一種具備臭氧和紫外光催化功能的低溫等離子體水處理裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種具備臭氧和紫外光催化功能的低溫等離子體水處理裝置及方法，由導流罩、導流桶、填料床和反應器組成，反應器和高壓電極為柱對稱幾何體，導流桶垂直放置于反應器內，導流桶四周布置有填料床，導流罩為漏斗型，其開口小一端連接導流桶，導流罩上方布置有高壓電極，高壓電極連接高壓調頻電源；導流桶內設有提升漿，以形成導流桶內向上、導流桶外向下的水流，導流罩面對高壓電極一側負載納米TiO2光催化材料，高壓電極發出紫外光，使導流罩充分收集高壓電弧形成的紫外光，填料床采用臭氧催化劑，其堆積密度為0.1～0.3?kg/L。本發明專利技術通過在反應器中合理地布置催化劑填料，充分利用伴隨低溫等離子生成的臭氧和紫外線，使之有效地降解污水中的有機物，污水處理效率明顯提高。

【技術實現步驟摘要】
一種具備臭氧和紫外光催化功能的低溫等離子體水處理裝置及方法
本專利技術涉及水污染控制領域，具體涉及一種具備臭氧和紫外光催化功能的低溫等離子體水處理裝置及方法。
技術介紹
近年來，我國廢水排放標準日益嚴格，傳統的生物處理方法對眾多的工業廢水無法達到排放標準，因此新型的物理化學處理方法日益受到關注。低溫等離子體技術，其原理是采用介質阻擋對污水負載進行放電，在水表面上產生強烈的電弧，由此污水中的有機污染物得到降解。該技術開創了等離子常溫下處理液相有機污染物的先河，具有重要的理論意義。在應用方面，該技術不需要培養微生物和使用化學藥劑，僅需電源，操作方便，特別是對小規模污水處理具有優勢。低溫等離子體技術應用于污水處理，時間較短，機理尚不明確，運行參數缺少理論指導，急需完善工藝，提高處理效率。關于低溫等離子體降解有機物的機理有：放電后水中產生羥基自由基、電弧產生紫外光、及在氣相產生臭氧。實驗過程直接可以觀察到：高壓電極周圍產生紫色光弧。紫外線入射污水后，部分有機物會產生光解反應，但強度較弱，而通過光催化劑，形成光催化氧化，降解能力得到提高。同樣，通過嗅覺可以判斷：實驗過程中產生臭氧。臭氧在水中的溶解度大約是氧氣的十倍，作為比氧氣能力更強的氧化劑，臭氧的產生具有重要的意義。但理論與實驗證明：O3直接氧化有機物的能力極弱，只有通過催化劑催化形成?OH，才能大幅度提高氧化能力。有報道稱：對某些有機物的氧化，?OH氧化是O3直接氧化反應速率的七個數量級，可見催化劑的重要性。
技術實現思路
本專利技術的目的是提高低溫等離子體技術降解污水中有機物的能力，提出一種具備臭氧和紫外光催化功能的低溫等離子體水處理裝置及方法。本專利技術強化放電水表面的水流流動，促進氣液界面更新，以提高氣相中臭氧溶解效率；液相中添加臭氧催化劑以提高催化氧化的效果。同時輔以光催化措施，提高紫外光催化氧化效果。本專利技術提出的具備臭氧和紫外光催化功能的低溫等離子體水處理裝置，由導流罩1、導流筒2、填料床4和反應器５組成，所述反應器底部進水，上部出水；其中：所述反應器和高壓電極均為柱對稱幾何體結構（如桶型、燒杯和燒瓶型），以利于水流均勻分布及紫外光收集；所述導流筒2垂直放置于反應器５內，導流筒2四周布置有填料床４，導流罩1為漏斗型，其開口小的一端連接導流筒２，導流罩１上方布置有高壓電極６，所述高壓電極６連接高壓調頻電源７；所述導流筒２內設有提升漿３，以形成導流筒２內向上、導流筒２外向下的水流，加快水液界面更新，促進臭氧溶解；所述導流罩1面對高壓電極６一側負載納米TiO2光催化材料，高壓電極6發出紫外光，使導流罩１充分收集高壓電弧形成的紫外光，提高光催化氧化效果；所述填料床4采用臭氧催化劑，為表面改性的鐵屑，或以γ-FeOOH為主要成份成型填料，其堆積密度為0.1～0.3kg/L。本專利技術提出的具備臭氧和紫外光催化功能的低溫等離子體水處理裝置采用的方法，具體步驟如下：水從反應器底部進水口處進水，在提升漿的作用下由導流筒底部向上進入導流罩，從導流罩出來的水部分直接出水，其余部分向下流動，經過填料床后，又從導流筒內向上流動，以形成導流筒內向上、導流筒外向下的水流，控制提升漿攪拌強度為20～100s-1，所述填料床4采用臭氧催化劑，為表面改性的鐵屑，或以γ-FeOOH為主要成份成型填料，堆積密度為0.1～0.3kg/L。本專利技術的有益效果在于：通過在反應器中合理地布置催化劑填料，充分利用伴隨低溫等離子生成的臭氧和紫外線，使之有效地降解污水中的有機物，污水處理效率明顯提高。附圖說明圖1為本專利技術的結構圖示。圖中標號：１為導流罩，２為導流筒，３為提升漿，４為填料床，５為反應器，６為高壓電極，７為高壓高頻電源。具體實施方式下面通過實施例進一步說明本專利技術。實施例1：帶有改性鐵屑臭氧催化劑的低溫等離子體反應器反應器裝置如附圖。反應器５內設置導流罩１、導流筒２和提升漿３。導流罩1為漏斗型，面對高壓電極一側負載納米TiO2光催化材料，以充分收集高壓電弧形成的紫外光，提高光催化氧化效果；導流筒2內部設有具有提升漿3，形成桶內向上、桶外向下的水流，以加快水液界面更新，促進臭氧溶解；同時，反應器內水流紊動增強，加快固液界面傳質，促進臭氧催化氧化反應。填料床4為改性鐵屑臭氧催化劑，堆積密度為0.3kg/L，內置帶有提升功能的攪拌漿，其攪拌強度為100s-1，導流罩1負載納米TiO2光催化材料。經上述強化后，處理印染廢水效率提高，COD去除率由30%提高至70%。實施例2：帶有主要成份為γ-FeOOH臭氧催化劑的低溫等離子體反應器反應器裝置如實施例１。填料床4是主要成份為γ-FeOOH臭氧催化劑，堆積密度為0.2kg/L，內置帶有提升功能的攪拌漿，其攪拌強度為50s-1，導流罩1負載納米TiO2光催化材料。經上述強化后，處理印染廢水效率提高，COD去除率由30%提高至60%。實施例3：帶有改性鐵屑臭氧催化劑、無光催化劑負載的低溫等離子體反應器反應器裝置如實施例１。填料床4為改性鐵屑臭氧催化劑，堆積密度為0.1kg/L，內置帶有提升功能的攪拌漿，其攪拌強度為20s-1，導流罩1僅導流作用，無光催化負載。經上述強化后，處理印染廢水效率提高，COD去除率由30%提高至55%。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具備臭氧和紫外光催化功能的低溫等離子體水處理裝置，由導流罩（1）、導流桶（2）、填料床（4）和反應器（５）組成，所述反應器底部進水，上部出水；其特征在于：所述反應器和高壓電極均為柱對稱幾何體結構，以利于水流均勻分布及紫外光收集；所述導流桶（2）垂直放置于反應器（５）內，導流桶（2）四周布置有填料床（４），導流罩1為漏斗型，其開口小的一端連接導流桶（２），導流罩（１）上方布置有高壓電極（６），所述高壓電極（６）連接高壓調頻電源（７）；所述導流桶（２）內設有提升漿（３），以形成導流桶（２）內向上、導流桶（２）外向下的水流，加快水液界面更新，促進臭氧溶解；所述導流罩（1）面對高壓電極（６）一側負載納米TiO2光催化材料，高壓電極（6）發出紫外光，使導流罩（１）充分收集高壓電弧形成的紫外光，提高光催化氧化效果；所述填料床（4）采用臭氧催化劑，為表面改性的鐵屑，或以γ?FeOOH為主要成份成型填料，其堆積密度為0.1～0.3?kg/L。

【技術特征摘要】
1.一種具備臭氧和紫外光催化功能的低溫等離子體水處理裝置，包括導流罩（1）、導流筒（2）、填料床（4）和反應器（５），所述反應器底部進水，上部出水；其特征在于：反應器和高壓電極均為柱對稱幾何體結構，以利于水流均勻分布及紫外光收集；所述導流筒（2）垂直放置于反應器（５）內，導流筒（2）四周布置有填料床（４），導流罩（1）為漏斗型，其開口小的一端連接導流筒（２），導流罩（１）上方布置有高壓電極（６），所述高壓電極（６）連接高壓調頻電源（７）；所述導流筒（２）內設有提升漿（３），以形成導流筒（２）內向上、導流筒（２）外向下的水流，加快水液界面更新，促進臭氧溶解；所述導流罩（1）面對高壓電極（６）一側負載納米TiO2光催化材料，高壓電極（6）發出紫外光，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬魯銘，靳華鵬，劉亞輝，汪維，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：上海;31