專(zhuān)利名稱(chēng):一種基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖廢水凈化裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖廢水凈化裝置，包括依次連接的觸控屏、中央控制器、Marx發(fā)生器和放電室，放電室包括由內(nèi)向外依次套設(shè)的內(nèi)層放電筒體、外層放電筒體和外殼，內(nèi)層放電筒體的外壁上設(shè)有內(nèi)層放電針頭，外層放電筒體的內(nèi)壁上設(shè)有外層放電針頭，Marx發(fā)生器通過(guò)陰極連接線連接內(nèi)層放電筒體，并通過(guò)陽(yáng)極連接線連接外層放電筒體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行較大程度的凈化，減少工業(yè)廢水對(duì)環(huán)境的污染，且具備能耗低、無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖廢水凈化裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種廢水凈化裝置，尤其是涉及一種基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖 廢水凈化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，一些工礦企業(yè)，特別是石油、化工、造紙等行業(yè)，排放了大量 含有高濃度有機(jī)污染物的廢水，其中許多未經(jīng)處理就排放到江河湖海，造成水體嚴(yán)重污染。 目前，濃度高、難生物降解的有機(jī)廢水的治理工作在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上都存在很大的困難，對(duì) 此傳統(tǒng)工藝已顯得無(wú)能為力。近年來(lái)，高壓脈沖技術(shù)應(yīng)用于難處理的工業(yè)污染物質(zhì)及其污 水的深度處理的研究，引起了國(guó)內(nèi)外許多研究者的廣泛關(guān)注，該方法利用電子傳輸過(guò)程能 量釋放的多樣性和放電產(chǎn)生的低溫等離子體，作用于難生物降解的污染物廢水，特別是用 于處理酚類(lèi)物質(zhì)、有機(jī)染料、硝基苯、苯乙酮、氯酚等有機(jī)污染物均收到良好效果。
[0003] 中國(guó)專(zhuān)利CN204079639U公開(kāi)了一種同時(shí)具有沉淀、過(guò)濾及吸附功能的高效廢水凈 化系統(tǒng)，包括廢水供水池，該系統(tǒng)還包括絮凝劑計(jì)量栗、混合罐、廢水栗、凈化塔及污泥罐， 所述絮凝劑計(jì)量栗連接到所述廢水供水池與所述混合罐之間的管路上，所述混合罐的出料 口連通所述廢水栗的進(jìn)水口，所述廢水栗的出水口連接所述凈化塔的進(jìn)料口，所述凈化塔 的下部連通所述污泥罐，所述污泥罐向外排放污泥，所述凈化塔的上部連通有出水管;該系 統(tǒng)通過(guò)廢水凈化工藝可以實(shí)現(xiàn)"沉淀"、"過(guò)濾"和"吸附"，使得處理后的水能夠達(dá)到排放標(biāo) 準(zhǔn)，該技術(shù)采用的是物理方法凈化廢水，雖然可以實(shí)現(xiàn)廢水凈化，但是存在處理廢水效率不 穩(wěn)定等缺陷。
[0004] 中國(guó)專(zhuān)利CN201458879U公開(kāi)了脈沖電解廢水處理裝置，它包括有脈沖直流電控箱 和一組兩級(jí)深度過(guò)濾器，在脈沖直流電控箱和兩級(jí)深度過(guò)濾器之間依次設(shè)有一個(gè)電解池、 至少一個(gè)反應(yīng)池和一個(gè)過(guò)濾池，在電解池內(nèi)豎向安裝有正負(fù)交替均布的電解極板，各電解 極板上分別用導(dǎo)線與池外的脈沖直流電控箱相連，在各池交界處分別設(shè)有引導(dǎo)廢水從下向 上、再?gòu)纳舷蛳路v前進(jìn)的導(dǎo)流板，在電解池外側(cè)還設(shè)有一個(gè)向電解池內(nèi)注入廢水的自吸 栗。該專(zhuān)利的電解效率低，處理廢水過(guò)程繁瑣，不利于快速高效地進(jìn)行廢水凈化。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種操作簡(jiǎn)單、 設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用低的基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖廢水凈化裝置。
[0006] 本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0007] 一種基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖廢水凈化裝置包括依次連接的觸控屏、中央控制 器、Marx發(fā)生器和放電室，所述放電室包括由內(nèi)向外依次套設(shè)的內(nèi)層放電筒體、外層放電筒 體和外殼，所述內(nèi)層放電筒體的外壁上設(shè)有內(nèi)層放電針頭，所述外層放電筒體的內(nèi)壁上設(shè) 有外層放電針頭，所述Marx發(fā)生器通過(guò)陰極連接線連接內(nèi)層放電筒體，并通過(guò)陽(yáng)極連接線 連接外層放電筒體。
[0008] 所述內(nèi)層放電針頭的數(shù)量與外層放電針頭的數(shù)量相等，且內(nèi)層放電針頭與外層放 電針頭沿圓周方向交替設(shè)置。
[0009] 所述內(nèi)層放電針頭以7-9mm間距均布設(shè)置于內(nèi)層放電筒體的外壁上。
[0010]所述外層放電針頭以7-9mm間距均布設(shè)置于外層放電筒體的內(nèi)壁上。
[0011]所述內(nèi)層放電針頭的長(zhǎng)度與外層放電針頭的長(zhǎng)度均為內(nèi)層放電筒體與外層放電 筒體之間距離的3~1。 5 5
[0012] 所述Marx發(fā)生器的輸出電壓為0-100kV，放電頻率為100kHZ-300kHZ。
[0013] 所述中央控制器通過(guò)光纖連接Marx發(fā)生器。
[0014] 所述Marx發(fā)生器包括可調(diào)升壓變壓器、整流橋、五級(jí)充放電單元、五個(gè)限流電阻和 四個(gè)快速二極管，所述可調(diào)升壓變壓器的輸入端連接電源，輸出端連接整流橋的輸入端，所 述五級(jí)充放電單元依次并聯(lián)在整流橋的正負(fù)極輸出端上，相鄰兩級(jí)充放電單元之間的整流 橋正極輸出端上串接一個(gè)快速二極管，每級(jí)充放電單元包括高壓電容和高壓開(kāi)關(guān)，所述高 壓電容和高壓開(kāi)關(guān)依次并聯(lián)在整流橋的正負(fù)極輸出端上，在相鄰高壓電容和高壓開(kāi)關(guān)之間 的整流橋負(fù)極輸出端上串接一個(gè)限流電阻，所述中央控制器分別連接可調(diào)升壓變壓器的控 制端和高壓開(kāi)關(guān)的控制端，所述內(nèi)層放電筒體通過(guò)陰極連接線連接靠整流橋最內(nèi)側(cè)的高壓 電容與限流電阻的接觸點(diǎn)，所述外層放電筒體通過(guò)陽(yáng)極連接線連接靠整流橋最外側(cè)的高壓 開(kāi)關(guān)與限流電阻的接觸點(diǎn)。
[0015] 所述中央控制器采用ARM處理器。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0017] 1、本實(shí)用新型通過(guò)當(dāng)前技術(shù)比較成熟的Marx放電技術(shù)，通過(guò)工頻交流電對(duì)Marx發(fā) 生器進(jìn)行充電產(chǎn)生高壓脈沖對(duì)廢水進(jìn)行放電，產(chǎn)生高能電子與相關(guān)物質(zhì)反應(yīng)，從而達(dá)到處 理講解去除廢水中的污染物的作用，觸控屏可通過(guò)中央控制器對(duì)Marx發(fā)生器輸出高壓脈沖 信號(hào)的幅值、占空比和重復(fù)頻率進(jìn)行調(diào)控優(yōu)化，內(nèi)層放電筒體、外層放電筒體上設(shè)置放電針 頭可形成大面積的強(qiáng)電壓放電，有利于加強(qiáng)廢水中的電解反應(yīng)，可用于環(huán)境保護(hù)以及化工 領(lǐng)域水體中有害有毒難降解污染物的控制與處理。
[0018] 2、本實(shí)用新型具體設(shè)計(jì)了內(nèi)層放電筒體、外層放電筒體上放電針頭的安裝位置， 均布設(shè)置以及部分重疊的交替設(shè)置有利于形成大范圍、均布、強(qiáng)電壓的電解區(qū)域，可實(shí)現(xiàn)對(duì) 工業(yè)廢水進(jìn)行較大程度的凈化，減少工業(yè)廢水對(duì)環(huán)境的污染，且具備能耗低、無(wú)二次污染的 優(yōu)點(diǎn)，具有一定的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)意義。
[0019] 3、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了 Marx發(fā)生器的具體電路結(jié)構(gòu)，使其輸出電壓為0-100kV，放電 頻率為100kHZ-300kHZ，可適用于多種常見(jiàn)廢水污染物的處理，有效功率可達(dá)95%以上，廢 水處理凈化率可達(dá)75 %-90 %。
[0020] 4、本實(shí)用新型的中央控制器通過(guò)光纖連接Marx發(fā)生器，利用光纖實(shí)現(xiàn)控制部分與 輸出部分的光隔離，使得Marx發(fā)生器的調(diào)控輸出不受影響，更加精準(zhǔn)。
[0021] 5、本實(shí)用新型將廢水引入放電室，通過(guò)觸控屏操作即可實(shí)現(xiàn)廢水凈化，操作簡(jiǎn)單， 通過(guò)選取ARM處理器等器件實(shí)現(xiàn)，設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用低，有利于推廣應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】

[0022]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖2為放電室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為Marx發(fā)生器的電路圖；
[0025]圖4為脈沖放電波形示意圖。
[0026]圖中：1、觸控屏，2、中央控制器，3、Marx發(fā)生器，4、放電室，5、內(nèi)層放電筒體，6、外 層放電筒體，7、外殼，8、內(nèi)層放電針頭，9、外層放電針頭，10、陰極連接線，11、陽(yáng)極連接線， 12、光纖，13、可調(diào)升壓變壓器，14、整流橋，15、充放電單元。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型 技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0028]如圖1所示，一種基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖廢水凈化裝置包括依次連接的觸控 屏1、中央控制器2、Marx發(fā)生器3和放電室4,放電室4采用交互式圓筒式結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包 括由內(nèi)向外依次套設(shè)的內(nèi)層放電筒體5、外層放電筒體6和外殼7，內(nèi)層放電筒體5的外壁上 設(shè)有內(nèi)層放電針頭8,外層放電筒體6的內(nèi)壁上設(shè)有外層放電針頭9，Marx發(fā)生器3通過(guò)陰極 連接線10連接內(nèi)層放電筒體5,并通過(guò)陽(yáng)極連接線11連接外層放電筒體6。
[0029] 如圖2所示，內(nèi)層放電針頭8的數(shù)量與外層放電針頭9的數(shù)量相等，且內(nèi)層放電針頭 8與外層放電針頭9沿圓周方向交替設(shè)置。內(nèi)層放電針頭8以7-9mm間距均布設(shè)置于內(nèi)層放電 筒體5的外壁上，且外層放電針頭9以7-9mm間距均布設(shè)置于外層放電筒體6的內(nèi)壁上。內(nèi)層 放電針頭8的長(zhǎng)度與外層放電針頭9的長(zhǎng)度均為內(nèi)層放電筒體5與外層放電筒體6之間距離 的I~I。
[0030] 如圖3所示，Marx發(fā)生器3包括可調(diào)升壓變壓器13、整流橋14、五級(jí)充放電單元15、 五個(gè)限流電阻和四個(gè)快速二極管，可調(diào)升壓變壓器13的輸入端連接電源，輸出端連接整流 橋14的輸入端，五級(jí)充放電單元15依次并聯(lián)在整流橋14的正負(fù)極輸出端上，相鄰兩級(jí)充放 電單元15之間的整流橋14正極輸出端上串接一個(gè)快速二極管，每級(jí)充放電單元15包括高壓 電容和高壓開(kāi)關(guān)，高壓電容和高壓開(kāi)關(guān)依次并聯(lián)在整流橋14的正負(fù)極輸出端上，在相鄰高 壓電容和高壓開(kāi)關(guān)之間的整流橋14負(fù)極輸出端上串接一個(gè)限流電阻，中央控制器2分別連 接可調(diào)升壓變壓器13的控制端和高壓開(kāi)關(guān)的控制端，內(nèi)層放電筒體5通過(guò)陰極連接線10連 接靠整流橋14最內(nèi)側(cè)的高壓電容與限流電阻的接觸點(diǎn)，外層放電筒體6通過(guò)陽(yáng)極連接線11 連接靠整流橋14最外側(cè)的高壓開(kāi)關(guān)與限流電阻的接觸點(diǎn)。
[0031]圖3中，可調(diào)升壓變壓器13包括連接220V交流電壓的初級(jí)線圈N1和可調(diào)圈數(shù)的次 級(jí)線圈N2,整流橋14采用四個(gè)二極管構(gòu)成全橋整流電路，1?1、1?2、1?、1?4、1?5為限流電阻，？1、 P2、P3、P4為快速二極管，(：1、02工3、04工5為高耐壓的高壓電容，1(1、1(2、1(3、1(4、1(5為高壓開(kāi) 關(guān)，高壓電容C1與限流電阻R1的接觸點(diǎn)為Marx發(fā)生器3的陰極輸出端，高壓開(kāi)關(guān)K5與限流電 阻R5的接觸點(diǎn)為Marx發(fā)生器3的陽(yáng)極輸出端。中央控制器2采用ARM處理器，高壓開(kāi)關(guān)及可調(diào) 升壓變壓器13中N1、N2的變比采用ARM STM3型處理器控制，中間級(jí)（即ARM STM3型處理器與 高壓開(kāi)關(guān)及可調(diào)升壓變壓器13之間）采用電磁隔離或者光隔離，本實(shí)施例中，中央控制器2 通過(guò)光纖12連接Marx發(fā)生器3，Mar x發(fā)生器3的輸出電壓為0-1 OOkV，電壓峰值可達(dá)1 OOkV，放 電頻率在100kHZ-300kHZ之間調(diào)整。
[0032]本裝置使用時(shí)，先將要處理廢水的相關(guān)參數(shù)導(dǎo)入到ARM處理器中，然后根據(jù)傳感器 采集到的廢水成分的不同，ARM處理器對(duì)Marx發(fā)生器3的變壓器變比和開(kāi)關(guān)頻率進(jìn)行調(diào)整， 調(diào)整完畢后打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)對(duì)Marx發(fā)生器3進(jìn)行充電，充電時(shí)間隨頻率變化，同時(shí)也隨要求的 電壓以及占空比變化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后關(guān)閉高壓開(kāi)關(guān)即實(shí)現(xiàn)高壓脈沖，上升前沿約為 100ns，如圖4所示，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)放電室4進(jìn)行放電。
[0033] 本廢水凈化裝置自身消耗功率約為40W左右，輸入功率可達(dá)1000W，有效功率可達(dá) 95%以上。
[0034]利用該裝置處理印刷廠的一些有機(jī)污染物的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下，溶液體積為200mL，實(shí) 驗(yàn)條件及數(shù)據(jù)如表1所示。
[0035] 表 1
[0036]
[0037]由表1中數(shù)據(jù)可驗(yàn)證此裝置用于廢水處理，具有較高的處理效率以及較快的處理 時(shí)間。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖廢水凈化裝置，其特征在于，包括依次連接的觸控 屏、中央控制器、Marx發(fā)生器和放電室，所述放電室包括由內(nèi)向外依次套設(shè)的內(nèi)層放電筒 體、外層放電筒體和外殼，所述內(nèi)層放電筒體的外壁上設(shè)有內(nèi)層放電針頭，所述外層放電筒 體的內(nèi)壁上設(shè)有外層放電針頭，所述Marx發(fā)生器通過(guò)陰極連接線連接內(nèi)層放電筒體，并通 過(guò)陽(yáng)極連接線連接外層放電筒體。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖廢水凈化裝置，其特征在于， 所述內(nèi)層放電針頭的數(shù)量與外層放電針頭的數(shù)量相等，且內(nèi)層放電針頭與外層放電針頭沿 圓周方向交替設(shè)置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖廢水凈化裝置，其特征在于， 所述內(nèi)層放電針頭以7_9mm間距均布設(shè)置于內(nèi)層放電筒體的外壁上。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖廢水凈化裝置，其特征在于， 所述外層放電針頭以7_9mm間距均布設(shè)置于外層放電筒體的內(nèi)壁上。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖廢水凈化裝置，其特征在于， 所述內(nèi)層放電針頭的長(zhǎng)度與外層放電針頭的長(zhǎng)度均為內(nèi)層放電筒體與外層放電筒體之間 3 4 距離的又~。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖廢水凈化裝置，其特征在于， 所述Marx發(fā)生器的輸出電壓為0-1 OOkV，放電頻率為100kHZ-300kHZ。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖廢水凈化裝置，其特征在于， 所述中央控制器通過(guò)光纖連接Marx發(fā)生器。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖廢水凈化裝置，其特征在于， 所述Marx發(fā)生器包括可調(diào)升壓變壓器、整流橋、五級(jí)充放電單元、五個(gè)限流電阻和四個(gè)快速 二極管，所述可調(diào)升壓變壓器的輸入端連接電源，輸出端連接整流橋的輸入端，所述五級(jí)充 放電單元依次并聯(lián)在整流橋的正負(fù)極輸出端上，相鄰兩級(jí)充放電單元之間的整流橋正極輸 出端上串接一個(gè)快速二極管，每級(jí)充放電單元包括高壓電容和高壓開(kāi)關(guān)，所述高壓電容和 高壓開(kāi)關(guān)依次并聯(lián)在整流橋的正負(fù)極輸出端上，在相鄰高壓電容和高壓開(kāi)關(guān)之間的整流橋 負(fù)極輸出端上串接一個(gè)限流電阻，所述中央控制器分別連接可調(diào)升壓變壓器的控制端和高 壓開(kāi)關(guān)的控制端，所述內(nèi)層放電筒體通過(guò)陰極連接線連接靠整流橋最內(nèi)側(cè)的高壓電容與限 流電阻的接觸點(diǎn)，所述外層放電筒體通過(guò)陽(yáng)極連接線連接靠整流橋最外側(cè)的高壓開(kāi)關(guān)與限 流電阻的接觸點(diǎn)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Marx發(fā)生器的高壓脈沖廢水凈化裝置，其特征在于， 所述中央控制器采用ARM處理器。
【文檔編號(hào)】C02F1/46GK205710006SQ201620339613
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】劉金香, 應(yīng)宜辰, 朱明飛, 葉恒達(dá), 吳震濤
【申請(qǐng)人】南華大學(xué)