电机调控水下密集气泡介质阻挡放电反应器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种反应器，具体设及一种电机调控水下密集气泡介质阻挡放电反应 器，属于反应器技术领域。
【背景技术】
[0002] 超声辅助水下密集气泡D抓放电，有效降低了放电难度，可W循环利用放电产生 的臭氧，充分利用放电紫外线与二氧化铁协同催化反应增强处理效果，有较好的应用前景。
[0003] 水下介质阻挡放电需要产生均匀而密集的气泡，其主要原因有W下两点：（1)水 下放电（特别是介质阻挡放电）非常困难；（2)提高放电活性物质与水中有毒害物质作用 的效率。
[0004] 水下均匀而密集气泡群的产生方法有W下两种方法：
[00化](1)降低放电难度的物理控制方法：降低系统介电常数；曝气+人工殖核网；调速 电机带动揽拌器件产生密集气泡；
[0006] 似反应速率（化学反应动力学）的物理应参数控制方法：系统粘滞系数；多相催 化。
[0007] 现有水下放电反应器大多采用针-针、针-板、多针-板或多针-多针结构，通常 直接在水使用高压脉冲激励，产生电晕或电弧放电，主要应用于研究水下放电特性。运些水 下放电反应器存在放电困难、放电区域小、处理效率低和成本高等缺点，不适合应用于处理 大流量的废水。
【发明内容】
[0008] 针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种能够处理大流量废水的电机调 控水下密集气泡介质阻挡放电反应器，放电简单，放电区域大，处理效率高，成本低。
[0009] 为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
[0010] 本发明的电机调控水下密集气泡介质阻挡放电反应器，包括底座、安装在底座上 的壳体、储水箱、累组件、阀口组件、高压脉冲电源、可与PC机进行数据通信的数据采集及 控制单元、用于产生水下密集气泡两相流的机械揽拌装置、安装在壳体上用于检测放电区 域放电光谱的光谱检测器和用于检测液面高度的液位传感器；机械揽拌装置包括设置在壳 体底部的调速电机、设置在壳体内的揽拌器和与调速电机输入端相连接用于控制调速电机 的调速驱动器，所述调速电机的转轴穿过壳体与揽拌器相连接，揽拌器在调速电机的带动 下揽动反应器内的气液混合相流体，产生密集气泡；壳体的下方设有反应器进气口及反应 器进水口，壳体的上方设有反应器出水口及反应器出气口；壳体内设有正负极成对排列并 W阵列式分层放置的介质阻挡放电电极阵列、设置在介质阻挡放电电极上下层负载催化剂 的冲孔网板和位于介质阻挡放电电极阵列下方的曝气装置，所述介质阻挡放电电极阵列 与高压脉冲电源相连接；液位传感器、光谱检测器与数据采集及控制单元的输入端相连接， 所述数据采集及控制单元的输出端连接累组件、阀口组件、高压脉冲电源和调速驱动器，所 述累组件及阀口组件在数据采集及控制单元的控制下，实现水处理通道的选择和气体的循 环。
[0011] 上述揽拌器包括与调速电机的转轴相连接的转盘和均匀分布在转盘上的多个揽 拌叶片，所述揽拌叶片上设有突起。
[0012] 上述反应器出水口安装有气液分离器；所述阀口组件包括设置在干净水源出水管 上的第一阀n、设置在储水箱出水管上的第二阀口、设置在进气管道上的第=阀口、设置在 储水箱进水管上的第四阀口和设置在单次处理水出水管上的第五阀口；所述累组件包括气 累和液压累；所述干净水源出水管的另一端、储水箱出水管的另一端均与反应器进水口相 连接，所述液压累安装在反应器进水口处；所述储水箱进水管的另一端和单次处理水出水 管的另一端均与气液分离器出水口相连接；所述进气管道一端与反应器进气口相连接，另 一端与反应器出气口及气液分离器出气口相连接，所述气累安装在反应器进气口处。
[0013] 上述反应器进水口处还设有液体流量计，所述反应器进气口处还设有气体流量 计。
[0014] 上述光谱检测器具体采用的是石英玻璃管或者发光光谱仪，所述石英玻璃管的底 部紧贴放电区域，所述发光光谱仪的光纤探头伸入壳体内部。 阳015] 上述介质阻挡放电电极阵列每层由10~30对介质阻挡放电电极构成，层数为 1~10层。
[0016] 上述介质阻挡放电电极包括作为绝缘介质的石英玻璃管和插在石英玻璃管内作 为导电电极的不诱钢棒，在所述不诱钢棒与石英玻璃管之间的间隙中填充有金属粉或者高 真空娃脂。
[0017] 上述石英玻璃管的外径为4. 0-6. 0mm、内径为2. 0-4. 0mm，所述不诱钢棒的直径为 2. 0-4. 0mm〇
[0018] 上述冲孔网板具体采用的是涂敷Ti〇2薄膜的冲孔钥:板，所述冲孔钥；板上均匀分布 多个孔桐；所述冲孔铁板的厚度为1. 5-3.Omm，所述Ti化薄膜的厚度为50-200nm;每个孔桐 的孔径为0. 5-3. 0mm，相邻两个孔桐中屯、间距为1. 0-6. 0mm。
[0019] 上述壳体的两侧设有绝缘支架，所述底座和绝缘支架采用的是聚四氣乙締板材制 作。
[0020] 本发明采用调速电机带动揽拌叶片高速旋转，在水中建立密集气泡群，降低放电 难度，并使用高压脉冲或交流电源激励介质阻挡放电电极阵列，在密集气泡群中产生放电； 同时，可调控的机械扰动系统，提升气液两相流间的扩散和传质，有效提高扩散反应速率， 适合处理大流量的水；综合利用放电产生的紫外线和臭氧，与机械揽拌共同构建水下多相 催化反应系统，有效降低反应活化能，协同提高废水降解的活化反应速率。
【附图说明】
[0021] 图1为水下密集气泡介质阻挡放电协同催化废水处理原理示意图；
[0022] 图2为本发明的反应器结构示意图（图中A表示的是放电区，B表示的是空化泡 群）； 阳02引图3为双介质D抓电极结构；
[0024]图4为单介质DBD电极结构；
[00巧]图5为揽拌器结构示意图；
[00%] 图6为本发明的反应器原理框图；
[0027] 图7为本发明的气液分离室结构示意图；
[0028] 图8为反应器级联处理废水的示意图；
[0029] 图9为负载Ti02薄膜的冲孔网板结构示意图；
[0030] 图10为变频功率调制信号频率变化、波形及其输出功率密度图；
[0031] 图11为高压脉冲电源逆变器的变频调制工作波形图；
[0032] 图12为水下密集气泡DBD反应器的简图；
[0033] 图13为图12的等效电路；
[0034] 图14为谐振式D抓驱动与匹配电路结构图； 阳03引图中各标号：底座1、壳体2、储水箱3、气累4-1、液压累4-2、第一阀口 5-1、第二阀 口 5-2、第=阀口 5-3、第四阀口 5-4、第五阀口 5-5、高压脉冲电源6、数据采集及控制单元 7、调速电机8-1、揽拌器8-2、调速驱动器8-3、光谱检测器9、液位传感器10、反应器进气口 11-1、反应器进水口 11-2、反应器出气口 11-3、反应器出水口 11-4、介质阻挡放电电极阵列 12、石英玻璃管12-1、不诱钢棒12-2、冲孔网板13、孔桐13-1、曝气装置14、气液分离器15、 气液分离器出水口 15-1、气液分离器出气口 15-2、液体流量计16-1、气体流量计16-2、绝缘 支架17。
【具体实施方式】
[0036] 为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合
【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0037] 参见图1，本发明设及的水下密集气泡和介质阻挡放电的产生，化及D抓发光UV谱 线与催化剂（Ti〇2)联用后，其活性物质（0H、0、03、H202)的产生与相互转化，活性物质（主 要是0H)与有机物的rg.)发生降解反应的机制。
[0038] 运用快速旋转的机械叶片扰动含气流体，在水中动态产生和筛选气泡尺寸和密 度，为水下介质阻挡放电创造条件。在水下密集气泡中产生介质阻挡放电并处理流动的废 水，充分利用介质阻挡放电产生的UV与Ti化联合构成催化反应系统，在旋转叶片扰动作用 下，为流体提供流速，同时增强流体扩散和催化反应，达到有效提升水下密集气泡介质阻挡 放电降解废水效率的目的。
[0039] 本发明构建水下密集气泡气液两相流，有效降低了水下放电难度；可调控的机械 扰动系统，提升了水下放电反应系统的扩散速率，有效提升水处理效率，适合处理大流量的 水；构建二氧化铁、紫外、臭氧和机械扰动协同的反应系统，进一步提升水处理效率。 W40] 参见图2,本发明的反应器由调速电机8-1、揽拌器8-2、曝气装置14、负载催化剂 的冲孔网板13、介质阻挡放电电极阵列12、光谱检测器9(安装在光学观测窗9-1内，其上 设有防尘盖9-2)、绝缘支架17、底座1、密封胶圈8-4、反应器进水口 11-2、反应器进气口 11-1、反应器出水口 11-4、反应器出气口 11-3和液位传感器等10。其中，介质阻挡放电电 极为正负极成对排列W阵列式分层放置，并夹在两层负载催化剂的冲孔网板13之间；调速 电机8-1安装在反应器的底部，电机转轴透过反应器的不诱钢底板与揽拌器8-2连接，揽拌 器8-2在调速电机8-1的带动下揽动反应器内的气液混合相流体，产生密集气泡；光学观测 窗9-1，采用一段封闭的石英管，插入反应器内，石英管的底部紧贴放电区域，可将发光光谱 仪的光纤