[发明专利]一种采用介质阻挡放电技术处理废水的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种采用介质阻挡放电技术处理废水的方法及其装置。

背景技术

介质阻挡放电(Dielectric barrier discharge)是由Werner von Siemens于1857年发明的，主要目的是用来产生臭氧。介质阻挡放电是有绝缘介质插入放电空间的一种气体放电，介质可以覆盖在电极上或者悬挂在放电空间里，当在放电电极上施加足够高的交流电压时，电极间的气体，即使在很高气压下也会被击穿而形成所谓的介质阻挡放电。介质阻挡放电技术最早、最常用的应用就是产生臭氧，随着介质阻挡放电技术的发展，近年来，介质阻挡放电在显示器的制造，材料表面处理和改性，气态污染物的治理和分析化学领域已经有了长足的发展。但是，将介质阻挡放电应用到废水治理方面的研究还很有限。介质阻挡放电方法不仅可以产生O₃、H₂O₂、高能电子和紫外光，而且还会产生OH·、H·、O·等活性物质。臭氧具有极强的氧化功能，在水中的氧化还原电位为2.07V，仅次于氟(2.87V)，它的氧化能力高于氯(1.36V)、二氧化氯(1.5V)，所以它对水中有机污染物有很强的氧化能力；H₂O₂也是一种强氧化剂，它对水中有机污染物同样有很强的氧化能力；产生的OH·、H·、O·等都是高活性物质，可以迅速地同水中的污染物发生反应，从而达到去除有机物的目的。其中，OH·是典型的强氧化剂，其氧化还原电位为2.80V，是目前已知可在水处理中应用的氧化能力最强的氧化剂，其与水中大多数有机物反应较快。怎样合理的用这些活性物种来处理废水成为利用介质阻挡放电废水处理反应器设计的关键。

发明内容

本发明的目的是针对介质阻挡放电技术的特点，提供一种能够充分利用介质阻挡放电产生的O₃、H₂O₂、高能电子和紫外光，以及OH·、H·、O·等活性物质的废水处理装置。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种采用介质阻挡放电技术处理废水的方法，将装有高压极的石英玻璃内管外套石英玻璃外管后，插入废水中，废水为接地极，在高压极和接地极之间施加高压使在两石英玻璃管之间的空腔内形成介质阻挡放电，介质阻挡放电产生的紫外光直接透过石英玻璃外管对废水中污染物进行降解，在介质阻挡放电区域形成的含臭氧空气注入废水中，以鼓泡方式与废水充分接触、混合，利用臭氧的强氧化性以及其他活性物质的活性进一步对废水中的有机物进行降解。含高浓度臭氧的空气可以通过空气泵，经由管路以鼓泡方式注入废水中。高压极连接高频、高压电源，其电流频率为2.5～30kHz，电压峰值为8000～20000V。石英玻璃内管与石英玻璃外管之间的间距为2～6mm。

一种采用介质阻挡放电技术处理废水的装置，包括容器、高压极和接地极，在所述的容器内设有竖直的两端密封的石英玻璃外管，在石英玻璃外管内平行设有石英玻璃内管；所述的石英玻璃内管内设有与高压极相连的金属电极，石英玻璃内管与石英玻璃外管之间的空腔形成放电区域，石英玻璃外管与容器之间的空腔形成处理区域；其中放电区域的上部设有气体进口，放电区域通过设于其下部的气流分布管与处理区域的下部相通，处理区域的上部设有气体出口，其下部与接地极相连。在放电区域的上端和下端分别设有气流分布板，在所述的容器外设有空气泵，其中空气泵的出口与所述的气体进口相通。

本发明采用金属棒做高压极，金属棒紧贴石英玻璃内管内壁。废水充入处理区域内，以废水作为接地极，在高压极和接地极之间接入高压，可以在石英玻璃内管和石英玻璃外管之间形成双介质阻挡放电。采用空气泵将空气鼓入两石英玻璃管之间的间隙。由于石英玻璃外管和废水直接相连，放电产生的紫外光直接透过石英玻璃外管对废水中污染物进行降解，在介质阻挡放电区域形成的高浓度臭氧通过管路以鼓泡方式注入废水中，在此臭氧和废水充分混合，利用臭氧的强氧化性将污染物降解。本发明处理的废水为含有机物的废水，高压极连接高频、高压电源，其电流频率为2.5～30kHz，电压峰值为8000～20000V。

在石英玻璃管(内管)与石英玻璃管(外管)之间设有2～6mm的间距为佳。当作为实验用小型装置时，石英玻璃管(内管)比与石英玻璃管(外管)长2～5cm，石英玻璃管(内管)长度为20～30cm为宜，最外层容器为圆形玻璃桶或者有机玻璃管，容器长度比石英玻璃管(内管)长度长出5-10cm，石英玻璃管(内管)外径为8～12mm。