介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的裝置，包括處理水箱，處理水箱內部設有空腔，處理水箱頂部設有進氣口和出氣口，處理水箱一側上部設有進水口，處理水箱一側底部設有出水口，裝置還包括上電極板和下電極板，上電極板水平的設置于處理水箱的空腔的上部，下電極板水平的設置于處理水箱的底部之下，上電極板和下電極板在垂直方向上相對設置且分別連接到供電電源上；處理水箱一側下部還設置有伸入空腔內的絕緣攪拌器件。本實用新型優(yōu)點：污水處理效率高、速率快，提高了藻細胞的滅活率和藻毒素的降解率，且裝置成本低，操作簡便，不產生二次污染。
【專利說明】介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及環(huán)境污水處理【技術領域】，尤其涉及的是一種介質阻擋放電等離子 體高效處理含藻污水的裝置。

【背景技術】
[0002] 水體富營養(yǎng)化程度日益加劇導致藍藻等浮游植物過度增殖，并釋放出各種藻毒 素，嚴重危害人類健康和飲用水安全。目前，去除水中微生物及微生物產生的有毒物質仍是 水處理技術的難點，而常用處理含微藻污水的方法是使用化學殺藻劑、粘土、活性炭過濾、 紫外光輻照、微波處理等，它們往往有處理技術復雜、帶來二次污染等問題，并且，一般的處 理技術和方法也不能同時處理藻及藻毒素。
[0003] 等離子體放電技術是一種高級氧化技術，可以應用于污水處理上。等離子體放電 過程很復雜，在放電過程中產生大量帶電粒子和活性物質，并伴隨光、熱、電、聲等物理因 素。等離子放電產生的帶電粒子包括離子和電子，并且產生激發(fā)態(tài)原子、分子（〇 3, H202)以 及大量的活性物質（0H ·，Η ·，0 ·等）。該技術操作簡單、處理效率高、無二次污染，所以越 來越受到國內外研究者的關注。我們已有實驗研究表明，等離子體放電可以同時殺死藍藻 細胞并降解藻毒素，是一種非常有應用前景的技術。現在關于等離子體放電方式有多種，如 何把等離子體技術高效、方便地運用于含藻污水處理，正是本實用新型目的所在。 實用新型內容
[0004] 本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種介質阻擋放電等離子體 高效處理含藻污水的裝置。
[0005] 本實用新型是通過以下技術方案實現的：
[0006] 介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的裝置，包括封閉的處理水箱，所述處 理水箱內部設有空腔，所述處理水箱頂部設有進氣口和出氣口，所述處理水箱一側上部設 有進水口，所述處理水箱一側底部設有出水口，所述裝置還包括上電極板和下電極板，所述 上電極板水平的設置于所述處理水箱的空腔的上部，所述下電極板水平的設置于所述處理 水箱的底部之下，所述上電極板和下電極板在垂直方向上相對設置且分別連接到供電電源 上，所述處理水箱的空腔內用于容置待處理含藻污水，工作時所述空腔內的含藻污水的上 表面與所述上電極板的下表面之間間隔有間隙；所述處理水箱一側下部還設置有伸入所述 空腔內的絕緣攪拌器件。
[0007] 作為上述的介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的裝置的優(yōu)選實施方式，所 述供電電源為高壓交流電源，所述高壓交流電源連接有示波器。
[0008] 作為上述的介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的裝置的優(yōu)選實施方式，所 述上電極板和下電極板均為不銹鋼板。
[0009] 作為上述的介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的裝置的優(yōu)選實施方式，所 述處理水箱為玻璃水箱。
[0010] 作為上述的介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的裝置的優(yōu)選實施方式，所 述進水口和出水口外分別連接進水管和出水管，所述進水管和出水管上分別設置有閥門。 [0011] 本實用新型相比現有技術具有以下優(yōu)點：
[0012] 本實用新型的裝置利用介質阻擋放電等離子體放電裝置，其在兩塊金屬平板電極 之間有氣體和水兩種介質阻擋，易于產生低溫常壓等離子體；放電工作氣體為空氣，可以提 高等離子體氧化效率，并節(jié)約成本；工作電極為金屬平板，可以通過增大工作電極的橫截面 面積而增大待處理含藻污水的的橫截面面積，從而提高了污水處理效率；增加了絕緣攪拌 器件，放電過程中可以進行攪拌，加快處理速率。本實用新型的裝置成本低，操作簡單方便， 處理效率高，不產生二次污染，適于大范圍推廣應用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本實用新型的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0014] 下面對本實用新型的實施例作詳細說明，本實施例在以本實用新型技術方案為前 提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限 于下述的實施例。
[0015] 參見圖1，本實施例提供的介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的裝置，包括 封閉的處理水箱1，處理水箱1由絕緣材料制成，可選為玻璃水箱。處理水箱1內部設有空 腔，處理水箱1頂部設有進氣口 4和出氣口 5,處理水箱1 一側上部設有進水口，處理水箱1 一側底部設有出水口，進水口和出水口外分別連接進水管2和出水管3，進水管2和出水管 3上分別設置有閥門。裝置還包括上電極板6和下電極板7，上電極板6和下電極板7優(yōu)選 為不銹鋼板。上電極板6水平的設置于處理水箱1的空腔的上部，下電極板7水平的設置 于處理水箱1的底部之下，上電極板6和下電極板7在垂直方向上相對設置且分別連接到 供電電源9上，供電電源9為高壓交流電源，高壓交流電源連接有示波器10,通過示波器10 可以觀測電壓、電流、頻率和放電功率等指標。處理水箱1的空腔內用于容置待處理含藻污 水20,工作時空腔內的含藻污水的上表面與上電極板6的下表面之間間隔有間隙。此外，為 了加快處理速率，處理水箱1 一側下部還設置有伸入空腔內的絕緣攪拌器件8。
[0016] 本裝置是利用介質阻擋放電，其放電過程中在上電極板6和下電極板7之間有氣 體和含藻污水兩種介質阻擋，由交流高壓電源供電，在合適的放電條件下，放電過程中伴隨 的光、熱、沖擊波等物理因素以及產生的羥基自由基、雙氧水等活性氧物質，能破壞藻細胞 的細胞膜和細胞質的結構，強氧化性自由基侵入細胞內部，多種損傷的協(xié)同作用使得藻細 胞很快死亡，殺死藻細胞并降解藻細胞釋放的藻毒素。
[0017] 本實施例還提供了介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的方法，其采用上述 的介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的裝置進行處理，包括如下步驟：
[0018] (1)將待處理含藻污水20投入處理水箱1的空腔內，并在待處理含藻污水20中 加入氯化鈉，空腔內的待處理含藻污水20的上表面與上電極板6的下表面之間間隙不超過 lcm ；
[0019] (2)從進氣口 4向空腔內通入空氣，同時開啟絕緣攪拌器件8對待處理含藻污水 20進行攪拌，然后啟動供電電源9,上電極板6和下電極板7之間開始進行低溫常壓等離子 體放電，放電電壓在300V以上；
[0020] (3)在等離子體放電過程中，通過出水口處取樣，測量其中藻細胞的濃度以及藻毒 素的濃度，從而獲得不同時間藻細胞的滅活率以及藻毒素的降解效率，直至達到符合污水 處理指標后，關閉供電電源9。
[0021] 處理時，上電極板6下表面離待處理含藻污水20的上表面距離越小，所需施加電 壓就越?。簧想姌O板6下表面離待處理含藻污水20的上表面距離一般不超過lcm，交流電 壓在300伏以上；放電時間可以根據處理水量及污水處理指標來控制和調節(jié)，可以通過隨 時取樣測量，判斷其中藻細胞是否已經被殺死，以及藻毒素的含量是否被降解到可接受的 濃度以下。
[0022] 為了驗證上述介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的方法的效果， 申請人:特 意做了如下實驗。
[0023] 實驗一
[0024] 本實驗僅對含藻污水中藻細胞的滅活效果進行檢驗。其所選用的裝置中，處理水 箱1容量為25ml，上電極板6和下電極板7由直徑為5cm的圓盤形的不銹鋼板制成。本實驗 中待處理含藻污水20的初始濃度為1. 69*107cells/ml，放電溶液體積3ml，放電電壓400V， 放電交流頻率為9. 5kHZ，輸入電流1. 58-1. 80A，通入空氣的氣體流量為0. 15L/min。
[0025] 所得的實驗結果為：空氣條件下放電30秒藻細胞的滅活率就可達90%以上。
[0026] 實驗二
[0027] 本實驗僅對單純藻毒素的降解效果進行檢驗。其所選用的裝置同實驗一。本實 驗中選取藻毒素初始濃度是2mg/L，放電溶液體積3ml，放電電壓400V，放電交流頻率為 9. 5kHZ，輸入電流1. 85A，通入空氣的氣體流量為0. 15L/min。
[0028] 所得的實驗結果為：空氣條件下放電降解藻毒素的降解率達到90%以上只需30 秒。
[0029] 實驗三
[0030] 本實驗同時對藻細胞的滅火效果和藻毒素的降解效果進行檢驗。其所選用的裝置 同實驗一。本實驗中選取藻細胞初始濃度為1.69*107cells/ml，放電溶液體積3ml，放電電 壓400V，放電交流頻率為9. 5kHZ，電流1. 58-1. 80A，通入空氣的氣體流量：0. 15L/min。
[0031] 所得的實驗結果為：空氣條件下放電30秒藻細胞的滅活率就能達到90%以上，而 藻毒素降解的降解率達到90%以上則需時間180秒。這是因為藻細胞損傷后，藻毒素釋放 還需要一定時間，隨著放電時間的增加，損傷作用增強，細胞破裂加大，釋放藻毒素加快，這 時藻毒素在等離子體強氧化條件的作用下被降解，因此相對于實驗二中單純檢驗藻毒素的 降解效果來說，本實驗中藻毒素的降解率要達到90%以上會需要更長的時間。
[0032] 本實用新型的裝置利用介質阻擋放電等離子體的放電裝置，其在兩塊金屬平板電 極之間有氣體和水兩種介質阻擋，易于產生低溫常壓等離子體；放電工作氣體為空氣，可以 提高等離子體氧化效率，并節(jié)約成本；工作電極為金屬平板，可以通過增大工作電極的橫截 面面積而增大待處理含藻污水20的的橫截面面積，從而提高了污水處理效率；增加了絕緣 攪拌器件8,放電過程中可以進行攪拌，加快處理速率。本實用新型的裝置成本低，操作簡單 方便，處理效率高，不產生二次污染，適于大范圍推廣應用。
[0033] 以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用 新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保 護范圍之內。
【權利要求】
1. 介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的裝置，包括封閉的處理水箱，所述處理 水箱內部設有空腔，其特征在于：所述處理水箱頂部設有進氣口和出氣口，所述處理水箱一 側上部設有進水口，所述處理水箱一側底部設有出水口，所述裝置還包括上電極板和下電 極板，所述上電極板水平的設置于所述處理水箱的空腔的上部，所述下電極板水平的設置 于所述處理水箱的底部之下，所述上電極板和下電極板在垂直方向上相對設置且分別連接 到供電電源上，所述處理水箱的空腔內用于容置待處理含藻污水，工作時所述空腔內的含 藻污水的上表面與所述上電極板的下表面之間間隔有間隙；所述處理水箱一側下部還設置 有伸入所述空腔內的絕緣攪拌器件。
2. 如權利要求1所述的介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的裝置，其特征在 于：所述供電電源為高壓交流電源，所述高壓交流電源連接有示波器。
3. 如權利要求1所述的介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的裝置，其特征在 于：所述上電極板和下電極板均為不銹鋼板。
4. 如權利要求1所述的介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的裝置，其特征在 于：所述處理水箱為玻璃水箱。
5. 如權利要求1所述的介質阻擋放電等離子體高效處理含藻污水的裝置，其特征在 于：所述進水口和出水口外分別連接進水管和出水管，所述進水管和出水管上分別設置有 閥門。
【文檔編號】C02F1/72GK203999033SQ201420397458
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權日:2014年7月17日
【發(fā)明者】黃青, 李臘梅, 張宏 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院