一种基于双面微孔道介质阻挡放电的废物处理装置的制作方法

本发明属于废物处理技术领域，具体为一种基于双面微孔道介质阻挡放电的废物处理装置。

背景技术：

等离子体技术是一种新兴的高级氧化技术，是集自由基氧化、臭氧氧化、紫外光解、高能电子轰击、超临界效应、局部热效应等多种作用于一体，是物理、化学、生物和环境科学等学科交叉性的综合性技术。在环境科学、材料改性、生物医学、化学工程等领域的应用价值而逐渐成为等离子体研究重点。传统的等离子体技术主要包括电晕放电技术、射频放电技术、微波放电技术、介质阻挡放技术电等。

环境保护中，难降解有机污染物的处理一直都难点和重点，等离子体技术因其较强的氧化能力，能在极短时间内高效率、无选择性的实现苯系物或其他杂环内有机物等难降解有机污染物的破坏、断链、氧化分解，实现有机污染物的处理，并且无二次污染，而成为近年来等离子体技术成为环境工作者研究的热点。

介质阻挡放电又称无声放电，通过在高压极和接地极之间放置一块或多块绝缘介质，阻断放电过程中电流传导的路径，限制放电电流的增长，将放电形式能维持在电晕放电和流注放电状态，而得到稳定放电体系。介质阻挡放电因活性物质产生效率较高，能耗低，而且，具有操作简单、常温常压反应速度快，工作稳定性强，功率密度大等特点，而在环境污染治理中显现出重要的实用价值和广阔的应用前景。

传统的介质阻挡放电等离子体活性物质的产生效率受限于放电空间的温度。放电空间温度太高，则放电产生的活性物质在放电空间内的分解速率过快，用于污染物去除的活性物质减少，最终导致废水、废气处理的效率和速率降低，并且，传统的介质阻挡放电主要是在气相放电，这使得等离子体技术在废水处理过程中存在着等离子体与液相的传质较慢的问题。另外，在工业中使用介质阻挡放电时，因客观原因气体会在放电空间停留较长时间，而导致放电产生的活性物质被后续的放电大量分解，进一步降低活性物质的产生效率和污染物去除效率。

目前，为解决介质阻挡放电过程中的高温问题在反应器中设置了冷却单元，包括夹套水冷、强化风冷、液氮冷却等，结果造成装置结构复杂、体积增大、能耗提高、效率降低等诸多问题；为解决所以决介质阻挡放电过程中的等离子体与液相传质较慢问题在反应器中设置了鼓泡组件，但实际应用中还是存在着些问题；对于工业用介质阻挡放由于气体在放电空间的停留时间过长的问题还未找到较好的解决办法。

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在上述的一个或多个缺陷，本发明提供了一种基于双面微孔道介质阻挡放电的废物处理装置。

为实现上述目的，本发明提供一种基于双面微孔道介质阻挡放电的废物处理装置，其特征在于：包括水箱（1）、放电组件（2）及微孔道组件（3）；所述水箱（1）进水口与进水管（1-1）连接，所述水箱（1）出水口与出水管（1-2）连接；所述水箱（1）接地或在该水箱（1）内设置接地电极（2-6）；所述放电组件（2）包括高压电极（2-1）和绝缘介质（2-2），所述绝缘介质（2-2）设置于该水箱（1）内，该绝缘介质（2-2）内具有高压电极容置腔（2-21）且该高压电极（2-1）位于所述高压电极容置腔（2-21）内；所述微孔道组件（3）包括两个微孔道件（3-1）和外套件（3-2），该两个微孔道件（3-1）和绝缘介质（2-2）均位于所述外套件（3-2）内且该两个微孔道件（3-1）分别位于所述绝缘介质（2-2）两侧；所述两个微孔道件（3-1）上均设有若干微孔（3-11）；所述外套件（3-2）上设有管道接口（3-21），该管道接口（3-21）外接管道（3-3）。

采用上述方案，在工作时，该高压电极（2-2）通过导线外接高压电源连接，该高压电极（2-2）被绝缘介质（2-2）包覆而绝缘阻挡且用于对所述水箱（1）内位于绝缘介质（2-2）两侧面的两个微孔道件（3-1）分别高压放电，其工作特点分析如下：

第一，由于在对水箱（1）内废水处理时，该高压电极（2-1）会对绝缘介质（2-2）两侧面的两个微孔道件（3-1）分别放电，相比于采用单面放电，可实现双面微孔放电；

第二，由于当外接管道（3-3）通入气体时，该微孔道件（3-1）中实现可水气混合相放电，可提高活性物质的产率，利于有机污染物的去除，而气体将微孔内等离子体形成微气泡进入水箱的水中，以解决了等离子体气液传质慢的问题；可实现快速扩散，大大提高了分解效率、进而实现低成本、高效率放电等离子体处理难降解有机污染物；同时也实现短流程放电等离子体处理难降解有机污染物；

第三，由于在放电时，由于绝缘介质（2-2）绝缘阻挡，可避免火花放电，得到了均匀稳定的等离子体，且经绝缘介质（2-2）介质阻挡后使放电过程具有脉冲延时短、适用电压频率范围宽，适应性强等优点；

第四，由于该两个微孔道件（3-1）分别位于所述绝缘介质（2-2）两侧，而两个微孔道件（3-1）在水箱内与水接触，当通入水后，因此该两个微孔道件（3-1）在水中能同时实现自冷却，且高压电极（2-2）的两个放电区域分别对应在两个微孔道件（3-1）微孔内，从而实现两侧放电区域的自冷却，可成倍提高活性物质的产率，提升废物处理效率；

进一步地，所述微孔道件（3-1）或/和所述外套件（3-2）采用绝缘材质。由于两个微孔道件（3-1）是绝缘的，电场只能从微孔中穿过，达到聚集电场的作用，降低放电的起始电压，提高能量的利用率，实现低运行成本。

进一步地，所述微孔（3-11）的直径小于100um。

进一步地，所述微孔道件（3-1）可采用过滤板、石英曝气板、陶瓷曝气板、聚四氟乙烯曝气板中的任一种。

进一步地，所述高压电极（2-1）或/和接地电极（2-6）采用片状、网状或环状导电材料。

进一步地，该外套件（3-2）上设有两个管道接口（3-21）且两个管道接口（3-21）分别与两个微孔道件（3-1）位置对应，该两个管道接口（3-21）通过均支管（3-22）与所述管道（3-3）连通。该两个管道接口（3-21）可分别对两个微孔道件（3-1）内通气或气水混合。

进一步地，所述微孔道件（3-1）为盘状。

进一步地，所述外套件（3-2）内壁中部设有环形卡槽（3-23），所述绝缘介质（2-2）卡设在环形卡槽（3-23）内。该绝缘介质（2-2）位置固定，保证工作时的稳定性和可靠性。

本发明的有益效果：

第一，由于在对水箱内废水处理时，该高压电极会对绝缘介质两侧面的两个微孔道件分别放电，相比于采用单面放电，可实现双面微孔放电。

第二，本发明由于当外接管道通入气体时，该微孔道件中实现可水气混合相放电，可提高活性物质的产率，利于有机污染物的去除，而气体将微孔内等离子体形成微气泡进入水箱的水中，以解决了等离子体气液传质慢的问题；可实现快速扩散，大大提高了分解效率、进而实现低成本、高效率放电等离子体处理难降解有机污染物；可实现自冷却、高效率、短流程放电等离子体地处理难降解有机污染物。

第三，本发明由于在放电时，由于绝缘介质绝缘阻挡，可避免火花放电，得到了均匀稳定的等离子体，且经绝缘介质介质阻挡后使放电过程具有脉冲延时短、适用电压频率范围宽，适应性强等优点。

第四，本发明由于该两个微孔道件分别位于所述绝缘介质两侧，而两个微孔道件在水箱内，当通入水后，因此该两个微孔道件在水中能同时实现自冷却，且高压电极的两个放电区域分别对应在两个微孔道件微孔内，从而实现两侧放电区域的自冷却，可成倍提高活性物质的产率，提升废物处理效率。

第五，本发明由于微孔道件是绝缘的，电场只能从微孔中穿过，达到聚集电场的作用，降低放电的起始电压，提高能量的利用率，实现低运行成本。

第六，本发明可用于废气的处理，也可以用于废水的处理，还可以用于废气和废水的同步处理，满足对单一或/和复合污染物处理，具有多功能性，能达到一机多用的目的。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的局部图。

图3是微孔道组件的左侧投影图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

实施例：参见图1-3：一种基于双面微孔道介质阻挡放电的废物处理装置，其包括水箱1、放电组件2及微孔道组件3。

所述水箱1进水口与进水管1-1连接，所述水箱1出水口与出水管1-2连接。

所述水箱1接地或在该水箱1内设置接地电极2-6。具体地，当该水箱1采用导电材质时，该水箱1接地既可。而当该水箱1不导电时，该水箱1内设置接地电极2-6。

所述水箱1接地或在该水箱1内设置接地电极2-6；所述放电组件2包括高压电极2-1和绝缘介质2-2，所述绝缘介质2-2设置于该水箱1内，该绝缘介质2-2内具有高压电极容置腔2-21且该高压电极2-1位于所述高压电极容置腔2-21内。使用时，所述高压电极2-1通过导线外接高压电源4。

所述微孔道组件3包括两个微孔道件3-1和外套件3-2，该两个微孔道件3-1和绝缘介质2-2均位于所述外套件3-2内且该两个微孔道件3-1分别位于所述绝缘介质2-2两侧；所述两个微孔道件3-1上均设有若干微孔3-11，该微孔3-11为贯通孔；所述外套件3-2上设有管道接口3-21，该管道接口3-21外接管道3-3。

进一步地，所述微孔道件3-1和所述外套件3-2采用绝缘材质。由于两个微孔道件3-1是绝缘的，电场只能从微孔中穿过，达到聚集电场的作用，降低放电的起始电压，提高能量的利用率，实现低运行成本。

进一步地，所述微孔3-11的直径小于100um。

另外，该微孔3-11可采用圆形孔或非圆形孔。该微孔3-11孔的尺寸在小于100um范围内即可。

进一步地，所述微孔道件3-1可采用过滤板、石英曝气板、陶瓷曝气板、聚四氟乙烯曝气板中的任一种。

进一步地，所述高压电极2-1或/和接地电极2-6采用片状、网状或环状导电材料。

进一步地，该外套件3-2上设有两个管道接口3-21且两个管道接口3-21分别与两个微孔道件3-1位置对应，该两个管道接口3-21通过均支管3-22与所述管道3-3连通。该两个管道接口3-21可分别对两个微孔道件3-1供气或气水混合。

其中，该外套件3-2内孔可以是圆形，也可以是其他外形孔（如方孔等）。优选地，该外套件3-2内孔为圆形。

进一步地，微孔道件3-1可以是盘状，也可以是具有微孔的其他外形，只要与外套件3-2内孔外形相适应即可。

优选地，所述两个微孔道件3-1为盘状。优选地，该绝缘介质2-2为盘状。

进一步地，所述外套件3-2内壁中部设有环形卡槽3-23，所述绝缘介质2-2卡设在环形卡槽3-23内。该绝缘介质2-2位置固定，保证工作时的稳定性和可靠性。

另外，该两个微孔道件3-1分别通过两个密封圈3-4与外套件3-2内壁两侧密封连接，且该两个管道接口3-21均位于两个密封圈3-4之间。这样该两个管道接口3-21通入的废气或废液全部会从两个微孔道件3-1上的微孔穿出到水箱1-1内已处理部分水中，可防止由于从两个微孔道件3-1与外套件3-2内壁两侧之间存在间隙废水和废液未处理外漏而导致不能实现完全分解处理。

本发明在工作时，该高压电极2-2通过导线外接高压电源4连接，该高压电极2-2被绝缘介质2-2包覆而绝缘阻挡且用于对所述水箱1内位于绝缘介质2-2两侧面的两个微孔道件3-1分别高压放电，其工作特点分析如下：

第一，由于在对水箱1内废水处理时，该高压电极2-1会对绝缘介质2-2两侧面的两个微孔道件3-1分别放电，相比于采用单面放电，可实现双面微孔放电；

第二，由于当外接管道3-3通入气体时，该微孔道件3-1中实现可水气混合相放电，可提高活性物质的产率，利于有机污染物的去除，而气体将微孔内等离子体形成微气泡进入水箱的水中，以解决了等离子体气液传质慢的问题；可实现快速扩散，大大提高了分解效率、进而实现低成本、高效率放电等离子体处理难降解有机污染物；同时也实现短流程放电等离子体处理难降解有机污染物；

第三，由于在放电时，由于绝缘介质2-2绝缘阻挡，可避免火花放电，得到了均匀稳定的等离子体，且经绝缘介质2-2介质阻挡后使放电过程具有脉冲延时短、适用电压频率范围宽，适应性强等优点；

第四，由于该两个微孔道件3-1分别位于所述绝缘介质2-2两侧，而两个微孔道件3-1在水箱内，当通入水后，因此该两个微孔道件3-1在水中能同时实现自冷却，且高压电极2-2的两个放电区域分别对应在两个微孔道件3-1微孔内，从而实现两侧放电区域的自冷却，可成倍提高活性物质存活时间，提升废物处理效率；

本发明具有三种工作状态：

第一种，只处理难降解有机废水也就是本装置主要的工作状态。首先从外接管道3-3通入气体，然后从进水管1-1通入废水，当水箱1内的废水接触到接地电极2-6后，打开高压电源4开始放电处理。

第二种，只处理难降解挥发性有机废气。首先从外接管道3-3通入废气，然后从进水管1-1通入水，当水箱1内的水接触到接地电极2-6后，打开高压电源4开始放电处理。这个工作状态和第一种其实是一样的，只是将废水变成干净的水，气体变成废气，当水接触到接地电极2-6后可降低进水速度。

第三种，既处理废水也处理废气。将废气与废水从外接管道3-3同时通入，当水箱1内的废水接触到接地电极2-6后，打开高压电源4开始放电。

因此，本发明可以用于废气的处理，也可以用于废水的处理，另外还可以用于废气、废水或的同步处理。

另外可根据应用场合不同，可以选择序批式处理，也可以选择连续进水和出水。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。