利用气液放电产生等离子体处理水的装置

本技术涉及水处理领域，具体地说是一种利用气液放电产生等离子体处理水的装置。

背景技术：

1、目前的污水处理方式主要有生物处理法、化学处理法以及物理处理法。这些方法日益成熟，但其缺点也不容忽视。

2、如生物处理法存在着占地面积大、处理周期长、受环境因素影响大等诸多问题；化学处理法需要使用化学药剂，成本高且会造成二次污染；而一些较为新颖的方法，如吸附法和离子交换法虽然去除氨氮效果好且成本低，但它们大多没有合适的吸附剂和高性能离子交换试剂；传统的物理处理法难以去除大分子有机物，缺少合适的交换膜。

3、另外，海水一直是最大的水源供给来源，海水淡化后应用于生产生活和生活，是研发人员一直研究的课题。

4、等离子体处理水是近几年兴起的一种新型处理方式，现有的等离子体处理法装置复杂，占用空间大且操作复杂，处理装置能耗高，且处理量小；而且液相等离子体放电处理水电解消耗掉的水多，产生热量大进而造成升温快、温度高等问题。

5、如中国发明专利文献“cn202110881918-一种利用水下鼓泡多模式放电合成过氧化氢的装置”，其公开的是利用高压电源在水下鼓泡放电合成过氧化氢来实现处理污水的目的，该设备单纯制过氧化氢效率低，产生的过氧化氢浓度也不高。过氧化氢并不是放电反应的最终产物，本装置将他作为中间产物，能够和其他中间产物臭氧、羟基自由基等一起起到高效的水处理作用，因此利用率比较低。

6、由此可见，现有技术中需要解决的问题如下：

7、1.传统的水处理方式需要添加剂，会造成二次污染；或处理效率底处理周期长等问题；

8、2.传统等离子体水处理方式装置复杂，占用空间大且操作复杂；

9、3.传统的等离子体水处理装置能耗高，且处理量小；

10、4.液相等离子体放电处理水电解消耗掉的水多，产生热量大进而造成升温快、温度高等问题。

技术实现思路

1、本实用新型为解决背景技术中存在的技术缺陷，一是提供一种等离子体发生机构，二是提供一种利用气液放电产生等离子体处理水的装置，二是提供一种利用这种装置进行水处理的方法。

2、本实用新型采用的技术方案是：一种等离子体发生机构，包括液体容器、气管、直流高压电源和空气间隙；气管一端与气泵连通；气管另一端伸进液体容器中；

3、所述内电极通过内电极导线悬置于气管的下部，内电极导线与空气间隙的输出端连接；所述外电极导电环缠绕在所述气管的下部外壁上，外电极导电环外围的水为外电极，外电极导电环通过外电极导线与直流高压电源的输出端连接；

4、所述外电极为气管外围的液体；

5、所述气管下部的侧壁上均布出气孔；出气孔沿气管管壁环形排列；所述外电极导电环置于所述出气孔下方的气管外壁上。

6、一种等离子体发生机构的应用，所述等离子体发生机构应用于污水处理；液体容器中盛放的为静置或流动性水,利用气液放电产生等离子体处理水。

7、一种利用气液放电产生等离子体处理水的装置，该装置基于上述等离子发生机构，还包括处理箱、示波器和调压阀；

8、所述液体容器为水盛放容器，所述水盛放容器设置在处理箱内部；

9、所述直流高压电源，其一输出端引出外电极导线，其另一输出端通过连接导线与空气间隙的输入端连接；空间间隙的输出端引出内电极导线，内电极导线上连接所述示波器；

10、所述气管上安装有调压阀。

11、所述气管的中部设置有安装孔，安装孔内壁设置绝缘密封圈，实现密封。

12、所述安装孔设置于气管中心轴线上，所述内电极导线通过绝缘密封圈，沿气管的中心轴线伸进气管内。

13、所述直流高压电源包括整流电路、滤波电路、逆变电路、高频变压器、八倍压电路、驱动电路、控制电路、反馈电路及pwm控制模块；其中市电接入后连接整流电路，整流电路依次连接滤波电路、逆变电路、高频变压器和八倍压电路；控制电路和反馈电路均与pwm控制模块的输入端连接，pwm控制模块的输出端连接驱动电路；驱动电路分别连接滤波电路和逆变电路。

14、液体容器中的水液面没过所述出气孔及所述内电极。

15、一种基于上述装置进行水处理的方法：

16、s1、先向水盛放容器中注入待处理的水；

17、s2、接通直流高压电源，外电极导线与外电极导电环连接完成导电，污水成为外电极；

18、s3、打开气泵，气泵吹出的氧气沿气管输送至水中；

19、s4、当直流高压电源输出的电流经连接导线到达空气间隙后形成高压脉冲电流，所述高压脉冲电流经内电极导线到达内电极，并击穿内电极与液体外电极之间的气体介质，在内电极与出气孔处形成一圈紫色电弧，形成等离子体；

20、s5、步骤s4中形成的等离子体中的活性物质和臭氧存在气泡中，随着气流的吹动从出气孔进入污水中，作用于污水，实现对污水中杂质的处理。

21、内电极与出气孔交界处形成放电通道，放电通道沿半径由所述内电极指向外电极。

22、与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

23、1.相较于传统等离子体放电处理污水装置，本实用新型利用气液放电产生了更多细小绵密的气泡，等离子体中活性物质存在气泡中，与污水反应更充分，气泡还能起到搅拌混合的作用，处理水更高效，能处理多种水污染物，处理范围更广泛；

24、2.相较于液相等离子体放电处理水装置，本实用新型解决了液相等离子体放电处理水电解消耗掉的水多，产生热量大进而造成升温快、温度高等问题，且本实用新型能耗低；

25、3.相较于传统的等离子体处理水装置，本实用新型制作了一套由整流电路、滤波电路、逆变电路、调频电路、倍压整流电路等组成的直流高压电源，操作更简单，组成更简单且占用空间更小；

26、4.相较于传统的等离子体处理水装置，本实用新型的所述处理箱用来固定所述内电极和所述气管，同时形成密封环境，方便用来检测产生气体成分，避免对环境造成二次污染；

27、5.相较于传统的水处理装置，本实用新型在水处理过程中不添加任何催化剂，没有二次污染。

技术特征：

1.一种利用气液放电产生等离子体处理水的装置，其特征在于，包括等离子体发生机构；

2.根据权利要求1所述的利用气液放电产生等离子体处理水的装置，其特征在于，还包括处理箱、示波器和调压阀；

3.根据权利要求2所述的利用气液放电产生等离子体处理水的装置，其特征在于，所述气管的中部设置有安装孔，安装孔内壁设置绝缘密封圈，实现密封。

4.根据权利要求3所述的利用气液放电产生等离子体处理水的装置，其特征在于，安装孔设置于气管中心轴线上，内电极导线通过绝缘密封圈，沿气管的中心轴线伸进气管内。

5.根据权利要求2所述的利用气液放电产生等离子体处理水的装置，其特征在于，所述直流高压电源包括整流电路、滤波电路、逆变电路、高频变压器、八倍压电路、驱动电路、控制电路、反馈电路及pwm控制模块；其中市电接入后连接整流电路，整流电路依次连接滤波电路、逆变电路、高频变压器和八倍压电路；控制电路和反馈电路均与pwm控制模块的输入端连接，pwm控制模块的输出端连接驱动电路；驱动电路分别连接滤波电路和逆变电路。

6.根据权利要求2所述的利用气液放电产生等离子体处理水的装置，其特征在于，液体容器中的水液面没过所述出气孔及所述内电极。

技术总结
一种利用气液放电产生等离子体处理水的装置，该装置基于上述等离子发生机构，还包括处理箱、示波器和调压阀；液体容器为水盛放容器，所述水盛放容器设置在处理箱内部；直流高压电源，其一输出端引出外电极导线，其另一输出端通过连接导线与空气间隙的输入端连接；空间间隙的输出端引出内电极导线，内电极导线上连接所述示波器；气管上安装有调压阀。本技术处理水更高效，能处理多种水污染物，处理范围更广泛；能耗低；操作更简单，组成更简单且占用空间更小；避免对环境造成二次污染。

技术研发人员：王冉冉,张帆,房军贤,任昌明,尹飞,牟景莹,武文斌,李寒晓,孙丰斌,孔祥鲁,李映秀,任涵,刘雨萌,伏樟荣,陈怡卓,石永琛,段瑞龙
受保护的技术使用者：山东农业大学
技术研发日：20231109
技术公布日：2024/7/23