联合反应器(2)的顶端后与曝气装置(15)的进气口相连接，所述超声臭氧联合反应器(2)的内部顶端设置有臭氧传感器(12)、液位检测装置(13)和负压单向阀(14)，所述超声臭氧联合反应器(2)的内部底端设置有所述曝气装置(15)和压电超声换能器(16);所述超声臭氧联合反应器(2)的顶端通过第二气体循环管道(42)与所述等离子体发生器(3)相连通。2.根据权利要求1所述的等离子体与超声和催化联合的级联式水处理装置，其特征在于:所述等离子体发生器(3)包括介质阻挡放电射流喷嘴(23)，空气压缩栗(17)的出气口通过第三气体循环管道(43)与高压电源(18)的进气口相连，所述高压电源(18)的出气口通过第四气体循环管道(44)与所述介质阻挡放电射流喷嘴(23)的进气口相连，所述第四气体循环管道(44)上设置有气体流量计(19)，所述空气压缩栗(17)的进气口与所述超声臭氧联合反应器(2)的顶端相连通；所述高压电源(18)和介质阻挡放电射流喷嘴(23)的外壳均通过高压电缆(24)接地。3.根据权利要求2所述的等离子体与超声和催化联合的级联式水处理装置，其特征在于:所述介质阻挡放电射流喷嘴(23)包括绝缘介质管(231)、所述绝缘介质管(231)为两端均开口的倒置的瓶状，所述瓶状的瓶口上外套环状的外电极(233)，所述外电极(233)外部灌封有传感器胶层(232)，所述瓶状内设置有内电极(234)，所述内电极(234)主体为棒状，底部呈球形，所述球形位于所述瓶口处，所述棒状的顶端和外电极(233 )分别与所述高压电源(18)电相连。4.根据权利要求1所述的等离子体与超声和催化联合的级联式水处理装置，其特征在于:所述压电超声换能器(16)通过电缆(21)与超声激励电源(22)相连；所述超声激励电源(22 )包括前级振荡器、后级放大器、控制单元和反馈取样电路，所述前级振荡器包括依次相连的压控振荡电路、整形电路和驱动信号产生电路，所述后级放大器包括功率放大电路和与所述功率放大电路的输出端相连接的谐振匹配网络，所述控制单元的输出端与所述压控振荡电路的输入端相连接，所述驱动信号产生电路的输出端与所述功率放大电路的输入端相连接，所述谐振匹配网络的输出端分别与所述反馈取样电路的输入端和所述压电超声换能器(16)相连接，所述反馈取样电路与所述控制单元通讯连接，所述控制单元还与所述驱动信号产生电路通讯连接。5.根据权利要求1所述的等离子体与超声和催化联合的级联式水处理装置，其特征在于:所述负载催化剂的孔网(7)包括外圆环(71)和利用条形带(73)固定于所述外圆环(71)中心的圆形内孔网(72)，所述，条形带(73)的个数为至少4个且均匀分布，所述外圆环(71)依靠固定块(74)固定于所述Y形反应器(6)的出水口内，所述外圆环(71)的直径与所述Y形反应器(6)的出水口的直径相匹配，所述圆形内孔网(72)的直径较所述外圆环(71)的直径小10~20mm，所述条形带(73)的带宽为2.5~4mm，所述圆形内孔网(72)上若干均匀分布的圆孔直径为1~1.5_;所述负载催化剂的孔网(7)与水平面呈α角度设置，所述α为30-35° ο6.根据权利要求3所述的等离子体与超声和催化联合的级联式水处理装置，其特征在于:所述负载催化剂的孔网(7)位于所述介质阻挡放电射流喷嘴(23)的下方，所述介质阻挡放电射流喷嘴(23)的出气口与所述负载催化剂的孔网(7)之间的垂直距离为d，所述介质阻挡放电射流喷嘴(23)的出气口与所述负载催化剂的孔网(7)之间竖直距离为D，D为0.3~18_，所述介质阻挡放电射流喷嘴(23)的出气口垂直插入Y形反应器的进气口并淹没于待处理的污水溶液中。7.根据权利要求1、5、6任一项所述的等离子体与超声和催化联合的级联式水处理装置，其特征在于:所述负载催化剂的孔网(7)上的催化剂为T12锐钛矿薄膜；所述负载催化剂的孔网(7)的材质为钛金属。8.根据权利要求7所述的等离子体与超声和催化联合的级联式水处理装置，其特征在于:所述T12锐钛矿薄膜的制备方法如下:通过溶胶-凝胶法制备T1 2浆料，然后将其涂在所述圆形内孔网(72)上，最后在200~220°C下烘焙3~3.5小时，冷却即得。9.根据权利要求1所述的等离子体与超声和催化联合的级联式水处理装置，其特征在于:所述气液分离装置(9)包括与所述出水管(8)的侧壁相连通的下腔体(91)、所述下腔体(91)的顶端与上腔体(92)的底端相连接，所述上腔体(92)的顶端为出气口并通过所述气栗(20)与所述第一气体循环管道(10)的进气口相连接；所述上腔体(92)的直径较所述下腔体(91)的直径大4~5倍，所述上腔体(92)和下腔体(91)内设置有L型的液体回流管(93)，所述液体回流管(93)的顶端伸入所述上腔体(92)中，所述液体回流管(93)的底端进入所述出水管(8)中，所述液体回流管(93)的侧壁上分布有用于分离气体和液体的微孔群(94)，所述液体回流管(93)与所述下腔体(91)出水向的内壁之间设置有挡板(95)。10.根据权利要求1所述的等离子体与超声和催化联合的级联式水处理装置，其特征在于:所述负压单向阀(14)包括机械壳(141)，所述机械壳(141)内设置有T型活塞(142)，所述T型活塞(142)的底端穿过固定于所述机械壳(141)内的水平板(143)上的安装孔(144)，所述安装孔(144)的直径大于所述T型活塞(142)的竖直杆的直径，弹簧(145)的两端分别连接所述水平板(143)的上表面和所述T型活塞(142)的水平圆盘的下表面，所述机械壳(141)的顶端设置有环形向下凸起(146)，所述T型活塞(142)水平圆盘的直径大于所述环形向下凸起(146)的内径，所述T型活塞(142)水平圆盘顶端设置有密封垫(147)，所述机械壳(141)的外壁上设置有用于将所述机械壳(141)安装在所述超声臭氧联合反应器(2)上的旋合接口(148);所述竖直杆的顶端与所述水平圆盘的下表面中心点一体连接。11.根据权利要求1所述的等离子体与超声和催化联合的级联式水处理装置，其特征在于:所述曝气装置(15)包括微孔曝气装置(151 )，所述微孔曝气装置(151)安装于所述超声臭氧联合反应器(2)的底部中心，压电超声换能器(16)分布在微孔曝气装置(151)的周围，所述压电超声换能器(16)的个数为至少4个且均匀分布与所述微孔曝气装置(151)的四周，所述微孔曝气装置(151)的顶端设置有曝气装置进气口( 152)，所述曝气装置进气口(152)与所述第一气体循环管道(10)相连。12.根据权利要求2所述的等离子体与超声和催化联合的级联式水处理装置，其特征在于:所述臭氧传感器(12)与数据采集与控制单元电相连；所述数据采集与控制单元包括微控制器，分别与所述微控制器相连的RS-485接口单元、显示单元、放电参数控制单元、阀门组、气体流速控制单元、液体流速控制单元、臭氧浓度检测单元和超声驱动单元，所述RS-485接口单元分别与所述液体流量计(5 )和气体流量计(19 )自带的RS-485接口芯片相连接；所述放电参数控制单元与高压电源(18)电相连，所述气体流速控制单元与所述气体流量计(19)电相连，所述液体流速控制单元与所述液体流量计(5)电相连，所述臭氧浓度检测单元与所述臭氧传感器(12)电相连，所述超声驱动单元与所述压电超声换能器(16)电相连，所述阀门组为设置有所述水处理单元(I)外部管道上的若干阀门。13.根据权利要求1~12任一项所述的等离子体与超声和催化联合的级联式水处理装置，其特征在于:包括水处理单元(I)、第一水箱(25)、第二水箱(26)和阀门组，所述阀门组包括第一阀门(28)、第二阀门(29),第三阀门(30)、第四阀门(31)、第五阀门(32)和第六阀门(33 )，所述第一水箱(25 )和第二水箱(26 )内均设置有液位检测电路(27 )，所述第一水箱(25)的进水口设置有所述第一阀门(28)，所述第一水箱(25)的底端设置有第一总管(34)，所述第一总管(34)的底端与上水平管(35)的侧壁相连通，所述第二水箱(26)的上端的出水口处设置有所述第六阀门(33 )，所述第二水箱(26 )的底端设置有第二总管(36 )，所述第二总管(36)的底端与下水平管(37)的侧壁相连通，所述上水平管(35)的左右两端分别设置有所述第二阀门(29)和第三阀门(30)，所述下水平管(37)的左右两端分别设置有所述第四阀门(31)和第五阀门(32)，所述上水平管(35)和下水平管(37)上下相对应的两端相连通且分别通过左侧总管(38 )和右侧总管(39 )与所述水处理单元(I)相连通，所述左侧总管(38)上设置有第一液栗(40)，所述右侧总管(39)上设置有第二液栗(41)，所述阀门组和液位检测电路均与微控制器电相连；所述第一水箱(25)和第二水箱(26)水平设置。14.根据权利要求1~12任一项所述的等离子体与超声和催化联合的级联式水处理装置，其特征在于:包括若干首尾依次相连的水处理单元(I )。
【专利摘要】本发明公开了等离子体与超声和催化联合的级联式水处理装置，其特征在于：包括：水处理单元（1），所述水处理单元（1）包括超声臭氧联合反应器（2）和等离子体发生器（3），所述超声臭氧联合反应器（2）的出水口通过液泵（4）和液体流量计（5）与Y型反应器（6）的进水口相连；所述超声臭氧联合反应器（2）的顶端通过第二气体循环管道（42）与所述等离子体发生器（3）相连通。本发明提供的一种等离子体与超声和催化联合的级联式水处理装置，综合利用超声、臭氧、等离子体、TiO2催化等方法来进行污水处理；另外，还克服现有技术中废水处理装置占地面积大、耗能高、单次处理时间长和等离子体中活性物质利用率低等问题。
【IPC分类】C02F9/04
【公开号】CN105130046
【申请号】CN201510498348
【发明人】陈秉岩, 王磊, 徐国海, 周娟, 高远, 蒋永锋, 何湘, 王庆燕, 朱昌平, 单鸣雷, 姚澄
【申请人】南通河海大学海洋与近海工程研究院
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月13日