[發(fā)明專利]獨立曝氣高壓脈沖放電水處理反應(yīng)器及其污水處理方法

有效

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• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102329033A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張延宗;賀佳;鄧仕槐;沈飛;楊新瑤;楊剛;李遠偉;肖鴻;彭宏;張小洪;李黎;伍鈞;王應(yīng)軍;余小玉;漆輝
• 申請（專利權(quán)）人: 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08;C02F1/32
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 徐宏;吳彥峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于低溫等離子體技術(shù)在環(huán)境污染控制領(lǐng)域的應(yīng)用，具體涉及一種高壓脈沖放電作用下在反應(yīng)器的氣液兩相都產(chǎn)生強活性化學(xué)物質(zhì)來降解水中有機污染物的裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著人們生產(chǎn)、生活活動的擴大，工業(yè)化進程速度越來越快，石油、印刷、冶金、皮革、染料及其他各行業(yè)的污染物大量增加，帶來了嚴重的水環(huán)境污染問題，并且這種污染影響面積大，產(chǎn)生的污染物通常具有生化需氧量高、色度高、pH值高、難生物降解、濃度高、成分復(fù)雜、有生物毒性等特點，傳統(tǒng)的污水處理方法對之束手無策。近幾十年來，針對這些難降解的廢水發(fā)展了許多新型高效的水處理技術(shù)，其中高壓脈沖放電污水處理技術(shù)因其能有效降解甚至礦化難降解污染物而引起了較為廣泛的關(guān)注。

高壓脈沖放電電壓上升時間短（<100ns），脈沖寬度窄（<200ns），因而可以在不使電場內(nèi)的離子加速的情況下，單使電子加速，從而形成無需屏蔽的高能自由電子。高能電子在加速運動的過程中H₂O、O₂等分子強烈碰撞，使分子離解、重組，產(chǎn)生·OH、·O、H₂O₂、O₃等具有強活性的化學(xué)物質(zhì)，并伴隨產(chǎn)生紫外光、沖擊波、超聲波、局部高溫等物理效應(yīng)，化學(xué)效應(yīng)和物理效應(yīng)共同作用下，使污染物質(zhì)中C-C鍵及其不飽和鍵，發(fā)生斷鍵和開環(huán)等一系列反應(yīng)，或部分使大分子物質(zhì)變成小分子，從而提高難降解物質(zhì)的可生化性，乃至最終的礦化。

已有的各類高壓脈沖反應(yīng)器研究證實，向反應(yīng)器中通入空氣或氧氣有利于放電產(chǎn)生更多的活性粒子，而這種反應(yīng)器中產(chǎn)生最多的活性物質(zhì)之一是O₃，但是現(xiàn)有反應(yīng)器中臭氧利用仍不夠高。另外，在高壓脈沖放電與TiO₂催化協(xié)同作用研究中，通常將TiO₂納米顆粒投放入放電反應(yīng)器中，但這不利于TiO₂從溶液中分離，而將TiO₂負載在活性炭、活性炭纖維、PET、玻璃及其他基底上的方式也存在TiO₂薄膜易碎裂、脫落等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種更加有效的利用高壓脈沖放電產(chǎn)生的O₃的獨立曝氣高壓脈沖放電水處理反應(yīng)器。

本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種獨立曝氣高壓脈沖放電水處理反應(yīng)器,包括至少一個高壓脈沖放電反應(yīng)裝置和至少一個低于所述高壓脈沖放電反應(yīng)裝置的獨立曝氣裝置；

所述高壓脈沖放電反應(yīng)裝置包括上部的氣室和下部的液室，所述氣室中嵌有上多孔鈦板作為高壓電極，所述液室中嵌有下多孔鈦板作為地電極，所述高壓電極通過高壓導(dǎo)線與高壓電源連接，所述地電極通過導(dǎo)線與地線連接，所述高壓電極與地電極極性可顛倒，所述上多孔鈦板電極與下多孔鈦板之間的部分為放電區(qū)，所述高壓脈沖放電反應(yīng)裝置頂部設(shè)有氣體入口和氣體出口，所述氣體入口和所述氣室連通，所述高壓脈沖放電反應(yīng)裝置底部設(shè)有液體入口，所述高壓脈沖放電反應(yīng)裝置側(cè)壁設(shè)有溢流取樣管，所述溢流取樣管低于所述下多孔鈦板；

所述獨立曝氣裝置包括外殼、外殼內(nèi)部的氣液分離管，所述外殼上設(shè)有液體出口，所述氣液分離管內(nèi)部嵌有多孔的曝氣頭，所述氣液分離管的側(cè)壁設(shè)置液體溢出孔，所述液體溢出孔的水平位置高于所述曝氣頭，所述曝氣頭的下方為曝氣氣室，所述液體出口與所述液體溢出孔不在同側(cè)的同一水平面上，所述液體出口低于所述氣液分離管的頂端，所述獨立曝氣裝置外殼底部設(shè)有曝氣入口。

作為優(yōu)選，所述反應(yīng)器包括一個高壓脈沖放電反應(yīng)裝置和一個獨立曝氣裝置，所述獨立曝氣裝置的液體出口和所述高壓脈沖放電反應(yīng)裝置上的液體入口連通，所述高壓脈沖放電反應(yīng)裝置頂部的氣體出口和所述曝氣入口連通。

作為優(yōu)選，所述反應(yīng)器為由至少兩套上述高壓脈沖放電反應(yīng)裝置和獨立曝氣裝置組成的多級反應(yīng)器，相鄰兩級分別稱為上級高壓脈沖放電反應(yīng)裝置、上級獨立曝氣裝置、下級高壓脈沖放電反應(yīng)裝置、下級獨立曝氣裝置，其中最上級的高壓脈沖放電反應(yīng)裝置上的液體入口和外部水源連通，上級獨立曝氣裝置的液體出口和下級高壓脈沖放電反應(yīng)裝置的液體入口連通，每一級的獨立曝氣裝置的曝氣入口和同級的高壓脈沖放電反應(yīng)裝置頂部的氣體出口連接，最后一級的獨立曝氣裝置的液體出口與其他水處理工藝流程相連或作為最終的出水口。