一种基于微缝隙通道介质阻挡放电污染物处理装置的制作方法

本发明属于污染物处理技术领域，具体为一种基于微缝隙通道介质阻挡放电污染物处理装置。

背景技术：

随着现代工业的发展，大量废弃物进入水体中，有些物质难以生物降解，如:二甲基甲酰胺(dmf)、苯胺、柠檬酸、果胶等物质，造成水体污染。常规的废水处理技术主要有生物处理法、吸附法、萃取法、中和法和氧化还原法等，但这些方法对难降解废液的处理效果不理想。

高级氧化技术利用各种光、声、磁和电等物化过程产生强氧化性自由基，广泛用于提高饮用水水质、工业废水的预处理和深度处理等工艺，在处理难降解有机污染物方面具有反应速度快、降解彻底、水质适用范围广等优点。常用的高级氧化技术包括芬顿、uv、臭氧、超声波和低温等离子体及各技术间的联用等。近30年来,气体放电产生的低温等离子体得到越来越广泛的应用,等离子体处理技术应运而生。而介质阻挡放电可以在大气压下产生低温等离子体,特别适合于低温等离子体的工业化应用。

低温等离子体技术是一种新型的高级氧化技术，通过高压电极向特定反应器中注入能量，在气相或液相中产生ho·、h·、ho2·、h2o2、o3等氧化性物质，同时伴有高压电场、紫外光、冲击波和超声空穴等物理效应，与溶液中有机污染物分子发生多种物理、化学反应，对有机污染物进行降解和去除。与其它高级氧化技术相比，低温等离子体技术具有不需另外投加化学试剂、不需要化学试剂的存储设施和反应时间短等优点，该技术是一种兼具高能电子辐射、臭氧氧化和光化学催化氧化三种作用于一体的废水处理技术，特别是在对难降解有机废水的处理方面有较好效果。

水拥有比空气更大的介电常数，在同样的外加电压条件下，空气比水更容易电离产生等离子体；而且水体的导热系数大于空气，即使能在水体中直接放电产生等离子体，此时大多数的能量都会转化为水体加热，能量利用效率进一步下降，处理成本逆势上升。目前，多数研究都着力于通过优化放电方式提高反应器的效率，介质阻挡放电通过在气体中放电并传导到气液界面，能降低放电难度，并去除处理水体中的污染物质。

目前，通过产生微气泡来增加活性物质在气液两相当中的传质效率是一种常见手段，可以大幅提高处理效果；但是传统的微气泡发生器成本高、运行复杂、维护难且与低温等离子体技术结合效果不佳。

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微缝隙通道介质阻挡放电污染物处理装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于微缝隙通道介质阻挡放电污染物处理装置，其特征在于：包括水箱（1）、气体静压箱（2）和微缝隙组件（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（1-3）；所述水箱（1）一端设有水箱法兰（1-4）以便与装置其它部分连接；所述静压气箱（2）进气口与进气管（2-1）连接；所述静压气箱（2）包括高压电极（2-4）、绝缘介质（2-5）以及电极支架（2-7）；所述静压气箱（2）一端设有气箱法兰（2-6）以便与装置其它部分连接；所述高压电极（2-4）一侧紧贴绝缘介质（2-5）,另一侧由电极支架（2-7）支撑；所述微缝隙组件（3）位于所述水箱（1）与所述静压气箱（2）之间。

采用上述方案，在工作时，该高压电极（2-4）通过电极接头（2-3）和电极导线（2-2）和外接高压电源连接，该高压电极（2-4）被绝缘介质（2-5）阻挡且用于对所述微缝隙组件（3）高压放电，其工作特点分析如下：

第一，由于静压气箱（2）的设置，装置内气体压力均衡，流速稳定，气体在通过微缝隙进入水箱（1）的时候能产生大量的、均匀的微小气泡。

第二，由于在水箱（1）内废水处理时，经高压电极（2-4）放电形成等离子体会在大量气泡的快速推动下进入所述水箱（1）内不同区域，实现快速扩散，解决了等离子体传质效率低的问题，大大提高了等离子体对污染物的分解效率、进而实现整个处理流程的低成本和高效率；

第三，由于在放电时，经绝缘介质（2-5）阻挡，避免了火花放电，得到了均匀稳定的等离子体，且放电过程在经绝缘介质（2-5）介质阻挡后具有脉冲延时短、适用电压频率范围宽以及适应性强等优点。

第四，由于微缝隙组件（3）是绝缘的，电场从微缝隙（3-1）中穿过并被聚集，降低了放电起始电压，进而提高了能量利用效率实现了低成本运行。

第五，由于放电区域在微缝隙组件（3）的微缝隙中（3-1），且微缝隙组件（3）直接与水接触，使得放电能够得到及时的冷却，进而提高了放电时产生的活性物质的存在时间实现了高效率低成本运行。

进一步地，所述微缝隙（3-1）的宽度为小于50um。

进一步地，所述微缝隙组件（3）可采用陶瓷板、石英玻璃板、聚四氟乙烯板中的任一种。

进一步地，所述微缝隙组件（3）、水箱法兰（1-4）和气箱法兰（2-6）形状尺寸一致；水箱法兰（1-4）和气箱法兰（2-6）满足一定的承压性能；静压气箱中有稳定的气压时，有助于在微缝隙处形成稳定的均匀的微小气泡。

优选地，电极支架（2-7）高度可调节，电极接头（2-3）采用软性导电材料，在一定范围内可延展。

进一步地，所述高压电极（2-4）或/和接地电极（1-3）采用片状、网状导电材料。

本发明的有益效果：

第一，由于静压气箱（2）的设置，装置内气体压力均衡，流速稳定，气体在通过微缝隙进入水箱（1）的时候能产生大量的、均匀的微小气泡。

第二，由于在水箱（1）内废水处理时，经高压电极（2-4）放电形成等离子体会在大量气泡的快速推动下进入所述水箱（1）内不同区域，实现快速扩散，解决了等离子体传质效率低的问题，大大提高了等离子体对污染物的分解效率、进而实现整个处理流程的低成本和高效率；

第三，由于在放电时，经绝缘介质（2-5）阻挡，避免了火花放电，得到了均匀稳定的等离子体，且放电过程在经绝缘介质（2-5）介质阻挡后具有脉冲延时短、适用电压频率范围宽以及适应性强等优点。

第四，由于微缝隙组件（3）是绝缘的，电场从微缝隙（3-1）中穿过并被聚集，降低了放电起始电压，进而提高了能量利用效率实现了低成本运行。

第五，由于放电区域在微缝隙组件（3）的微缝隙中（3-1），且微缝隙组件（3）直接与水接触，使得放电能够得到及时的冷却，进而提高了放电时产生的活性物质的存在时间实现了高效率低成本运行。

第六，本发明由于微缝隙加工简单，放电效果均匀，配置灵活，有利于大规模工业化运用。

第七，本发明既可用于废水处理，也可用于废气处理，还可以实现废水和废气的同步处理，且对污染物无选择性，处理能力灵活。

第八，本发明由于将放电区域设置在微缝隙内，实现了水气混合相放电，可提高活性物质的产率和传递效率，有利于有机污染物的去除。

第九，本发明采用模块化水箱和气箱，采用法兰连接，组合灵活，检修方便。

附图说明

图1是本发明的外观示意图。

图2是本发明的剖面示意图。

图3是本发明的静压气箱局部图。

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2：一种基于微缝隙通道介质阻挡放电污染物处理装置，其包括水箱（1）、静压气箱（2）及微缝隙组件（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）内设置接地电极（1-3）；

所述水箱（1）一端设有水箱法兰（1-4）以便与装置其它部分连接；

所述静压气箱（2）进气口与进气管（2-1）连接；

所述静压气箱（2）包括高压电极（2-4）、绝缘介质（2-5）以及电极支架（2-7）；

所述静压气箱（2）一端设有气箱法兰（2-6）以便与装置其它部分连接；

所述高压电极（2-4）一侧紧贴绝缘介质（2-5）,另一侧由电极支架（2-7）支撑；

所述微缝隙组件（3）位于所述水箱（1）与所述静压气箱（2）之间。

进一步地，所述微缝隙（3-1）的宽度为小于50um。

另外，微缝隙的排列平行，间隔和密度可根据需求设置。

进一步地，所述微缝隙组件（3）可采用陶瓷板、石英玻璃板、聚四氟乙烯板中的任一种。

进一步地，所述微缝隙组件（3）、水箱法兰（1-4）和气箱法兰（2-6）形状尺寸一致；水箱法兰（1-4）和气箱法兰（2-6）满足一定的承压性能。

进一步地，电极支架（2-7）高度可调节，电极接头（2-3）采用软性导电材料，在一定范围内可延展。

进一步地，所述高压电极（2-4）或/和接地电极（1-3）采用片状、网状导电材料。

在本实施例中，所述接地电极（1-3）只需安装至水箱（1）内水面之下即可，可由水箱顶部或侧面接入。

所述水箱（1）接地或在该水箱（1）内设置接地电极（1-3）；具体地，当该水箱（1）采用导电材料制作时，该水箱（1）接地即可；而当该水箱（1）未采用导电材料制作时，该水箱内设置接地电极（1-3）。

另外，该进水管（1-1）前可安装抽水设备；该供气管道（2-1）前可安装抽气设备。

进一步地，该电极支架（2-7）可采用伸缩式支架；也可采用固定长度支架，在需要调节电极高度时更换不同长度支架。

进一步地，该电极接头（2-3）可采用柔性连接材料；也可采用刚性连接材料，在电极支架（2-7）调整完成后选用合适尺寸进行安装。

进一步地，所述水箱法兰（1-4）、静压气箱法兰（2-6）、水箱法兰垫片（3-5）、静压气箱法兰垫片（3-4）、法兰螺栓（3-2）以及法兰螺母（3-3）的制作当满足承压0.6mpa的要求，以达到预期效果。

进一步地，所述高压电极（2-4）或/和接地电极（1-3）采用片状，网状导电材料。

进一步地，所述微缝隙组件（3）宽度以及微缝隙（3-1）数量可根据需求决定，以达到最佳工作效率。

进一步地，所述高压电极（2-4）的宽度可根据需求决定，以达到最佳工作工作效率。

发明在工作时，该高压电极（2-4）通过电极接头（2-3）和电极导线（2-2）和外接高压电源连接，该高压电极（2-4）被绝缘介质（2-5）阻挡且用于对所述微缝隙组件（3）高压放电，其工作特点分析如下：

第一，由于静压气箱（2）的设置，装置内气体压力均衡，流速稳定，气体在通过微缝隙进入水箱（1）的时候能产生大量的、均匀的微小气泡。

第二，由于在水箱（1）内废水处理时，经高压电极（2-4）放电形成等离子体会在大量气泡的快速推动下进入所述水箱（1）内不同区域，实现快速扩散，解决了等离子体传质效率低的问题，大大提高了等离子体对污染物的分解效率、进而实现整个处理流程的低成本和高效率；

第三，由于在放电时，经绝缘介质（2-5）阻挡，避免了火花放电，得到了均匀稳定的等离子体，且放电过程在经绝缘介质（2-5）介质阻挡后具有脉冲延时短、适用电压频率范围宽以及适应性强等优点。

第四，由于微缝隙组件（3）是绝缘的，电场从微缝隙（3-1）中穿过并被聚集，降低了放电起始电压，进而提高了能量利用效率实现了低成本运行。

第五，由于放电区域在微缝隙组件（3）的微缝隙中（3-1），且微缝隙组件（3）直接与水接触，使得放电能够得到及时的冷却，进而提高了放电时产生的活性物质的存在时间实现了高效率低成本运行。

本发明具有三种工作状态：

第一种，只处理有机废水；该状态也是本装置的主要工作状态；首先从进气管道（2-1）通入气体，再从进水管道（1-1）通入废水，当废水接触到接地电极（1-3）后，再打开高压电源开始放电处理，废水达到一定水位后由出水管（1-2）流出，可长期稳定运行。

第二种，只处理有机废气；首先从进气管道（2-1）通入废气，再从进水管道（1-1）通入自来水，当自来水接触到接地电极（1-3）后，再打开高压电源开始放电处理，自来水达到一定水位后由出水管（1-2）流出，可长期稳定运行。

第三种，废水和废气同步处理；首先从进气管道（2-1）通入废气，再从进水管道（1-1）通入废水，当废水接触到接地电极（1-3）后，再打开高压电源开始放电处理，废水达到一定水位后由出水管（1-2）流出，可长期稳定运行。

因此，本发明既可用于废水处理，也可用于废气处理，还可以实现废水和废气的同步处理。

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。