[發明專利]基于曝氣及高壓脈沖放電的人工濕地污水處理裝置及方法

有效

• 申請號: 202011253965.3
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112390373B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 馬榮;劉云根;王妍
• 申請（專利權）人: 西南林業大學
• 主分類號: C02F3/32
• 分類號: C02F3/32;C02F7/00;C02F101/30
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳劍杰

本申請提供了本申請提供了一種基于曝氣及高壓脈沖放電的人工濕地污水處理裝置，包括：上方開口的容納腔以及放電裝置；其中，所述容納腔內自上而下分別設置人工濕地層、污水層以及曝氣層；所述放電電極插入并貫穿人工濕地層至污水層；所述放電電極包括：負極和正極；所述負極包括置于污水層的導電金屬管；所述正極包括金屬導線，所述金屬導線延伸導電金屬管中央位置；所述金屬導線被玻璃管包裹，所述金屬導線的放電尖端被玻璃球體包裹；當供電時，高壓電由正極的放電尖端透過玻璃管中的空氣，穿過玻璃球體對周圍導電金屬管放電，進而解決常規污染問題，也可以高效去除水中難降解有機物，同時加速有機物的完全礦化過程。

技術領域

本申請涉及水環境污染治理技術領域，特別是涉及一種基于曝氣及高壓脈沖放電的人工濕地污水處理裝置及方法。

背景技術

人工濕地在污水集中處理領域已得到相當廣泛的運用，高效曝氣技術可將水中溶解氧含量大大提高，利于好氧微生物的繁殖使人工濕地對污水的處理效果更佳。但近年研究關注較多的水中難降解有機物處理方法一直未能得到有效解決，高壓脈沖放電可將水分子離子化生成大量氧化能力極強的·OH等，氧化水中難降解有機物，并最終礦化為H2O和CO2，效率大大提高，解決了人工濕地等當前技術和工藝條件下處理難降解有機物周期過長效率較低的問題。

目前高壓脈沖放電還未得到廣泛應用，因為其工業化應用尚不成熟，尤其在水處理領域。目前的放電方式有氣相放電、液相放電和氣液兩相放電。其中氣相放電所需能量較低，可在電極間通過擊穿空氣形成通路，電極周圍尤其是電極間的空氣分子會在高壓電場作用下離子化。在水處理領域，若將電極均置于液體中，液相放電由于液體分子間距遠大于氣體中的分子間距，相同功率的高壓電源難以形成有效的電場從而形成等離子體。氣液兩相放電是將一個電極(通常是陽極)置于空氣中，另一個電極置于液體中，可有效形成電場，并將氣體中氧氣電離形成臭氧，并在空氣和液體交界面上對水分子電離形成·OH等氧化性較高的自由基，通過這些氧化物質降解液體中的大分子有機成分，目前氣液放電是被認為最為有效的高壓放電形式。對水中難降解有機物降解的缺點則是完全礦化所需時間較長且沒有必要。

發明內容

針對以上問題，本申請提供一種既可以解決常規污染問題，也可以高效去除水中難降解有機物，同時加速有機物的完全礦化過程的人工濕地污水處理裝置及方法。

本申請提供的基于曝氣及高壓脈沖放電的人工濕地污水處理裝置，包括：上方開口的容納腔以及放電裝置；其中，所述容納腔內自上而下分別設置人工濕地層、污水層以及曝氣層；所述放電電極插入并貫穿人工濕地層至污水層；所述放電電極包括：負極和正極；所述負極包括置于污水層的導電金屬管；所述正極包括金屬導線，所述金屬導線延伸導電金屬管中央位置；所述金屬導線被玻璃管包裹，所述金屬導線的放電尖端被玻璃球體包裹；當供電時，高壓電由正極的放電尖端透過玻璃管中的空氣，穿過玻璃球體對周圍導電金屬管放電。

可選地，所述人工濕地層包括：濕地底泥和種植在濕地底泥上的濕地植物；

所述人工濕地層的底部設置透水板以與所述污水層分隔；外部污水滲過所述人工濕地層并透過所述透水板進入所述污水層。

可選地，所述曝氣層包括：多個曝氣裝置；每個曝氣裝置包括：由兩根導電金屬管垂直交叉，并形成沿垂直交點的中心延伸出的四個曝氣短管，其中，每個曝氣短管均向同一方向開設多個小開孔。

可選地，所有曝氣裝置均由一根曝氣管輸送曝氣氣體；兩根導電金屬管的垂直交點處聯通所述曝氣管；曝氣管以曝氣氣體作為動力旋轉攪動污水，并將曝氣氣泡攪入污水中。

可選地，所述放電電極還包括：電極固定裝置，所述電極固定裝置插入并貫穿所述人工濕地層至污水層；所述導電金屬管連接于所述電極固定裝置的底部以置于所述污水層中。

可選地，人工濕地污水處理裝置還包括：高壓脈沖電源；所述導電金屬管由導線引出至外部，與高壓脈沖電源的接地負極相連；所述金屬導線與高壓脈沖電源的正極相連。