[实用新型]磁驱动螺旋滑动弧非平衡等离子体废水处理装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及环境技术中的水处理装置，特别涉及一种磁驱动螺旋滑动弧非平衡等离子体废水处理装置。

背景技术

由于非平衡等离子体可以产生高能电子和具有强氧化性的自由基，在控制污染物排放和材料加工领域越来越受到国内外学者的关注。非平衡等离子的产生方式有辉光放电、脉冲放电、介质阻挡放电和滑动电弧放电等。传统的热平衡等离子体与非平衡等离子体不能同时满足化学反应所需能量及高度非平衡性，即同时拥有高度非平衡性及较高的电子温度。滑动弧放电等离子体是近几年出现的一项新技术，相比于热等离子体，由于滑动弧放电过程的主要能量(大于75-80％)消耗在非平衡区域，整体仍显示显著的低温等离子体特性，所以体现出良好的能量利用率。这种方法可以在大气压或者更高压力下产生非平衡等离子且不需要对电流进行抑制，从而提高整个系统的能量输入，提高了刺激化学反应的能力。滑动弧由于具有这些优点已经在污染物控制排放技术方面得到了各国学者的研究和发展。最初，Czemichowski A.等人首先尝试将滑动弧等离子体(法国专利2639172)应用于处理工业废气和垃圾焚烧尾气中，以消解有机污染物(二甲苯、甲醇等)、硫化氢和二氧化硫等。近些年国外学者进行将滑动弧等离子体技术用于处理高浓度有机污水方面的研究，如Abdelmalek F利用滑动弧液相处理装置处理酸性黄4GL模拟有机废水，处理后染料COD降解率达92.5％(Abdelmalek F.，et al.WaterReseareh.2004，38(9)：2339-2347)；Moussas D等人把与电源相连的两个电极安装在有机溶剂上方，使形成的单相滑动弧放电产生的活性粒子被气流吹入待处理的液体中，以氧化分解有机物(Moussa D.，et al.J.Hazard Mater.B.2003，102：189-200.)。国内，滑动弧放电的研究处于起步阶段，在滑动弧放电物理特性方面有一定研究，如中科院林列等人开发的磁驱动滑动弧大气压非平衡等离子体(中国专利9711193936.8)，研究内容集中在滑动弧物理特性方面；杜长明等开展了滑动弧处理有机废气如多环芳烃、炭黑颗粒等，并在气相滑动弧的基础上将喷嘴改用气液雾化喷嘴，根据电源及电极结构的不同研制出一种单相交流电电有机污水处理装置(中国专利申请200410015948.0)和三相交流滑动弧非平衡等离子体污水处理装置(中国专利申请200410028667.2)。但是，这些的滑动弧等离子发生装置均具有以下几个缺陷：1、污染物在反应区中停留时间短；2、气流与电弧接触面积不够大；3、能耗较高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种磁驱动螺旋滑动弧非平衡等离子体废水处理装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的解决方案是：

提供一种磁驱动螺旋滑动弧非平衡等离子体废水处理装置，包括由石英玻璃罩、绝缘盖和两个电极组成的等离子反应器，两个电极与高压直流电源相连；所述石英玻璃罩呈圆柱状，其上端与绝缘盖相接，其下端封闭并设置一出口；两个电极分别为中心电极和螺旋外电极，均由绝缘盖固定并向下延展于石英玻璃罩的内部，且在靠近电极根部的位置具有相距最窄处；自相距最窄处开始，中心电极保持直线形垂直向下，而螺旋外电极呈渐开螺旋线形向下延展；所述废水处理装置还有一个喷雾系统，包括一个穿透且固定于绝缘盖上的雾化喷嘴，污水源经水泵接于雾化喷嘴，载气源也接于雾化喷嘴；所述石英玻璃罩外部围绕设置一电磁铁。

所述高压直流电源具有升压和限流功能，输入380V三相高压交流电输出电压控制在0～10KV范围内。

作为一种改进，所述中心电极和螺旋外电极是直径为4mm的铜丝或者不锈钢丝的电极，在石英玻璃罩内向下延展的距离为150～250mm，两电极相距最窄处为1～3.5mm；并且螺旋外电极和中心电极的距离也缓慢增大两电极末端距离为50～60mm，具体参数要根据等离子发生装置的功率、气液混合比和处理对象的性质综合考虑确定。其中螺旋外电极自相距最窄处开始阶段的螺距为25～35mm(30mm左右)以便于电弧顺利滑过。

作为一种改进，所述中心电极和螺旋外电极的根部到相距最窄处的过渡段，与其根部直线段之间的夹角大于120度。

作为一种改进，所述的石英玻璃罩的内径为140mm，略大于螺旋外电极形成的最大螺旋的尺寸。

作为一种改进，所述雾化喷嘴的直径为0.5～2mm。

作为一种改进，所述绝缘盖是聚四氟乙烯制成的绝缘盖。其尺寸根据两电极的间距以及石英玻璃罩的尺寸确定。