一种搅拌式光协同等离子体催化处理废水的装置的制作方法

本发明涉及废水处理装置领域，具体地说涉及一种搅拌式光协同等离子体催化处理废水的装置。

背景技术：

随着工业化进程的加快，水污染问题相当严重，成为我国面临的主要环境问题之一。其中，绝大多数水污染问题都涉及高浓度有机废水。高浓度有机废水主要来源于化工、造纸、食品、印染等行业，其COD浓度一般在2000mg/L以上，有的甚至高达几万或几十万mg/L。不仅如此，高浓度有机废水成分复杂、难以降解、毒性强，通常含有芳香族化合物、杂环化合物、氮化物、硫化物、重金属等毒性物质。此外，高浓度有机废水酸碱度高、腐蚀性强、色度高，常常散发恶臭气体。因此高浓度有机废水对环境的危害非常大，经过常年累月的积累对水体、土壤造成严重的污染并进一步对人体健康产生危害。

近年来低温等离子体催化技术是处理有机废水的有效手段之一，等离子体利用高压放电将高分子有机物质破坏成小分子物质，使其毒性降低甚至无毒，其具有耗能低、操作简单、降解速度快、效果好、处理范围广等优点，但是该技术对废水处理机制和影响因素的研究还不完善，更重要的是目前还没有进行工业化处理有机废水的等离子体设备。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种实用性强、工作效率高、环保、废水处理效果佳的搅拌式光协同等离子体催化处理废水的装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种搅拌式光协同等离子体催化处理废水的装置，包括：

容器，用于盛装废水；

搅拌机构，设置在所述容器内，用于对废水进行搅拌；

光源，设置在所述容器内，用于提供光照；

金属阴极，设置在所述容器的外部；

金属阳极，设置在所述容器内，用于与金属阴极配合形成放电。

进一步地，所述搅拌机构包括转轴以及设置在转轴上的一个以上的叶片，所述一个以上的叶片中的至少一个上设有所述金属阳极。

进一步地，所述转轴为空心结构，所述转轴的内腔中设有透明管，所述光源设置在所述透明管内，所述转轴的相应光源的部位采用透明材料制成。

进一步地，所述叶片的两侧面间的夹角为10°～20°。

进一步地，所述金属阴极呈筒状，所述金属阳极呈条状，所述金属阴极和金属阳极两端齐平且轴线方向相同。

进一步地，所述金属阴极为网状的铝板。

进一步地，所述金属阴极和金属阳极接入的电源电压为5KV～30KV，放电电流为0.01mA～0.3mA，放电功率为0.2W～3W。

进一步地，还包括滤瓶，所述滤瓶固定在所述容器的底部并与所述容器相连通，所述滤瓶与所述容器的相连通处设有滤片。

进一步地，所述滤片由上至下包括上端盖、滤纸和下端盖，所述上端盖与下端盖上均设有过滤孔。

进一步地，还包括与所述滤瓶相连通的真空抽滤泵。

本发明的有益效果体现在：

1.本发明具光电催化于一体，催化剂在光照条件下催化降解废水中的有机物，另外，金属阴极和金属阳极形成放电区域，能够使催化剂完全处于一个等离子体放电区域，更能有效发挥等离子体和催化剂的协同效应，加速降解，并且在搅拌机构的作用下，废水和催化剂能够充分接触，有效反应，本发明能够达到高效降解高浓度的有机废水的效果，且实用性强、工作效率高、环保、废水处理效果佳。

2.本发明实现了在室温下进行催化反应，节约了能源；能够充分利用光源，提高光的利用效率；在废水处理过程中，形成一个电解区、光解区，光电协同催化剂催化使得反应进行得更彻底，并且通过搅拌机构，迅速使得两个区域混合，有效提供电解和光解速度，加快反应的进行。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构示意图。

图2是本发明一实施例的剖面图。

图3是本发明一实施例中滤片的结构示意图。

附图中各部件的标记为：1容器、2金属阴极、3金属阳极、4转轴、5叶片、6透明管、7滤瓶、8滤片、81上端盖、82滤纸、83下端盖、9抽滤泵、10电动机、11进取样口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

参见图1和图2。

本发明一实施例的搅拌式光协同等离子体催化处理废水的装置，包括：

容器1，用于盛装废水；

搅拌机构，设置在所述容器1内，用于对废水进行搅拌；

光源，设置在所述容器1内，用于提供光照；

金属阴极2，设置在所述容器1的外部；

金属阳极3，设置在所述容器1内，用于与金属阴极2配合形成放电。

使用时，向容器1中注入废水和催化剂，然后将金属阴极2与电源负极连接，金属阳极3与电源正极连接，打开光源，启动搅拌装置，即可进行反应，在光照条件下光催化降解废水中的有机物，另外，在金属阴极2和金属阳极3之间形成放电区域，能够使催化剂完全处于一个等离子体放电区域，更能有效发挥等离子体和催化剂的协同效应，加速降解，并且在搅拌的作用下，废水和催化剂能够充分接触，有效反应，综上可以看出，本发明能够达到高效降解废水效果，且实用性强、工作效率高、环保。

本实施例中，所述搅拌机构包括转轴4以及设置在转轴4上的一个以上的叶片5，所述一个以上的叶片5中的至少一个上设有所述金属阳极3。这样设计，结构简单、合理，容易制作，节省反应空间。

具体实施时，转轴4通过电动机10驱动，较为方便，转速一般在20～30转/分钟即可；具体实施时，转轴4的相应光源的部位采用石英玻璃制成，其余部分采用PVC、PE制作而成，能够进一步增强本装置的使用寿命及光解区的工作效率。

本实施例中，所述转轴4为空心结构，所述转轴4的内腔中设有透明管6，所述光源设置在所述透明管6内，所述转轴4的相应光源的部位采用透明材料制成。这样设计，结构简单、合理，容易制作，节省反应空间，光源容易实现密封。具体实施时，透明管6采用石英材料制成。

本实施例中，所述金属阴极2呈筒状，包覆在容器1的外壁，所述金属阳极3呈条状，所述金属阴极2和金属阳极3两端齐平且轴线方向相同。这样设计，能够形成一个同心圆状放电区域，有利于提高放电空间的利用率，从而提高电能的利用率。

为方便实施，容器1可设置成圆柱形，转轴4与容器1同轴设置，为增强本装置的使用寿命，所述容器1采用具有较强腐蚀性的PVC、PE材料混合制作而成，其内径为28～33mm、壁厚为2～4mm，长度为50～80cm。

本实施例中，金属阴极2为网状的铝板，即用铝丝编制的网，铝丝直径1.5～2.5mm，铝丝间距2.5mm～5mm，铝板高度为30～50mm，采用网状的铝板作为导电极，一方面质量较轻，便于安装，另一方面，不需要整块铝板，只需要有铝丝网形成的电场就行，中间有空隙不影响电场效应；金属阳极3为不锈钢电极，直径为4～10mm，具有较高的实用性，且价格较低，降低了成本。

本实施例中，叶片设置四个，并沿所述转轴的周向均匀分布，每个叶片的远离转轴的一端均设有所述金属阳极。这样设计，搅拌效果好，且同时采用多个金属阳极，能使得放电更加充分、均匀。

本实施例中，所述叶片5的两侧面间的夹角(图2中夹角A)为10°～20°。这样设计，有一定弧度，可以减少水中转动阻力，另外叶片后宽便于与转轴连接牢固，前端有金属阳极3，金属阳极3是棒状，较窄，连接时与金属阳极3更加契合。

在处理过程中，废水的浓度不同，根据废水处理浓度的高低，适合调整处理电压、电流，使得在废水处理达到最佳效果的情况下，节约更多电能，所述金属阴极2和金属阳极3接入的电源电压为5KV～30KV，放电电流为0.01mA～0.3mA，放电功率为0.2W～3W。

本实施例中，还包括滤瓶7，所述滤瓶7固定在所述容器1的底部并与所述容器1相连通，所述滤瓶7与所述容器1的相连通处设有滤片8。这样设置可以在反应结束后，将反应液经过滤片8的过滤后进入滤瓶7，而催化剂则被截留在容器1内，从而实现催化剂的回收。

为了方便过滤，进一步地设置一个与所述滤瓶7相连通的真空抽滤泵9。这样可以进行抽滤，加快进程。

本实施例中，参见图3，所述滤片8由上至下包括上端盖81、滤纸82和下端盖83，所述上端盖81与下端盖83上均设有过滤孔。滤片8采用夹心式设计，可以对反应后的催化剂进行层层过滤，从而对反应后催化剂回收再利用，保证催化剂多次反复重复利用，解决了催化剂难以回收利用的问题。

为了使催化剂在光源的作用下，更好的与废水中的物质进行反应，从而提高反应效率，所述光源为高压汞、低压汞灯、氙灯中的一种。

本实施例中，容器1的顶部设有进取样口11，进取样口11即是进样口也是取样口，同时可以使反应中气体逸出。

应当理解本文所述的例子和实施方式仅为了说明，本领域技术人员可根据它做出各种修改或变化，在不脱离本发明精神实质的情况下，都属于本发明的保护范围。