一种可用于水处理的电极套管式水下放电结构制造技术

一种可用于水处理的电极套管式水下放电结构，包括输气管和固态电极，所述固态电极安置于所述输气管末端的出气口处附近，所述出气口安置于待处理水体中，所述出气口处产生动态的水气交界面，所述水气交界面与所述固态电极之间的非液相空间形成动态的等离子体放电空间；所述输气管由绝缘材料制成，所述固态电极由导电材料制成；所述输气管的安置姿态可以是所述出气口竖直向下、竖直向上、水平或者倾斜；所述输气管与所述固态电极单组或多组设置，当多组设置时形成放电结构阵列。本实用新型专利技术的放电结构，水体作为放电电极直接参与放电，放电空间本身在水体中直接产生效能，结构简单、成本低、通用性强、易于实施、集成方便、便于推广。

【技术实现步骤摘要】
一种可用于水处理的电极套管式水下放电结构
本技术涉及水处理技术、环保技术、等离子体技术等领域，具体涉及一种可用于水处理的电极套管式水下放电结构。
技术介绍
水是生命之源，人类的生产生活需要洁净的水源，同时也会产生污水。各类污水成分复杂、污染物种类繁多，如何对各类污水进行有效的净化、降解处理始终是重要的环保课题。基于化学、生物的传统水处理方法工艺复杂、成本高，还可能会产生副产品、副作用，甚至二次污染。众多研究成果表明，利用等离子体放电的水处理技术效率高、效果好、适用性广，该技术的作用机理包括强电场加速带电粒子轰击、多种强氧化性粒子（臭氧、自由基）作用、紫外光分解、电磁辐射、冲击波等等多种物理、化学过程形成的协同作用，该协同作用可以便捷有效地对水体进行杀菌消毒、脱色、降解有机物大分子（包括传统化学、生物方法难降解的有机物），无须添加其它化学、生物药剂。现有的等离子体水处理技术方案，一般是利用某种固定（静态）的放电结构进行等离子体放电，再将放电产物导入水中，或者直接在放电产生的等离子体区域导入水或水气混合物。无论哪种方式，其放电结构大都是固定状态的，待处理水体并不作为放电的直接参与者，水处理效能有限，放电结构相对复杂。
技术实现思路
为增强等离子体水处理方案的效能，简化放电结构，本技术提供了一种可用于水处理的电极套管式水下等离子体放电结构，如图1所示，包括输气管1和固态电极2，固态电极2安置于输气管1末端的出气口3处附近，出气口3安置于待处理水体中，出气口3处产生动态的水气交界面，该水气交界面与固态电极2之间的非液相空间形成动态的等离子体放电空间。优选地，输气管1由绝缘材料制成，固态电极2由导电材料制成。优选地，输气管1的安置姿态可以是出气口3竖直向下、竖直向上、水平或者倾斜。优选地，输气管1与固态电极2单组或多组设置，当多组设置时形成放电结构阵列。本技术放电结构工作时，泵入输气管1的工作气体从位于水下的出气口3（也即固态电极2附近）喷入待处理的水中，在出气口3处形成水中连续上浮的气泡序列。在水下气泡形成、膨胀的过程中，只要固态电极2与水气交界面（水下气泡壁）没有接触，固态电极2与水气交界面就形成两个放电电极，在此期间激励电路可驱动这两个电极间发生等离子体放电。也就是说，出气口3处尚未脱离开的水下气泡在膨胀过程中与出气口3形成了一个动态的放电腔体，固态电极2与水气交界面之间的等效放电距离随着水下气泡的膨胀而变化。在气泡产生、上浮过程中，放电产生的有效成分（高能带电粒子、强氧化性粒子、紫外光、电磁辐射等）直接与待处理水体充分发生作用。当水下气泡达到临界状态脱离出气口3时，前一轮工作过程结束，后一轮工作过程随即开始，如此周而复始，不断重复。根据具体的放电激励方式，要求待处理的水体以某种形式与激励电路相耦合或者连接，比如与激励电路的地端一并接地，或者通过某种机制与激励电路相连接，或者电位悬浮。固态电极2相对于出气口3的内外位置、工作气体泵入输气管1的流速、出气口3相对水面的布置深度以及待处理水体的动力学性质（粘性、表面张力系数等）等一系列参数，将影响放电结构工作过程中固态电极2与水气交界面的距离的变化情况。如果在整个工作过程中固态电极2与水体始终不会接触，只要固态电极2与水气交界面之间的电参数满足等离子体放电条件，放电结构就能工作于等离子体放电状态；如果在整个工作过程中固态电极2与水体有机会接触，那么在固态电极2在与水体接触的期间，会成为浸入水体的导体，此时放电结构将工作于电解状态。当然，也可能存在一种极端情况是，固态电极2伸出出气口3太多，导致放电结构在整个工作过程中始终处于电解的工作模式。因此本技术放电结构实际上可有“放电”和“电解”两种工作模式，连续工作时，可以只工作在“放电”工作模式，也可在“放电”和“电解”两种工作模式间来回切换，其工作模式随时间的变化规律称为“工作模式时序”。根据应用场合的需要，输气管1的材料、形状、尺寸、加工工艺等须加以针对性设计；固态电极2的材料、形状、尺寸、加工工艺等须加以针对性设计。根据应用场合的需要，固态电极2相对于出气口3的位置须加以控制或者针对性设计，工作气体泵入输气管1的流速须加以控制，以使放电结构工作状态稳定、工作模式时序稳定。根据应用场合的需要，出气口3的形状、尺寸须加以特别设计，以使放电结构工作状态稳定、工作模式时序稳定，且避免等离子体放电对出气口3边缘的烧蚀。根据应用场合的需要，本技术放电结构处于停机状态（停电、停气）时，如有必要（例如水体可能对固态电极2有腐蚀作用的情形等），应注意防止水体从出气口3倒灌导致长时间接触（甚至浸泡）固态电极2，为此可以采取应对措施，例如：（1）在输气管1的工作气体入口处串接单向控制阀门，（2）停机前使固态电极2向输气管1内方向回缩足够距离，（3）停机前使出气口3脱离出水体，（4）停机前事先排空待处理的水。根据应用场合的需要，本技术放电结构可以多组同时工作，也就是说，可以对同一处待处理水体安置多组放电结构或者放电结构阵列，以提高水处理效率，此时每组放电结构可以各自（或分批）使用单独的激励电路，且各组放电结构可以有不同的工作模式时序。根据应用场合的需要，可以在水下气泡脱离出气口3后上浮的行程中，酌情预先设置某种形态及分布的障碍物，以打碎气泡从而增大放电产物与水体的接触面积，或者设法影响气泡的上浮路径从而延长气泡及其内含放电产物在水体内的逗留时间，使放电产物与水体更充分接触，以提高水处理效果。根据应用场合的需要，如有必要，可以采取促进待处理水体循环的措施，以增大放电结构与水体的作用范围，提高水处理效果，例如搅拌、构建循环水流结构等。根据应用场合的需要，本技术的放电结构既可以作用于有限容器（包括水箱、水槽、蓄水池、养鱼池、游泳池等）里的水，也可以作用于部分或者全部开放的水环境（包括水库、江、河、湖、海等）里的水。本技术提供了一种动态的放电结构方案，水体作为放电电极直接参与放电，放电空间本身在水体中直接产生效能，因而有较好的等离子体水处理效果。本技术的放电结构，结构简单、成本低、通用性强、易于实施、集成方便、便于推广。附图说明图1为本技术放电结构的示意图；图2为本技术放电结构具体实施例中的总体工作示意图。其中，1输气管，2固态电极，3出气口，4电极电缆，5封盖，6支架，7进气口，8水槽，9导体，10地端电缆。具体实施方式为了使本技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示的一种可用于水处理的电极套管式水下等离子体放电结构，包括输气管1和固态电极2，固态电极2安置于输气管1末端的出气口3处附近，出气口3安置于待处理水体中，出气口3处产生动态的水气交界面，该水气交界面与固态电极2之间的非液相空间形成动态的等离子体放电空间。在更加优选的实施例中，输气管1由绝缘材料制成，固态电极2由导电材料制成。在更加优选的实施例中，输气管1的安置姿态可以是出气口3竖直向下、竖直向上、水平或者倾斜。在更加优选的实施例中，输气管1与固态电极2单组或多组设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可用于水处理的电极套管式水下放电结构，包括输气管和固态电极，所述固态电极安置于所述输气管末端的出气口处附近，所述出气口安置于待处理水体中，所述出气口处产生动态的水气交界面，所述水气交界面与所述固态电极之间的非液相空间形成动态的等离子体放电空间。

【技术特征摘要】
1.一种可用于水处理的电极套管式水下放电结构，包括输气管和固态电极，所述固态电极安置于所述输气管末端的出气口处附近，所述出气口安置于待处理水体中，所述出气口处产生动态的水气交界面，所述水气交界面与所述固态电极之间的非液相空间形成动态的等离子体放电空间。2.根据权利要求1所述的可用于水处理的电极套管式水下放电结构，其特征在于：所述输气...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍文青，孙健，
申请(专利权)人：中世清源北京科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11