一种电磁低温等离子体废水处理装置的制作方法

1.本实用新型属于废水处理技术，具体涉及一种电磁低温等离子体废水处理装置。


背景技术：

2.高级氧化工艺(advanced oxidation processes)作为近年来受关注的废水处理手段，环境污染及污水处理是随着社会的飞速发展带来的需要解决的迫切问题。如何高效，彻底的解决污染物的降解是一个社会急需的技术。通过向反应区域注入能量的方式产生活性物质降级废水中的污染物。作为高级氧化工艺的方式之一，等离子体放电处理有机废水技术拥有高去除率，环保(降解过程中不存在cl-，并且可以直接降价污染物)等特点。等离子体放电产物(羟基自由基等)可以降解有机物分子。等离子水处理技术可以有效地降解高浓度的难处理有机废水，且无添加剂，无二次污染的优点，已成为近年来的研究热点。根据介体参与的相态，等离子水处理技术可分为三类：气相放电，液相放电和气液混合相放电水处理。等离子水处理技术最困难的问题是如何促进其工业化进程，在规定的时间单位内提高水处理量。等离子体水处理技术是近年来新兴的高级氧化技术。其核心是通过排放产生羟基自由基、氧气、臭氧等强氧化性物质，与难降解有机污染物发生化学反应，使其化学键断裂，氧化，甚至完全矿化，最终使难降解废水得到有效降解。同时，它还具有无添加剂、无二次污染等优点。因此，这项技术成为近年来的一个研究热点，引起了国内外众多学者的关注。逐步形成了气相放电水处理技术、液相电火花水处理技术和气液混合相电火花水处理技术三大类。等离子体水处理技术在实验室研究很多，但其工业应用却很少，目前市面上绝大多数处理技术还是基于微生物降解或者采用膜处理技术。其主要原因就是等离子体技术在能量效率和处理效率上无法兼顾，拥有高能量效率的反应器结构其处理效率就低，处理效率高的反应器能量效率必然不高。所以目前真正应用在污水处理上的等离子体技术少之又少。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种电磁低温等离子体废水处理装置，其电子利用效率较高。
4.本实用新型的技术方案如下：
5.一种电磁低温等离子体废水处理装置，包括筒形的绝缘外壳、设于绝缘外壳内且与其同轴的磁感应线圈、位于绝缘外壳上下端口且与其密封安装的磁导材料、位于绝缘外壳内磁感应线圈外的阳极板、位于绝缘外壳内部紧密与其贴合的阴极板；所述的阴极板和阳极板之间为待处理污水；所述的阴极板通过引线接地；所述的磁感应线圈位于装置的中心轴线上，其上下分别通过磁导材料安装；所述的绝缘外壳和上下端口处的磁导材料组成的密封的筒形结构；所述装置上设有出气口、进水口以及出水口，其中出气口位于所述的绝缘外壳上端口处的磁导材料上，进水口位于所述绝缘外壳上端侧壁处，出水口位于所述绝缘外壳下端侧壁处。
6.所述的绝缘外壳内、阳极板外设有石英介质；所述的阴极板和石英介质之间为待处理污水。
7.所述的阳极板通过引线穿出所述绝缘外壳上端口出的磁导材料，与外部的高压脉冲电源连接。
8.所述的高压脉冲电源提供1-30kv，脉冲上升前沿100ns-500ns，频率200hz-400hz的电压。
9.所述的绝缘外壳底部设有曝气装置。
10.所述的曝气装置为微孔曝气装置。
11.所述的磁感应线圈产生轴向磁场，且磁场满足电子拉莫半径尺度远小于电极之间的距离。
12.本实用新型的效果如下：针对现有技术中等离子体水处理技术能效低的不足，提供了一种结构简单，电子利用效率高的反应装置。在具备等离子体污水处理技术的优势的基础上，提高能量利用效率。其基本原理是在同轴式dbd(介质阻挡放电)放电结构下加入轴向磁场。用磁场改变等离子体产生过程的电子行为，让原本径向运动的雪崩电子向切向运动，延长电子在水中的路径，增加电子被废水吸收的概率。在原有的同轴式dbd放电的结构上增加了磁场对电子的约束，通过交错的电磁场使电子的径向运动能力降低，提高其切向运动能力，这样的改变可以使电子更多的与污水反应，并且不影响电子雪崩过程。通过磁场的约束提高电子利用效率，降低电流，以实现高电压低电流的高效放电方式，提高装置的能量利用效率。采用高压短脉冲电源在较短时间内较重的离子并不会运动，这样就减少了离子吸收能量然后被阴极吸收产生为热能的过程。
附图说明
13.图1为电磁低温等离子体废水处理装置示意图；
14.图中：1.绝缘外壳；2.高压脉冲电源；3.磁导材料；4.出气口；5.进水口；6.阳极板；7.石英介质；8.污水；9.阴极板；10.地；11.曝气装置；12.出水口；13.磁感应线圈。
具体实施方式
15.下面通过附图及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
16.如图1所示，电磁低温等离子体废水处理装置包括
17.筒形的绝缘外壳1、安装在绝缘外壳1内且与其同轴的磁感应线圈13、位于绝缘外壳1上下端口且与其密封安装的磁导材料3、位于绝缘外壳1内磁感应线圈13外的阳极板6、位于绝缘外壳1内阳极板6外的石英介质7、位于绝缘外壳1内部紧密与其贴合的阴极板9，以及安装在绝缘外壳1底部的曝气装置11。
18.阴极板9和石英介质7之间为待处理污水8。阴极板9通过引线接地10。
19.磁感应线圈13位于装置的中心轴线上，其上下分别通过磁导材料3安装；
20.设计有出气口4、进水口5以及出水口12。其中出气口4位于上述绝缘外壳1上端口处的磁导材料3上，进水口5位于上述绝缘外壳1上端侧壁处，出水口12位于上述绝缘外壳1下端侧壁处。
21.阳极板6的引线穿出上述绝缘外壳1上端口出的磁导材料3，与外部的高压脉冲电
源2连接。
22.阳极阴极之间由高压脉冲电源2提供电压。
23.磁感应线圈13产生轴向磁场，且磁场满足电子拉莫半径尺度远小于电极之间的距离。
24.轴向磁场与径向电压形成了交错的电磁场，在径向电场产生雪崩反应的过程中，电子在被电场加速后会在磁场的约束下向切向运动，进一步与阴阳极之间的污水8进行能量交换以提高电子的利用效率以及装置的能量转换率。
25.上述的曝气装置11为微孔曝气装置。
26.在本实施例当中，磁导材料3及磁感应线圈13构成磁场发生装置，通过电流产生轴向磁场。
27.阳极板6与阴极板9之间设计石英介质7填充，在污水8中形成dbd放电，通过曝气装置11注入气体，与石英介质7共同改变电极间的等效电导率，控制放电方式。
28.气体的注入使得电离可以在一个较低的电压下实现，由于污水8中可能存在的盐，所以需要石英介质7来提高电导率降低电流以及热损耗。
29.绝缘外壳1和上下端口处的磁导材料3组成的筒形结构，其上设计出气口4、进水口5、出水口12。阳极采用高压脉冲电源2产生短脉冲放电，阴极直接接地10。在原有的同轴式dbd放电的结构上增加了磁场对电子的约束，通过交错的电磁场使电子的径向运动能力降低，提高其切向运动能力，这样的改变可以使电子更多的与污水反应，并且不影响电子雪崩过程。因为即使电离产生的电子初始能量为0也可以在交错电磁场中获得一定的能量。
30.高压脉冲电源2提供1-30kv，脉冲上升前沿100ns-500ns，频率200hz-400hz的电压。采用高压短脉冲电源的原因是在这样短的时间内较重的离子并不会运动，这样就减少了离子吸收能量然后被阴极吸收产生为热能的过程。而较轻的电子则可以吸收能量然后与水反应产生所需的自由基。传统的dbd放电方式采用电场击穿电离，电子在向阳极运动的过程中将能量传递给水，但由于电子与水分子传递能量方式是通过碰撞截面发生反应，所以电子有可能在向阳极运动的过程中不会与水发生碰撞而直接被阳极吸收，这个过程就不会有能量交换。所以增加电子在水中的实际运动路程与平均自由程的比值，就能增加电子的能量利用率。而轴向磁场与径向电场产生的交错电磁场就会使电子径向的运动能力降低，增加其切向的运动能力。增加电子与水分子碰撞的概率。