基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水治理工藝及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水治理工藝，包括步驟一：初步處理：采用微濾膜技術(shù)結(jié)合混凝、吸附法對待處理污水進(jìn)行初步處理，去除污水中的懸浮顆粒、纖維、細(xì)菌；步驟二：高壓電脈沖場處理：將微濾后污水經(jīng)霧化器霧化，霧化后的水霧處于多針板異形電極之間，在電極間施加高壓電脈沖，產(chǎn)生高電壓脈沖電場，使水霧中有機(jī)物質(zhì)發(fā)生降解，實(shí)現(xiàn)污水凈化。本技術(shù)方案不需要外加氧化劑,且反應(yīng)體系無須輔以高溫、高壓或外加光源等技術(shù)手段，集沖擊波、光、電、化學(xué)氧化于一體的新型水處理技術(shù)，高效且無二次污染?；谏鲜龇椒ǎ景l(fā)明還公開了一種治理系統(tǒng)。
【專利說明】
基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水治理工藝及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及污水處理和環(huán)境治理治理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水治理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]污水處理是指為使污水達(dá)到排水某一水體或再次使用的水質(zhì)要求對其進(jìn)行凈化的過程。污水處理被廣泛應(yīng)用于建筑、農(nóng)業(yè)，交通、能源、石化、環(huán)保、城市景觀、醫(yī)療、餐飲等各個(gè)領(lǐng)域，也越來越多地走進(jìn)尋常百姓的日常生活。
[0003]按污水來源分類，污水處理一般分為生產(chǎn)污水處理和生活污水處理。生產(chǎn)污水包括工業(yè)污水、農(nóng)業(yè)污水以及醫(yī)療污水等，而生活污水就是日常生活產(chǎn)生的污水，是指各種形式的無機(jī)物和有機(jī)物的復(fù)雜混合物，包括:①漂浮和懸浮的大小固體顆粒;②膠狀和凝膠狀擴(kuò)散物;③純?nèi)芤?。工業(yè)污水中含有的有毒有機(jī)物質(zhì)成分復(fù)雜多樣，其化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，降解困難，能夠在環(huán)境及生物體內(nèi)中長時(shí)間存在和富集，對人類健康造成嚴(yán)重威脅，因此有效降解有毒有機(jī)物質(zhì)是污水治理重點(diǎn)和難點(diǎn)。
[0004]目前常用的工業(yè)污水治理手段有物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)、生物修復(fù)技術(shù)、低溫等離子技術(shù)種種，不一而足。面對工業(yè)污水中持久性有機(jī)污染物種類和含量的增加，這些傳統(tǒng)的處理工藝顯得力不從心，表現(xiàn)為成本高、操作復(fù)雜、降解效率低、能耗高以及治理中易產(chǎn)生二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的之一是提供一種基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水治理工藝，成本低，能耗低，有機(jī)物降解效率高，不產(chǎn)生二次污染;本發(fā)明的目的之二是提供一種基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水霧化治理系統(tǒng);本發(fā)明的目的之三是提供一種用于工業(yè)污水霧化治理系統(tǒng)的高壓電脈沖場處理室。
[0006]本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]該種基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水治理工藝，包括以下步驟:
[0008]步驟一:初步處理:采用微濾膜技術(shù)結(jié)合混凝、吸附法對待處理污水進(jìn)行初步處理，去除污水中的懸浮顆粒、纖維、細(xì)菌；
[0009]步驟二:高壓電脈沖場處理:將微濾后污水經(jīng)霧化器霧化，霧化后的水霧處于多針板異形電極之間，在電極間施加高壓電脈沖，產(chǎn)生高電壓脈沖電場，在高壓脈沖電場作用下，部分帶電粒子和電子被加速形成高能粒子或電子，高能粒子或電子將激發(fā)有機(jī)物質(zhì)的電離和裂解，使水霧中有機(jī)物質(zhì)發(fā)生降解，實(shí)現(xiàn)污水凈化。
[0010]特別地，還包括步驟三:將經(jīng)過高壓電脈沖場處理后得到的液化水進(jìn)行回收。
[0011]特別地，在步驟二中，所述高壓電脈沖場處理是在高壓電脈沖場處理室中進(jìn)行，所述高壓電脈沖場處理室包括外殼、至少一塊多針陽極電極板和對應(yīng)的至少一塊負(fù)極接地電極板，所述多針陽極電極板豎直設(shè)置于外殼內(nèi)部，所述負(fù)極接地電極板與多針陽極電極板相對設(shè)置，所述多針陽極電極板上均勻布置有多根陽極板金屬針棒，所述陽極板金屬針棒垂直于多針陽極電極板的板面并朝向負(fù)極接地電極板，所述多針陽極電極板于高壓脈沖電源的正極相連接，所述負(fù)極接地電極板與高壓脈沖電源的負(fù)極相連接并接地。
[0012]特別地，所述外殼采用硬質(zhì)絕緣塑料槽體。
[0013]本發(fā)明的目的之二是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0014]該種基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水霧化治理系統(tǒng)，包括膜技術(shù)微濾裝置、霧化器和高壓電脈沖場處理室，所述膜技術(shù)微濾裝置內(nèi)設(shè)置有微濾膜，通過混凝、吸附法對待處理污水進(jìn)行初步處理后送入高壓電脈沖場處理室；
[0015]所述霧化器設(shè)置在高壓電脈沖場處理室的入口通道處，所述高壓電脈沖場處理室的內(nèi)部設(shè)置有至少一塊多針陽極電極板和至少一塊負(fù)極接地電極板，所述多針陽極電極板豎直設(shè)置于外殼內(nèi)部，所述負(fù)極接地電極板與多針陽極電極板相對設(shè)置，所述多針陽極電極板上均勻布置有多根陽極板金屬針棒，所述陽極板金屬針棒垂直于多針陽極電極板的板面并朝向負(fù)極接地電極板，所述多針陽極電極板于高壓脈沖電源的正極相連接，所述負(fù)極接地電極板與高壓脈沖電源的負(fù)極相連接并接地。
[0016]特別地，所述系統(tǒng)還包括儲納罐，所述儲納罐與高壓電脈沖場處理室的出口相連通，用于經(jīng)高壓電脈沖場處理室處理后的霧化水液化回收。
[0017]特別地，所述系統(tǒng)還包括雙蹤示波器。
[0018]本發(fā)明的目的之三是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0019]該種用于工業(yè)污水霧化治理系統(tǒng)的高壓電脈沖場處理室，內(nèi)部設(shè)置有至少一塊多針陽極電極板和至少一塊負(fù)極接地電極板，所述多針陽極電極板豎直設(shè)置于外殼內(nèi)部，所述負(fù)極接地電極板與多針陽極電極板相對設(shè)置，所述多針陽極電極板上均勻布置有多根陽極板金屬針棒，所述陽極板金屬針棒垂直于多針陽極電極板的板面并朝向負(fù)極接地電極板，所述多針陽極電極板于高壓脈沖電源的正極相連接，所述負(fù)極接地電極板與高壓脈沖電源的負(fù)極相連接并接地。
[0020]特別地，高壓電脈沖場處理室的入口通道處設(shè)置有霧化器。
[0021]特別地，所述高壓電脈沖場處理室的外殼采用硬質(zhì)絕緣塑料槽體。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:
[0023](I)本發(fā)明采用微濾膜先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行初步處理，有利于提高污水處理速度和效果，并為污水霧化順利進(jìn)行提供保證；
[0024](2)本發(fā)明通過采用高壓納秒脈沖電場技術(shù)，有利于提高處理效果和降低系統(tǒng)能耗；
[0025](3)本發(fā)明采用污水霧化方式，有利于提高活性物質(zhì)的產(chǎn)生量和產(chǎn)生速度，加大待降解物質(zhì)和低溫等離子活性物質(zhì)的接觸面，提高處理速度和處理效果；
[0026](4)異形多針板電極結(jié)構(gòu)的采用也將有助于增加處理室中電場的強(qiáng)度和覆蓋面積，可以采用多組電極陣列式組合，并行運(yùn)行，可大大提高污水處理效果和速度。
[0027](5)本技術(shù)方案不需要外加氧化劑，且反應(yīng)體系無須輔以高溫、高壓或外加光源等技術(shù)手段，充分利用納秒脈沖技術(shù)，其快速上升沿能有效提高降解效果，同時(shí)降低電源系統(tǒng)的功率損耗，提高效率，本發(fā)明集沖擊波、光、電、化學(xué)氧化于一體的新型水處理技術(shù)，高效且無二次污染，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
[0028]本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。
【附圖說明】
[0029]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
[0030]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0031 ]圖2為尚壓電脈沖場處理室的結(jié)構(gòu)不意圖，圖中，1:多針陽極電極板;2:外殼;3:負(fù)極接地電極板;4:陰極板卡槽位;5:高壓電極接頭;6:陽極板金屬針棒;7:示波器探頭;8:陰極板卡槽位置；
[0032]圖3為采用了兩塊針陽極電極板的高壓電脈沖場處理室內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0034]如圖1所示，本發(fā)明的基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水霧化治理系統(tǒng)，包括膜技術(shù)微濾裝置和高壓電脈沖場處理室，膜技術(shù)微濾裝置內(nèi)設(shè)置有微濾膜，通過混凝、吸附法對待處理污水進(jìn)行初步處理后送入高壓電脈沖場處理室；
[0035]如圖2所示，高壓電脈沖場處理室的入口通道處設(shè)置有霧化器，本實(shí)施例中，高壓電脈沖場處理室的內(nèi)部設(shè)置有一塊多針陽極電極板I和對應(yīng)的一塊負(fù)極接地電極板3，多針陽極電極板I豎直設(shè)置于外殼內(nèi)部，負(fù)極接地電極板與多針陽極電極板相對設(shè)置，多針陽極電極板上均勻布置有多根陽極板金屬針棒6，陽極板金屬針棒6垂直于多針陽極電極板I的板面并朝向負(fù)極接地電極板，多針陽極電極板于高壓脈沖電源正極的高壓電極接頭5相連接，負(fù)極接地電極板與高壓脈沖電源的負(fù)極相連接并接地。本實(shí)施例中，高壓電脈沖處理室的外殼2采用硬質(zhì)絕緣塑料槽體，可以起到良好的絕緣和密封作用。
[0036]電極板為多針板結(jié)構(gòu)，電極間距可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，電極間施加高壓納秒級電脈沖，電壓幅值可在5k?30kv間進(jìn)行調(diào)整。為保證達(dá)到較高的處理速度和效果，電場強(qiáng)度應(yīng)提高到lkv/cm以上，并以不發(fā)生火花放電為宜。
[0037]需要說明的是，本發(fā)明中的多針陽極電極板和負(fù)極接地電極板的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置，如圖3所示，該種結(jié)構(gòu)采用了兩塊多針陽極電極板的形式，即將圖1中的負(fù)極接地電極板移到了陰極板卡槽位4，然后將原陰極板卡槽位置8上增加了一塊多針陽極電極板，這樣的處理可以提供更強(qiáng)的高壓脈沖電場，產(chǎn)生更多的高能粒子或電子來激發(fā)有機(jī)物質(zhì)的電離和裂解，適用于更大規(guī)模的污水處理場合。
[0038]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，還可以將一整塊多針陽極電極板改為多個(gè)小塊的多針陽極電極板排列而成，如圖3中的左右方多針陽極電極板，由8塊構(gòu)成陣列式布局，中間共用地電極，這種方式可以使得脈沖高壓電源在不增加容量的情況下并列運(yùn)行，因?yàn)楦邏弘娫磧r(jià)格隨容量的增加急速上升，遠(yuǎn)較幾個(gè)較小容量的電源價(jià)格高，這樣的結(jié)構(gòu)有利于降低整個(gè)系統(tǒng)裝置的費(fèi)用。
[0039]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，系統(tǒng)還包括儲納罐，儲納罐與高壓電脈沖場處理室的出口相連通，用于經(jīng)高壓電脈沖場處理室處理后的霧化水液化回收，回收后的水可以用于多種途徑。
[0040]作為進(jìn)一步的改進(jìn)，系統(tǒng)還包括雙蹤示波器，7為示波器探頭，能隨時(shí)監(jiān)控高壓脈沖的強(qiáng)度和相位關(guān)系。
[0041]本發(fā)明的基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水治理工藝，包括以下步驟:
[0042]步驟一:初步處理:采用微濾膜技術(shù)結(jié)合混凝、吸附法對待處理污水進(jìn)行初步處理，去除污水中的懸浮顆粒、纖維、細(xì)菌；
[0043]步驟二:高壓電脈沖場處理:將微濾后污水經(jīng)霧化器霧化，霧化后的水霧處于多針板異形電極之間，在電極間施加高壓電脈沖，產(chǎn)生高電壓脈沖電場，在高壓脈沖電場作用下，部分帶電粒子和電子被加速形成高能粒子或電子，高能粒子或電子將激發(fā)有機(jī)物質(zhì)的電離和裂解，使水霧中有機(jī)物質(zhì)發(fā)生降解，實(shí)現(xiàn)污水凈化。
[0044]步驟三:將經(jīng)過高壓電脈沖場處理后得到的液化水進(jìn)行回收。
[0045]本發(fā)明的技術(shù)原理如下:在高壓脈沖電場作用下，部分帶電粒子和電子被加速形成高能粒子或電子，高能粒子或電子將激發(fā)有機(jī)物質(zhì)的電離和裂解，此過程中將發(fā)生復(fù)雜的物理效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)，其中產(chǎn)生的紫外線和沖擊波屬于物理效應(yīng)，其強(qiáng)度由放電能量決定，而化學(xué)效應(yīng)主要是活性物質(zhì)的生成，如羥基、臭氧及過氧化氫等。多種因素協(xié)同作用使水霧中有機(jī)物質(zhì)發(fā)生降解，從而達(dá)到污水凈化的目的。高壓電脈沖產(chǎn)生的電場，有助于提高各種反應(yīng)的速度，同時(shí)降低能量的消耗，此方式不會產(chǎn)生大量的熱，有助于提高能量利用率。采用污水霧化后處理方式有利于低溫等離子體與待降解有機(jī)分子的接觸，霧化傳質(zhì)面積加大，可達(dá)到最佳的能量利用率。在此種處理方式中全部低溫等離子區(qū)幾乎都包含在水溶液霧化區(qū)之中，低溫等離子活性物質(zhì)最濃處也將是處理水霧最密處。異形多針板電極結(jié)構(gòu)的采用也將有助于增加處理室中電場的強(qiáng)度和覆蓋面積。可以采用多組電極陣列式組合，并行運(yùn)行?？纱蟠筇岣呶鬯幚硇Ч退俣取?br>[0046]本發(fā)明經(jīng)過多次試驗(yàn)，得到的凈化水根據(jù)國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中的管網(wǎng)水標(biāo)準(zhǔn)，對渾濁度、色度、臭和味、肉眼可見物、余氯、細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群、耐熱大腸菌群、CODMn等指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，總合格率在96 %以上。
[0047]最后說明的是，以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水治理工藝，其特征在于:所述工藝包括以下步驟: 步驟一:初步處理:采用微濾膜技術(shù)結(jié)合混凝、吸附法對待處理污水進(jìn)行初步處理，去除污水中的懸浮顆粒、纖維、細(xì)菌； 步驟二:高壓電脈沖場處理:將微濾后污水經(jīng)霧化器霧化，霧化后的水霧處于多針板異形電極之間，在電極間施加高壓電脈沖，產(chǎn)生高電壓脈沖電場，在高壓脈沖電場作用下，部分帶電粒子和電子被加速形成高能粒子或電子，高能粒子或電子將激發(fā)有機(jī)物質(zhì)的電離和裂解，使水霧中有機(jī)物質(zhì)發(fā)生降解，實(shí)現(xiàn)污水凈化。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水治理工藝，其特征在于:還包括步驟三:將經(jīng)過高壓電脈沖場處理后得到的液化水進(jìn)行回收。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水治理工藝，其特征在于:在步驟二中，所述高壓電脈沖場處理是在高壓電脈沖場處理室中進(jìn)行，所述高壓電脈沖場處理室包括外殼、至少一塊多針陽極電極板和對應(yīng)的至少一塊負(fù)極接地電極板，所述多針陽極電極板豎直設(shè)置于外殼內(nèi)部，所述負(fù)極接地電極板與多針陽極電極板相對設(shè)置，所述多針陽極電極板上均勻布置有多根陽極板金屬針棒，所述陽極板金屬針棒垂直于多針陽極電極板的板面并朝向負(fù)極接地電極板，所述多針陽極電極板于高壓脈沖電源的正極相連接，所述負(fù)極接地電極板與高壓脈沖電源的負(fù)極相連接并接地。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水治理工藝，其特征在于:所述外殼采用硬質(zhì)絕緣塑料槽體。5.基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水霧化治理系統(tǒng)，其特征在于:包括膜技術(shù)微濾裝置、霧化器和高壓電脈沖場處理室，所述膜技術(shù)微濾裝置內(nèi)設(shè)置有微濾膜，通過混凝、吸附法對待處理污水進(jìn)行初步處理后送入高壓電脈沖場處理室； 所述霧化器設(shè)置在高壓電脈沖場處理室的入口通道處，所述高壓電脈沖場處理室的內(nèi)部設(shè)置有至少一塊多針陽極電極板和至少一塊負(fù)極接地電極板，所述多針陽極電極板豎直設(shè)置于外殼內(nèi)部，所述負(fù)極接地電極板與多針陽極電極板相對設(shè)置，所述多針陽極電極板上均勻布置有多根陽極板金屬針棒，所述陽極板金屬針棒垂直于多針陽極電極板的板面并朝向負(fù)極接地電極板，所述多針陽極電極板于高壓脈沖電源的正極相連接，所述負(fù)極接地電極板與高壓脈沖電源的負(fù)極相連接并接地。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水霧化治理系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括儲納罐，所述儲納罐與高壓電脈沖場處理室的出口相連通，用于經(jīng)高壓電脈沖場處理室處理后的霧化水液化回收。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于高壓納秒脈沖電場技術(shù)的工業(yè)污水霧化治理系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)還包括雙蹤示波器。8.用于如權(quán)利要求5所述的工業(yè)污水霧化治理系統(tǒng)的高壓電脈沖場處理室，其特征在于:所述高壓電脈沖場處理室的內(nèi)部設(shè)置有至少一塊多針陽極電極板和至少一塊負(fù)極接地電極板，所述多針陽極電極板豎直設(shè)置于外殼內(nèi)部，所述負(fù)極接地電極板與多針陽極電極板相對設(shè)置，所述多針陽極電極板上均勻布置有多根陽極板金屬針棒，所述陽極板金屬針棒垂直于多針陽極電極板的板面并朝向負(fù)極接地電極板，所述多針陽極電極板于高壓脈沖電源的正極相連接，所述負(fù)極接地電極板與高壓脈沖電源的負(fù)極相連接并接地。9.如權(quán)利要求8所述的高壓電脈沖場處理室，其特征在于:所述高壓電脈沖場處理室的入口通道處設(shè)置有霧化器。10.如權(quán)利要求8所述的高壓電脈沖場處理室，其特征在于:所述高壓電脈沖場處理室的外殼采用硬質(zhì)絕緣塑料槽體。
【文檔編號】C02F9/12GK105948372SQ201610472152
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】馮濤, 何朝峰, 孫幸成
【申請人】石家莊鐵道大學(xué)