超声空化等离子体水处理装置及其处理方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种超声空化等离子体水处理装置及其处理方法。
【背景技术】
[0002]等离子体系统特别是低温等离子系统通常由电源、反应器、控制和冷却等部分组成。反应器作为等离子体系统的核心组成部分，承担着与需处理介质的接触、完成反应的整个内容。现有等离子体在水体中的放电方法有:介质阻档放电、电弧放电等。用等离子体法进行水处理包括水的深度净化处理和污水处理。等离子体法水处理特别是高浓度重污染污水处理具有处理效果好，占地面积小，易于实现自动化。但也存在许多难以克服的问题:
1.由于水体的密度远远大于气体的密度，当水中等离子体放电产生的高能电子在与水体分子的频繁碰撞中会很快失去动能，其透入的深度相当微小，因而，大量的水体用等离子体的方法处理较为困难；
2.对于水中脉冲放电处理水体，放电通道与水体接触的只能局限于两个电极之间，接触面积小，主要依靠冲击波在水中传播起到一定的作用，对有害物质的分子起作用只能局限在放电通道能于水体接触的部分，因此，现有的等离子方法只限于实验室状态或小型工程使用；
3.现有的等离子体方法作用于水体，有许多放电方式难以在水体中实现，如沿面放电等;
4.反应速度慢，对水体介质的作用效率不高，有大量反应死区等问题存在。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种超声空化等离子体水处理装置及其处理方法，在水体反应介质中超声空化和等离子体共同存，相互作用，显著加快了等离子体的与介质的相互作用速度，可实现规模化等离子体作用效果，能量利用率大为提高，克服了反应死区问题。
[0004]本发明解决上述问题所采用的技术方案为:一种超声空化等离子体水处理装置，它包括水箱，所述水箱内设置有水体，所述水体内设置有左右两个等离子体发生器，所述左右两个离子体发生器下方均设置有安装撑架，所述安装撑架上设置有超声空化换能件，所述超声空化换能件外侧设置有防护罩壳，所述水箱顶部设置有气体处理器，所述水箱底部设置有污泥排放阀，所述水箱外侧设置有进水阀和排水阀，所述进水阀的高度高于排水阀。
[0005]—种超声空化等离子体水处理装置的处理方法，需处理的水体通过进水阀进入水箱内，开启超声空化换能件和等离子体发生器共同作用于需处理的水体，经过一段时间后，水体达到了处理排放指标，达到指标后的水体通过排水阀进行排放。
[0006]所述箱体的底部设有污泥排放阀，用于对处理水体产生的沉淀物积累到一定程度时进行排放。
[0007]所述箱体的顶部设有气体处理器，用于对箱体内的废气收集并进行处理后排放，以保证整个水处理过程无异味排放。
[0008]与现有技术相比，本发明的优点在于:
1、本发明在水体反应介质中超声空化和等离子体共同存，相互作用，显著加快了等离子体的与介质的相互作用速度，可实现规模化等离子体作用效果，能量利用率大为提高，克服了反应死区问题；
2、本发明具有实施容易、成本低、可靠性高等特点；
3、本发明特别适用于污水处理、水体深度净化，同样适用于其它液体的处理，如工业乳化液、生物化工反应、液固混合介质如餐饮固体废物无害化处理等场合，可广泛应用于环境工程、生化、医药、食品等生产过程；
4、本发明方法易行，用于污水处理效果好，成本低、并适合大水量的处理，实际操作性强，便于工程应用；
5、本发明不但可用于水的深化净化处理，也可广泛应用于污水的无害化处理，用于自来水厂的水体深度净化生产可免去作为灭菌剂氯的大量使用;还可广泛应用于生活污水、医药生化污水、印染污水等的净化和无害化处理；
6、本发明方法实施简便、成本低、适合大水量处理，便于工程的规模化推广并容易实现自动化控制，具有广泛的应用意义。
【附图说明】
[0009]图1为本发明一种超声空化等离子体水处理装置的结构示意图。
[0010]其中:
水箱I 水体2
等离子体发生器3 排水阀4
超声空化换能件5 防护罩壳6 沉淀物7 污泥排放阀8 安装撑架9 进水阀10 气体处理器11。
【具体实施方式】
[0011]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0012]如图1所示，本实施例中的一种超声空化等离子体水处理装置，它包括水箱I，所述水箱I内设置有水体2，所述水体2底部为沉淀物7，所述水体2内设置有左右两个等离子体发生器3，所述左右两个离子体发生器3下方均设置有安装撑架9，所述安装撑架9上设置有超声空化换能件5，所述超声空化换能件5外侧设置有防护罩壳6，所述水箱I顶部设置有气体处理器11，所述水箱I底部设置有污泥排放阀8，所述水箱I外侧设置有进水阀10和排水阀4，所述进水阀10的高度高于排水阀4。
[0013]所述超声空化等离子体水处理装置的处理方法如下:
需处理的水体2(或污水)通过进水阀10进入水箱I内，开启超声空化换能件5和等离子体发生器3共同作用于需处理的水体2，经过一段时间后，水体2达到了处理排放指标，达到指标后的水体2通过排水阀4进行排放。
[0014]箱体I的底部设有污泥排放阀8，用于对处理水体2产生的沉淀物7积累到一定程度时进行排放。
[0015]箱体I的顶部设有气体处理器11，用于对箱体I内的废气收集并进行处理后排放，以保证整个水处理过程无异味排放。
[0016]对于水处理及相关领域，导致了单纯超声空化或单纯等离子体作用于水体不可能出现的显著水处理效果:单纯的超声空化不能达到水处理的如灭菌、脱色、无害化等功能；单独的等离子体作用于水体，具有较多的局限性，如难以实现水中大面积放电，放电时与水体接触范围小、处理效果不均匀和高能粒子扩散范围有限等。至今为止，在水体中难以实现大面积的等离子体放电，超声空化实现了放电等离子体与水体接触的条件。在气体或气液混合的系统中可有效地扩大了等离子体放电产生的作用区域，可以方便地实现气液混合环境中的电晕放电、脉冲放电、沿面放电和弧光放电等。作用于水体的能量波频率高于20000赫兹并保证能量足够高时，就会产生“超声空化”现象，存在于水体中的微小气泡(空化核)在超声场强的作用下发生振动、生长并不断进行声场能量聚集，当能量达到阈值时，会在水体中出现空化气泡急剧崩溃闭合现象。在水体中，如水空化气泡的寿命约为0.1ys，它在急剧崩溃的同时释放出巨大的能量，并产生速度约为I lOm/s、有强大冲击力的微射流，使碰撞密度高达1.5kg/cm2，另外，水中的空化气泡在急剧崩溃的瞬间会产生局部高温高压(5000K，1800atm)，其冷却速度可达109K/s。在等离子体条件下，以水为例，水的Er = 80，通过超声空化形成水气相间的混合态，通过等离子体放电电极，在混合体的周围形成畸变的高电场，可电晕放电现象，当作用外加电压8kV，高压脉冲的上升时间为ys级，放电时可产生的电子温度达5 — 20eV，水气混合的电离离子和超声空化产生的中性气体温度接近常温的非平衡等离子体。
[0017]在水(污水)环境中作用超声空化和等离子体，激发的微泡中含有脉动高压力的空气、水蒸气，等离子体与其共同作用，污水中的分子、颗粒物、菌类及有毒有害成份呈现特别的活化状态，在微观上发生