一种等离子体协同粉末状催化剂有机废水处理装置的制作方法

本发明涉及水污染净化处理技术领域，具体属于一种等离子体协同粉末状催化剂有机废水处理装置。

背景技术：

随着经济的高速发展和城市化进展迅速，水资源短缺和环境污染问题日益凸显。其中，有机废水是一类以有机污染物为组成的废水，通常来自造纸、印染、制药、焦化等行业生产过程。有机废水富含碳水化合物、蛋白质、芳香族化合物、杂环化合物等有机物，具有毒性大、可生化性差、酸碱性强等特点，排入环境极易引起水体和土壤的严重污染，破坏自然生态平衡，危害环境和人类安全。有机废水通常采用传统生物法进行处理时，很难达到排放标准和环境水体要求。

低温等离子体技术是一种新兴的高级氧化技术，已在气体和污水处理等环境领域得到应用。低温等离子体技术集高能电子轰击、紫外辐射、羟基自由基氧化、臭氧氧化等多种效应为一体，可有效降解难生化处理的有机废水。线筒式介质阻挡放电相较于普通针状电晕放电能产生更多的臭氧，放电更加稳定，降解有机废水的效果更好。

介质阻挡放电能发射窄带辐射，其波长覆盖紫外、红外和可见光等光谱区，但是这种大量的紫外光和可见光不能直接用于废水的降解，造成大量的光损失，且介质阻挡放电臭氧利用率低，矿化率较低。添加催化剂协同催化可提高系统的降解效率，更好地利用紫外等辐射，减少光损失，因此亟需要设计一种等离子体协同粉末状催化剂有机废水处理装置对有机废水进行高效降解。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种等离子体协同粉末状催化剂有机废水处理装置，来克服背景技术中的不足。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种等离子体协同粉末状催化剂有机废水处理装置，包括反应容器、液体循环装置和低温等离子体发生装置，所述反应容器上部连接搅拌装置，底部设有气室，所述反应容器的下底面设有曝气石，所述反应容器的侧壁设有进水口、出水口，所述的进水口和出水口上分别设置微孔滤膜，所述液体循环装置包括蠕动泵和反应液容器，所述反应容器侧壁的进水口、出水口通过管道和所述的蠕动泵与所述的反应液容器连接，所述低温等离子体发生装置包括棒状高压电极和覆盖在所述反应容器外壁的接地电极，所述的棒状高压电极与等离子体电源的正极连接，所述的接地电极连与等离子体电源的负极连接。

进一步，所述的搅拌装置设置在所述棒状高压电极两边，带有多个梳齿。

进一步，所述的反应容器为筒状，内径为150mm，长度为200mm，壁厚为2mm，所述的气室为圆台形，所述的圆台形下底面内径为230mm，高度为50mm，所述的反应容器和气室均为石英材质。

进一步，所述的反应液容器内设有磁转子，同时放在磁力搅拌器上进行搅拌。

进一步，所述的曝气石与导气管的一端连接，所述导气管的另一端与所述气室连接，所述的气室上设有进气口，所述的反应容器上方设有出气口，所述的气室由电磁空气泵通过进气口向其中鼓气，同时通过空气流量计测量气体流速。

进一步，所述的反应容器侧壁上的进水口和出水口分别通过蠕动泵与反应液容器连接，连通在进水口和反应液容器之间的蠕动泵的进水流速流速为30~50ml/min，连通在出水口和反应液容器之间的蠕动泵的出水流速为40~60ml/min。

进一步，所述的曝气石在反应容器下底面均匀分布，为耐高温的材质。

进一步，所述的棒状高压电极为铜棒，直径为20mm，所述的接地电极为铜丝，横截面积为2~5mm，

进一步，所述的等离子体电源为高压脉冲电源，其输出电压为10~20kv，输出电流为300~400a，输出脉冲频率为200~400脉冲每秒，脉冲持续时间为10ns。

本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：

（1）低温等离子体放电和粉末状催化剂协同降解有机废水，相较于单一的低温等离子体放电可获得更高效的有机废水的降解效果；

（2）粉末状催化剂可为紫外光或可见光响应催化剂，其通过搅拌装置和曝气在废水中均匀分散从而充分利用低温等离子体放电产生的大量紫外光和可见光，提高降解效率，减少光损失；

（3）反应容器下底面设置均匀分布的曝气石，对有机废水进行充分曝气，促进传质效率；

（4）本发明具有运行稳定，结构简单，安全高效，方便管理等优点，具有较好的应用前景。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

其中，1—等离子体电源、2—棒状高压电极、3—接地电极、4—搅拌装置、5—微孔滤膜、6—出水口、7—蠕动泵、8—出气口、9—进水口、10—气室、11—进气口、12—曝气石、13—导气管、14—反应液容器、15—磁力搅拌器、16—磁转子、17—空气流量计、18—电磁式空气泵、19—密封含水瓶、20—反应容器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明不仅限于这些实例，在为脱离本发明宗旨的前提下，所为任何改进均落在本发明的保护范围之内。

如图所示，本发明所述的一种等离子体协同粉末状催化剂有机废水处理装置，包括反应容器20、液体循环装置和低温等离子体发生装置，所述的反应容器20下方设有气室10，通过导气管13和曝气石12向所述的反应容器20内曝气，同时结合所述的反应容器20上部连接的搅拌装置4使粉末状催化剂在有机废水中均匀分散，所述的反应容器20上部设有出气口8，侧壁分别设置进水口9和出水口6，所述的进水口9和出水口6上设有微孔滤膜5，防止催化剂的流失，由蠕动泵7提供动力实现液体在所述的反应容器20和反应液容器14中的循环，所述的低温等离子体发生装置包括等离子体电源1、棒状高压电极2和接地电极3，所述的接地电极3覆盖在筒状反应容器20的外壁。所述的反应液容器14内设有磁转子16，同时放在磁力搅拌器15上进行搅拌。

所述的气室10由电磁空气泵18通过进气口11向其中鼓气，同时通过空气流量计17测量气体流速。

所述的反应容器20为筒状，内径为150mm，长度为200mm，壁厚为2mm，但不限于此。所述的气室10为圆台形，所述的圆台形下底面内径为230mm，高度为50mm，但不限于此，所述的反应容器20和气室10均为石英材质。

所述的棒状高压电极2连接所述的等离子体电源1的正极，所述的棒状高压电极2为铜棒，直径为20mm，但不限于此；所述的接地电极3连接所述的等离子体电源1的负极，所述的接地电极为铜丝，横截面积为2~5mm，但不限于此。所述的等离子体电源1为高压脉冲电源，其输出电压为10~20kv，输出电流为300~400a，输出脉冲频率为200~400脉冲每秒，脉冲持续时间为10ns。

采用本发明的装置净化处理污染水体的过程原理如下：

将待处理的水体引入反应容器20，将液面维持于出水口6附近，添加粉末状催化剂，打开搅拌装置4和电磁空气泵18，使粉末状催化剂在水体中均匀分散，与此同时，将棒状高压电极2和接地电极3分别与等离子体电源1的正负极相连，在等离子体电源1作用下，放电区域空气中的氧气和氮气等物质受到激发产生大量的·h、·o、·oh和·no，并进一步产生o3和h2o2等活性物质，这些活性物质与溶液中的污染物分子产生强烈的氧化作用，并伴有强烈的紫外光和高温，从而实现污染物的去除。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。