可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法
【專利摘要】本發(fā)明涉及污水處理技術領域，公開了一種可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法，可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法，其特征在于：包括以下步驟：a）向水體中填充氣體，得到水體與氣體的混合物；b）對上一步驟得到的混合物進行攪拌、剪切，使其中的氣泡破碎，減小氣泡的直徑；c）使上一步驟得到的氣泡發(fā)生電暈產(chǎn)生臭氧微氣泡；d）臭氧微氣泡溶于水體中并去除水體中的污染物，在電暈之前先將水氣混合物中的氣泡破碎使其直徑減小，以提高在臭氧化時產(chǎn)生的臭氧微氣泡的氣液傳質(zhì)效率、水溶性，進而提高了臭氧的消毒效率，更好地改變水質(zhì)。
【專利說明】
可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及污水處理技術領域，尤其是一種可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電 暈等離子體活化法。
【背景技術】
[0002] 水環(huán)境的有機污染是一個全球性的問題，對人類的生活環(huán)境造成各種影響，污水 中的很多有機物不易降解，容易在環(huán)境中積累，進而造成水質(zhì)變壞，發(fā)臭和發(fā)黑，是造成水 污染的最重要污染源，已經(jīng)嚴重威脅到人類的健康?，F(xiàn)有的污水處理方法主要有物理處理 方法，化學處理方法，吸附處理方法，生物處理方法等。
[0003] 但上述的污水處理方法也存在一些不足，比如物理處理方法，對有機污水和含重 金屬離子的污水處理的效果就不好，化學處理方法、生物處理方法和吸附處理方法均存在 處理面窄，容易造成二次污染的問題。
[0004] 電暈等離子體活化法對有機污水有明顯的降解作用，經(jīng)處理的有機污水C0D指標 明顯下降，B0D先升后降，不會產(chǎn)生其他有害氣體和負面效應，各項指標明顯優(yōu)于其他處理 方法，C0D是一種常用的評價水體污染程度的綜合性指標，它反映了水體受到還原性物質(zhì)污 染的程度，由于有機物是水體中最常見還原性物質(zhì)，因此C0D在一定程度上反映了水體受到 有機物污染的程度。電暈發(fā)生在處于電擊穿點之前的電氣受壓狀態(tài)的氣體中的尖端或邊 緣的高電場區(qū)，電暈放電時，使高電場區(qū)內(nèi)的氣體電離，產(chǎn)生大量臭氧微氣泡，反應過程中 會生成一些具有強氧化性的離子和自由基，對有機污水有明顯的降解作用。電暈發(fā)生時有 一活性半徑，在活性半徑體積內(nèi)，會發(fā)生由電暈引發(fā)的等離子體化學過程，這種電暈等離子 體活化法對流經(jīng)陰極板，陽極板間的氣水混合物不僅進行高速電子轟擊，使其臭氧化，還受 到電暈紫外光強烈照射，可有效清除水中有害物質(zhì)，具有殺菌，除臭和脫色等特點，對有機 污水有明顯的降解作用，不會產(chǎn)生其他有害氣體。
[0005] 臭氧具有很強的氧化性，在飲水消毒及污水深度處理的消毒工藝中應用越來越受 到關注，然而，氣液傳質(zhì)效率低，水溶性差成為限制臭氧消毒效率和經(jīng)濟性差的主要原因， 而減小臭氧氣泡直徑，來增加臭氧氣泡在水中的比表面積，是提高臭氧傳質(zhì)效率的重要手 段，因此，利用微氣泡技術提高臭氧傳質(zhì)效率的技術備受關注。微氣泡即是指直徑小于50μπι 的氣泡，相較于毫米級別的氣泡，微氣泡具有更高的比表面積和內(nèi)部壓力。氣泡內(nèi)部的壓力 遵循Young-Lap lace方程，會隨著氣泡直徑的縮小而增加，根據(jù)亨利法則，一個體積正在收 縮的氣泡其溶解氣體的總量，會隨著其內(nèi)部壓力的上升而增加，隨著氣泡的直徑不斷收縮 壓破，不斷向水中溶解，直至氣泡泯滅，直徑小于50μπι的氣泡，在水中會緩慢的縮小，泯滅在 水面以下，而直徑較大的氣泡會隨著快速的上升而體積膨脹，最終在氣水界面處泯滅。在此 過程中，臭氧微氣泡周圍激發(fā)出大量的自由基，并產(chǎn)生高溫高壓，把吸附的病菌殺死，臭氧 微氣泡在水體中可存留數(shù)月之久。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種可以減小臭氧氣泡直徑從而提高臭氧傳 質(zhì)效率、水溶性的可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法。
[0007] 本發(fā)明所采用的技術方案是： 可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法，其特征在于:包括以下步驟： a)向水體中填充氣體，得到水體與氣體的混合物;b)對上一步驟得到的混合物進行攪拌、剪 切，使其中的氣泡破碎，減小氣泡的直徑;c)使上一步驟得到的氣泡發(fā)生電暈產(chǎn)生臭氧微氣 泡;d)臭氧微氣泡溶于水體中并去除水體中的污染物。
[0008] 進一步地，a)步驟中氣體通過氣栗向從進水管道進入的水體中填充氣體;b)步驟 中的攪拌、剪切發(fā)生在微氣泡發(fā)生腔中，微氣泡發(fā)生腔底部設置有將進水管潛水栗，潛水栗 的葉輪對混合物進行攪拌、剪切;c)步驟中的電暈發(fā)生在電暈高電場區(qū)中，使電暈獲得的非 平衡等離子體在高電場區(qū)內(nèi)臭氧化，產(chǎn)生大量的臭氧微氣泡;進水管道連通微氣泡發(fā)生腔， 電暈高電場區(qū)設置在絕緣筒內(nèi)，微氣泡發(fā)生腔通過節(jié)流管道連通絕緣筒，便于將進水管道 內(nèi)混合后的氣體和水體抽送至微氣泡發(fā)生腔通并將其中的氣泡破碎使其直徑減小，以提高 在臭氧化時產(chǎn)生的臭氧微氣泡的氣液傳質(zhì)效率、水溶性，進而提高了臭氧的消毒效率，更好 地改變水質(zhì)，所述微氣泡發(fā)生腔、節(jié)流管道、絕緣筒同軸設置，絕緣筒的底部的橫截面積遠 大于節(jié)流管道的橫截面積，在絕緣筒的底部處形成微氣泡壓力釋放池，便于將微氣泡高速 噴發(fā)送至微氣泡壓力釋放池內(nèi)。
[0009] 進一步地，絕緣筒的內(nèi)部中段位置設置有兩個陽極板，陰極板設置在兩陽極板的 中間位置，陰極板和陽極板分別聯(lián)接電源的負極和正極，陰極板與正極板之間形成兩個電 暈高壓電場區(qū)，提高電暈的效率，陰極板和陽極板間產(chǎn)生的電暈獲得電子溫度很高而離子 溫度很低的非平衡等離子體，使流經(jīng)陰極板、陽極板的微氣泡在高電場區(qū)內(nèi)臭氧化，產(chǎn)生大 量的臭氧微氣泡。
[0010] 進一步地，所述的電源為直流高壓電源。
[0011] 進一步地，氣栗通過"文丘里"管向進水管道內(nèi)填充氣體，便于測量其入口截面和 最小截面處的氣體的壓力差，由于它的擴散段使流體逐漸減速，減小了湍流度，所以壓頭損 失小。進一步地，絕緣筒為玻璃鋼制成的絕緣筒，其底部為弧形結(jié)構(gòu)，在弧形結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成 微氣泡壓力釋放池，該弧形結(jié)構(gòu)底部連通絕緣筒的入口，該入口為倒置的漏斗形狀，漏斗的 橫截面積較大的一端與節(jié)流管道連通，使被破碎的微氣泡進入微氣泡壓力釋放池且壓力逐 漸變小。
[0012] 進一步地，節(jié)流管道的直徑為l-5mm，使被破碎的微氣泡高速噴發(fā)進入微氣泡壓力 釋放池。
[0013] 進一步地，進水管道入口處設置有濾網(wǎng)，將污水中粒度較大的雜物過濾掉，以便與 氣栗中提供的氣體充分混合并進行下一步的攪拌和剪切。
[0014] 進一步地，微氣泡發(fā)生腔的上段橫截面積逐漸減小，逐漸增加微氣泡發(fā)生腔中水 體與氣泡的混合物的壓力，使其進入節(jié)流管道時能夠快速形成高水壓槍，進而向微氣泡壓 力釋放池高速噴射微氣泡。
[0015] 進一步地，陽極板為金屬絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，陰極板為針狀結(jié)構(gòu)。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是： (1)在氣泡發(fā)生電暈之前，先采用潛水栗對其攪拌和剪切，以減小氣泡的直徑，提高了 臭氧微氣泡的氣液傳質(zhì)效率、水溶性，進而提高了臭氧的消毒效率。
[0017] (2)本發(fā)明的裝置用于去除污水中的顆粒物時，先進行臭氧微氣泡預氧化，顯著提 高了顆粒物的去除效果，降低混凝劑用量，提高流速。
[0018] (3 )本發(fā)明的裝置用于河流或湖泊的水底時，臭氧微氣泡預氧化時可以快速將水 底厭氧層轉(zhuǎn)化為好氧層，可加速使河流、湖泊的水質(zhì)變清澈，其優(yōu)勢遠遠超過傳統(tǒng)微生物活 性污泥法。
[0019] (4)本發(fā)明的裝置用于去除水體中的藻類時，臭氧微氣泡預氧化之后，臭氧微氣泡 的負電性所固有的吸附性和帶正電性的澡類抱團浮出水面，有效分離了污水中的水藻。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖中標記為：1-潛水栗，2-氣栗，3- "文丘里"管，4-微氣泡發(fā)生腔，5-濾網(wǎng)，6-進水 管道，7-潛水栗的葉輪，8-節(jié)流管道，9-微氣泡壓力釋放池，10-電暈高電場區(qū)，11-陰極板， 12-陽極板，13-電源，14-絕緣筒，15-臭氧微氣泡，a-絕緣筒的入口，b-微氣泡發(fā)生腔的出 □ 〇
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0023] 如圖1所示，本發(fā)明的可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法，氣 栗2經(jīng)"文丘里"管3向微氣泡發(fā)生腔4內(nèi)充氣，并與經(jīng)過濾網(wǎng)5從進水管道6流入的污水混合 后，被吸入到潛水栗1內(nèi)部，在潛水栗葉輪7的高速剪切和攪拌下，被破粹的微氣泡溶解于微 氣泡發(fā)生腔4中的高壓力的水體中，經(jīng)節(jié)流管道8高速噴發(fā)進入微氣泡壓力釋放池9,從微氣 泡壓力釋放池9高速噴發(fā)出的大量微氣泡進入電暈高壓電場區(qū)10內(nèi)，被電離成臭氧微氣泡 15后，從臭氧微氣泡發(fā)生腔4內(nèi)高速噴發(fā)進入水體，逐漸溶解泯滅在水面以下，隨著臭氧微 氣泡發(fā)生腔在水體中不斷游動，如此重復不停的向水體中高速噴發(fā)臭氧微氣泡15,使水體 富含去除污染物的臭氧微氣泡，去除其中的懸浮物、藻類、有害菌落、噬菌體等污染物，進而 快速改變水質(zhì)。
[QQ24] 下列為本發(fā)明的裝置對污水處理前后，污水中各污染物的含量對照表:_
【主權項】
1. 可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法，其特征在于:包括以下步 驟:a)向水體中填充氣體，得到水體與氣體的混合物;b)對上一步驟得到的混合物進行攪 拌、剪切，使其中的氣泡破碎，減小氣泡的直徑;c)使上一步驟得到的氣泡發(fā)生電暈產(chǎn)生臭 氧微氣泡;d)臭氧微氣泡溶于水體中并去除水體中的污染物。2. 按照權利要求1所述的可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法，其 特征在于:a)步驟中氣體通過氣栗(2)向從進水管道(6)進入的水體中填充氣體;b)步驟中 的攪拌、剪切發(fā)生在微氣泡發(fā)生腔(4)中，微氣泡發(fā)生腔（4)底部設置有將進水管潛水栗 (1 )，潛水栗的葉輪(7 )對混合物進行攪拌、剪切;c )步驟中的電暈發(fā)生在電暈高電場區(qū)（10 ) 中；進水管道(6)連通微氣泡發(fā)生腔(4)，電暈高電場區(qū)（10)設置在絕緣筒（14)內(nèi)，微氣泡發(fā) 生腔(4)通過節(jié)流管道(8)連通絕緣筒（14)，所述微氣泡發(fā)生腔(4)、節(jié)流管道(8)、絕緣筒 (14)同軸設置，絕緣筒（14)的底部的橫截面積遠大于節(jié)流管道(8)的橫截面積，在絕緣筒 (14)的底部處形成微氣泡壓力釋放池(9)。3. 按照權利要求2所述的可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法，其 特征在于:絕緣筒（14)的內(nèi)部中段位置設置有兩個陽極板（12)，陰極板（11)設置在兩陽極 板（12)的中間位置，陰極板（11)和陽極板（12)分別聯(lián)接電源（13)的負極和正極，陰極板 (11)與正極板之間形成電暈高電場區(qū)（10)。4. 按照權利要求3所述的可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法，其 特征在于:所述的電源(13)為直流高壓電源。5. 按照權利要求2所述的可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法，其 特征在于:氣栗(2)通過"文丘里"管(3)向進水管道(6)內(nèi)填充氣體。6. 按照權利要求2所述的可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法，其 特征在于:絕緣筒（14)為玻璃鋼制成的絕緣筒（14)，其底部為弧形結(jié)構(gòu)，在弧形結(jié)構(gòu)內(nèi)部形 成微氣泡壓力釋放池(9)，該弧形結(jié)構(gòu)底部連通絕緣筒的入口（a)，該入口為倒置的漏斗形 狀，漏斗的橫截面積較大的一端與節(jié)流管道(8)連通。7. 按照權利要求2或6所述的可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法， 其特征在于:節(jié)流管道(8)的直徑為l-5mm。8. 按照權利要求2或5所述的可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法， 其特征在于:進水管道(6)入口處設置有濾網(wǎng)（5)。9. 按照權利要求2所述的可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法，其 特征在于:微氣泡發(fā)生腔(4)的上段橫截面積逐漸減小，微氣泡發(fā)生腔的出口（b)的橫截面 積與漏斗的橫截面積較大一端的橫截面積相等。10. 按照權利要求3所述的可提高水體臭氧微氣泡傳質(zhì)效率的電暈等離子體活化法，其 特征在于：陽極板(12)為金屬絲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，陰極板(11)為針狀結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】C02F1/78GK105836872SQ201610344084
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】鐘賢炬
【申請人】瀘州市聚源電力設備有限公司