【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物质废物处理的，具体涉及一种适用于高压脉冲电场技术裂解生物质废物的活塞式介质阻挡放电处理装置及其应用方法。
技术介绍
1、厨余垃圾、污泥及其厌氧消化物等生物质废物中含有纤维状生物絮体网络结构，使部分有机物截留在其中。进行厌氧消化时，被截留的有机物水解速率因受到生物絮体网络结构的束缚而被严重限制，进而影响了甲烷产率。并且，生物絮体网络结构的存在也使部分水分被截留，与胞内水一同构成了无法自由移动的结合水，进而影响了生物质废物的脱水性能。因此，在厌氧消化前和脱水前通常采用一些裂解或水解的手段来实现微生物细胞的裂解和生物絮体的破碎，促进胞内有机物和结合水的释放，以提高生物质废物的可生化性和脱水性能。
2、高压脉冲电场技术能够以极短脉冲的高强度电压的形式将电能反复作用在置于两极板间的微生物细胞上，通过产生跨膜电位差的方式增加细胞膜的渗透性。当脉冲电压幅值达1.0～3.0kv/cm时，跨膜电压即超过细胞膜的绝缘强度形成不可逆的电穿孔，脉宽达5μs以上有助于电穿孔孔洞的维持，以便胞内物质充分释放。脉冲占空比较低，即便是需要提供微秒级脉宽、幅值达几万伏的高压脉冲，其频率在几十至几百赫兹时功率依然较低、能耗较小，能够代替超声、微波、加热等传统的能量密集型处理方法实现生物质废物的温和裂解。
3、然而，采用高压脉冲电场技术处理生物质废物也存在一些问题，其中关注度最高的为击穿放电问题，在处理过程中发生处理腔的介质击穿或者空气击穿均会影响高压脉冲电场的处理效果，击穿引发的高电流会对高压脉冲电源造成危害、影响其使用寿
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种具有介质阻挡放电功能的处理腔解决击穿放电的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种活塞式介质阻挡放电处理装置，用作为高压脉冲电场技术裂解生物质废物的处理腔，包括处理腔、杯盖、正电极组件和负电极组件；所述处理腔采用上开口的杯形结构竖直放置，所述处理腔采用空腔体结构，用于容纳所述生物质废物；所述杯盖与所述处理腔的上开口顶部盖合连接，所述杯盖上开设有通气孔，用于维持所述处理腔的内、外气压平衡；所述正电极组件，设置在所述处理腔的所述空腔体内，所述正电极组件的输入端通过导线连接至高压脉冲电源的输出端，其中所述高压脉冲电源为能量来源；所述负电极组件，通过导电胶粘贴在所述处理腔的底部，所述负电极组件的输出端通过导线连接至所述高压脉冲电源的输入端。
4、优选地，所述正电极组件包括不锈钢正极板和螺纹杆一；所述不锈钢正极板设置在所述处理腔的所述空腔体内；所述螺纹杆一包括杆段和螺纹段，所述杆段竖直设置在所述不锈钢正极板顶部的中心，所述杆段端部为螺纹段，密封穿设至所述杯盖外，通过导线连接至高压脉冲电源的输出端；所述负电极组件包括不锈钢负极板和螺纹杆二；所述不锈钢负极板通过导电胶粘贴在所述处理腔的底部；所述螺纹杆二也包括杆段和螺纹段，所述螺纹杆二的杆段竖直设置在所述不锈钢负极板底部的中心，且所述螺纹杆二的螺纹段通过导线连接至所述高压脉冲电源的输入端。
5、优选地，所述不锈钢正极板与所述不锈钢负极板之间的距离采用8～12mm。
6、优选地，所述螺纹杆一的杆段穿设至所述杯盖外，通过o形圈密封连接，所述o形圈的内径尺寸与所述螺纹杆一杆段的外径尺寸相一致，所述螺纹杆一的杆段能够在所述o形圈内竖直滑动，用于调整与螺纹杆一连接的不锈钢正极板和不锈钢负极板之间的距离。
7、优选地，所述处理腔通过绝缘支架放置在操作平台上，以便所述负电极组件通过导线连接至所述高压脉冲电源的输入端，所述绝缘支架用于起到支撑作用和使所述处理腔与所述操作平台隔离开的绝缘防护作用。
8、优选地，所述处理腔采用透明的石英材料，且透明的所述处理腔上设有刻度线，用于标记所述生物质废物的体积。
9、优选地，所述处理腔壁厚及底厚度采用2mm，所述处理腔的内径采用50～70mm。
10、优选地，所述不锈钢正极板与不锈钢负极板相互平行且直径相同，且所述不锈钢正极板与不锈钢负极板的直径均小于所述处理腔的内径3～5mm。
11、优选地，所述杯盖的材质采用聚四氟乙烯或有机玻璃或橡胶材料；所述杯盖通过嵌套按压的方式实现与所述处理腔上开口的盖合。
12、本专利技术提供了一种基于所述活塞式介质阻挡放电处理装置的应用方法，该方法基于高压脉冲电场技术对生物质废物中微生物细胞的裂解和生物絮体的破碎作用；包括如下步骤：
13、步骤s1：安装：
14、步骤s11：将活塞式介质阻挡放电处理装置中的处理腔置于放置在操作平台上的绝缘支架上；
15、步骤s12：活塞式介质阻挡放电处理装置作为负载，所述活塞式介质阻挡放电处理装置中正电极组件的不锈钢正极板位于处理腔内，正电极组件的螺纹杆一通过导线连接至高压脉冲电源的输出端；
16、所述活塞式介质阻挡放电处理装置中负电极组件的不锈钢负极板通过导电胶粘贴在所述处理腔的底部，负电极组件的螺纹杆二通过导线连接至高压脉冲电源的输入端；通过处理腔将所述不锈钢正极板和不锈钢负极板分隔开，避免了两极同时暴露于空气、在空气中形成电弧发生的放电击穿，而不影响在生物质废物基质内因带电粒子的迁移形成与外加电场方向相反的电场、促进微生物细胞发生电穿孔；
17、步骤s13：所述示波器通过电压探头和电流探头与所述负载相连，所述示波器用于检测并显示所述负载承受的电压和电流，以及所述高压脉冲电源输出的波形；
18、步骤s2：处理：
19、步骤s21：将生物质废物放入所述处理腔的空腔体内；不锈钢正极板完全浸没或埋在所述生物质废物中；
20、步骤s22：高压脉冲电源作为能量来源，以极短脉冲的高强度电压的形式将电能反复作用在置于不锈钢正极板和不锈钢负极板之间的微生物细胞上，通过产生跨膜电位差的方式增加细胞膜的渗透性，跨膜电压超过细胞膜的绝缘强度即形成不可逆的电穿孔；脉宽达5μs以上时有助于电穿孔孔洞的维持，便于胞内物质的充分释放，实现生物质废物的裂解。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
22、(1)本专利技术借助杯形处理腔将不锈钢正极板和不锈钢负极板分隔开，有效地避免了因两电极同时暴露于空气可能发生的在空气中形成电弧引起的空气击穿放电。
23、(2)本专利技术将不锈钢正极板浸没或埋在样品中，不锈钢负极板使用导电胶无缝隙地粘贴在处理腔杯底外壁，保证了两极板间无空气腔形成，避免了由微小气腔引起的局部空气击穿放电。
24、(3)本专利技术中的介质阻挡放电处理腔选用石英材料，透明、阻燃、强度高，阻挡效果好、能够避免处理腔发生介质击穿。
25、(4)本专利技术中的不锈钢正极板与螺纹杆一连接、设置在处理腔内，整体结构类似于活塞，螺纹杆一能够带动不锈钢正极板相对于处理腔进行上下运动，以便调整两个极板间的距离本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种活塞式介质阻挡放电处理装置，用作为高压脉冲电场技术裂解生物质废物的处理腔，其特征在于，包括处理腔(1)、杯盖(4)、正电极组件和负电极组件；
2.根据权利要求1所述的一种活塞式介质阻挡放电处理装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种活塞式介质阻挡放电处理装置，其特征在于，所述不锈钢正极板(2)与所述不锈钢负极板(3)之间的距离采用8～12mm。
4.根据权利要求3所述的一种活塞式介质阻挡放电处理装置，其特征在于，所述螺纹杆一(6)的杆段穿设至所述杯盖(4)外，并通过O形圈(4-1)密封连接，所述O形圈(4-1)的内径尺寸与所述螺纹杆一(6)的杆段外径尺寸相一致，所述螺纹杆一(6)的杆段能够在所述O形圈(4-1)内竖直滑动，用于调整与螺纹杆一(6)连接的不锈钢正极板(2)和不锈钢负极板(3)之间的距离。
5.根据权利要求4所述的一种活塞式介质阻挡放电处理装置，其特征在于，所述处理腔(1)通过绝缘支架(5)放置在操作平台上；
6.根据权利要求2所述的一种活塞式介质阻挡放电处理装置，其特征在于，
7
8.根据权利要求7所述的一种活塞式介质阻挡放电处理装置，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的一种活塞式介质阻挡放电处理装置，其特征在于，所述杯盖(4)的材质采用聚四氟乙烯或有机玻璃或橡胶材料；所述杯盖(4)通过嵌套按压的方式实现与所述处理腔(1)上开口的盖合。
10.一种基于所述权利要求1至权利要求9任一项所述的活塞式介质阻挡放电处理装置(100)的应用方法，基于高压脉冲电场技术对生物质废物中微生物细胞的裂解和生物絮体的破碎作用；其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种活塞式介质阻挡放电处理装置，用作为高压脉冲电场技术裂解生物质废物的处理腔，其特征在于，包括处理腔(1)、杯盖(4)、正电极组件和负电极组件；
2.根据权利要求1所述的一种活塞式介质阻挡放电处理装置，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种活塞式介质阻挡放电处理装置，其特征在于，所述不锈钢正极板(2)与所述不锈钢负极板(3)之间的距离采用8～12mm。
4.根据权利要求3所述的一种活塞式介质阻挡放电处理装置，其特征在于，所述螺纹杆一(6)的杆段穿设至所述杯盖(4)外，并通过o形圈(4-1)密封连接，所述o形圈(4-1)的内径尺寸与所述螺纹杆一(6)的杆段外径尺寸相一致，所述螺纹杆一(6)的杆段能够在所述o形圈(4-1)内竖直滑动，用于调整与螺纹杆一(6)连接的不锈钢正极板(2)和不锈钢负极板(3)之间的距离。
5.根据权利要求4所述的一种活塞式介质阻挡放电...
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