CN201351129Y - 饮用水安全消毒的脉冲等离子体催化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的饮用水安全消毒的脉冲等离子体催化装置，包括一个有盖的绝缘筒状反应器、脉冲电源和曝空气或曝氧气的曝气装置，在反应器盖的中心处固定有针电极，紧贴反应器内壁装置筒电极，筒电极和针电极分别与脉冲电源的正、负极相连，反应器盖上有出气孔，反应器的底部有进气口与曝气装置相连。该装置结构简单，操作方便，通过曝气使活性炭流化起来，活性炭可富集细菌，负载在活性炭表面的催化剂可有效提高脉冲等离子体放电时活性物质的产率和利用率，降低了运行成本。

Description

饮用水安全消毒的脉冲等离子体催化装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于饮用水安全消毒的装置，属于水处理技术领域。

背景技术

近年来我国饮用水水源的污染日益加剧和恶化，给人类的健康带来了较大的危害。目前大部分水厂净水工艺还停留在“絮凝-沉淀-过滤-氯消毒”的传统工艺上，主要以去除水中浊度、悬浮物、色度、病原菌为目的，对水中的病原菌和有机物尤其是溶解性有机物不能有效去除。有机物的存在，一方面在加氯消毒的过程中会与氯反应，生成消毒副产物(DBPs)，如三卤甲烷(THMs)，卤乙酸(HAAs)等，这些物质都被证实或疑为致癌、致畸、致突变的三致物质；另一方面为管道中的异养微生物提供了营养基质，容易导致微生物在管网中繁殖并在管壁形成生物膜，造成饮用水在管网中的二次污染。

液电脉冲技术一般采用高压脉冲电源形成等离子体，集高能电子辐射、湿式氧化、化学氧化、光催化氧化等高级氧化技术于一体，系统不需辅以外加氧化剂，高温高压或是外加光源等技术手段，是一种全新概念的处理技术。脉冲等离子体液相放电过程同时具有物理效应和化学效应，物理效应可形成紫外光和冲击波，其强度由放电能量决定，化学效应主要促使活性物质的形成，如OH、H₂O₂，O₃等。因此，脉冲放电等离子体技术可利用放电形成的紫外光、冲击波以及活性自由基，形成高能电子、紫外线、臭氧等多因素协同作用，增强处理效果。但是饮用水中细菌的浓度很低，脉冲等离子放电产生的活性物质和能量的利用率不高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能耗低，杀菌效率高的饮用水安全消毒的脉冲等离子体催化装置。

本实用新型的饮用水安全消毒的脉冲等离子体催化装置，包括一个有盖的绝缘筒状反应器、脉冲电源和曝空气或曝氧气的曝气装置，在反应器盖的中心处固定有针电极，紧贴反应器内壁装置筒电极，筒电极和针电极分别与脉冲电源的正、负极相连，反应器盖上有出气孔，反应器的底部有进气口与曝气装置相连。

本实用新型装置有两种曝气方式，曝空气时，曝气装置包括流量计和与之相连的空气泵，曝气装置的流量计与进气口相连。曝氧气时，曝气装置包括依次连接的流量计、阀门和氧气瓶，曝气装置的流量计与进气口相连。

本实用新型中，所说的脉冲电源为负高压脉冲电源，电源电压为-3000V到-6000V。所说的绝缘筒状反应器采用聚乙烯材料，筒电极采用钛材料。

本实用新型所述装置用于饮用水安全消毒的方法：将待处理的饮用水注入反应器中，并投加表面负载有金属催化剂的活性炭，活性炭的浓度为5-10g/L，针电极和筒电极接电压为-3000V到-6000V脉冲电源，反应器中曝气，对饮用水消毒。

上述的负载金属催化剂的活性炭可以用载铂活性炭。

本实用新型利用负载金属催化剂的活性炭提高了脉冲等离子放电产生的活性物质(双氧水、臭氧和氢氧自由基)产率，对饮用水消毒。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型结构简单，操作方便，通过曝气使活性炭流化起来，负载在活性炭表面的催化剂可有效提高脉冲等离子体放电时活性物质的产率和利用率，活性炭表面可富集细菌，从而提高了杀菌效果，降低了运行成本。本实用新型可用于饮用水高效杀菌，也可以用于工业水处理杀菌。

附图说明

图1是饮用水安全消毒的脉冲等离子体催化装置示意图；

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参照图1，饮用水安全消毒的脉冲等离子体催化装置包括一个有盖的绝缘筒状反应器12、脉冲电源1和曝气装置，在反应器盖的中心处固定有针电极3，紧贴反应器内壁装置筒电极2，筒电极2和针电极3分别与脉冲电源1的正、负极相连，反应器盖上有出气孔11，反应器的底部有进气口10与曝气装置相连。图示实例中，采用的是曝氧气装置，它包括依次连接的流量计4、阀门5和氧气瓶6，曝气装置的流量计4与进气口10相连。

实施例

采用本实用新型的脉冲等离子体催化装置对饮用水消毒，饮用水中的细菌初始浓度为10³CFU/ml，初始pH为6.4，电导率为250μs/cm。所用的高压脉冲电源运行参数为：峰值电压-3400V，脉冲宽度为100μs。投加载铂活性炭的浓度为10g/L，采用曝空气方式，曝气强度为667m³(m³h)^-1。处理时间为150s。

图2是大肠杆菌的透射电镜照片，其中(a)和(c)是未经处理细菌的不同切面，(b)和(d)是相对应的经本实用新型装置处理后的细菌切面图。由图可见，处理前的大肠杆菌细胞(图a和c)有完整的结构，很饱满。而经本实用新型装置处理后的大肠杆菌细胞壁有破损(图b和d)，内含物大量泄露，而导致细菌死亡。杀菌率接近于99.9％。

Claims (5)

1.饮用水安全消毒的脉冲等离子体催化装置，其特征是包括一个有盖的绝缘筒状反应器(12)、脉冲电源(1)和曝空气或曝氧气的曝气装置，在反应器盖的中心处固定有针电极(3)，紧贴反应器内壁装置筒电极(2)，筒电极(2)和针电极(3)分别与脉冲电源(1)的正、负极相连，反应器盖上有出气孔(11)，反应器的底部有进气口(10)与曝气装置相连。

2.根据权利要求1所述的饮用水安全消毒的脉冲等离子体催化装置，其特征是所说的曝气装置包括流量计(4)和与之相连的空气泵，曝气装置的流量计(4)与进气口(10)相连。

3.根据权利要求1所述的饮用水安全消毒的脉冲等离子体催化装置，其特征是所说的曝气装置包括依次连接的流量计(4)、阀门(5)和氧气瓶(6)，曝气装置的流量计(4)与进气口(10)相连。

4.根据权利要求1所述的饮用水安全消毒的脉冲等离子体催化装置，其特征是脉冲电源(1)为负高压脉冲电源，电源电压为-3000V到-6000V。

5.根据权利要求1所述的饮用水安全消毒的脉冲等离子体催化装置，其特征是绝缘筒状反应器(12)的材料是聚乙烯，筒电极(2)的材料是钛。

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