃外管之間的間距為2～6mm。

一種采用介質阻擋放電技術處理廢水的裝置，包括容器、高壓極和接地極，在所述的容器內設有豎直的兩端密封的石英玻璃外管，在石英玻璃外管內平行設有石英玻璃內管；所述的石英玻璃內管內設有與高壓極相連的金屬電極，石英玻璃內管與石英玻璃外管之間的空腔形成放電區域，石英玻璃外管與容器之間的空腔形成處理區域；其中放電區域的上部設有氣體進口，放電區域通過設于其下部的氣流分布管與處理區域的下部相通，處理區域的上部設有氣體出口，其下部與接地極相連。在放電區域的上端和下端分別設有氣流分布板，在所述的容器外設有空氣泵，其中空氣泵的出口與所述的氣體進口相通。

本發明采用金屬棒做高壓極，金屬棒緊貼石英玻璃內管內壁。廢水充入處理區域內，以廢水作為接地極，在高壓極和接地極之間接入高壓，可以在石英玻璃內管和石英玻璃外管之間形成雙介質阻擋放電。采用空氣泵將空氣鼓入兩石英玻璃管之間的間隙。由于石英玻璃外管和廢水直接相連，放電產生的紫外光直接透過石英玻璃外管對廢水中污染物進行降解，在介質阻擋放電區域形成的高濃度臭氧通過管路以鼓泡方式注入廢水中，在此臭氧和廢水充分混合，利用臭氧的強氧化性將污染物降解。本發明處理的廢水為含有機物的廢水，高壓極連接高頻、高壓電源，其電流頻率為2.5～30kHz，電壓峰值為8000～20000V。

在石英玻璃管(內管)與石英玻璃管(外管)之間設有2～6mm的間距為佳。當作為實驗用小型裝置時，石英玻璃管(內管)比與石英玻璃管(外管)長2～5cm，石英玻璃管(內管)長度為20～30cm為宜，最外層容器為圓形玻璃桶或者有機玻璃管，容器長度比石英玻璃管(內管)長度長出5-10cm，石英玻璃管(內管)外徑為8～12mm。