郭映江 陈毅豪

(西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100)

0 前言

我国饮用水水质不容乐观，在作为饮用水源的水体中，细菌超过卫生标准的约占75%，饮用水受到有机污染的人口约占总人口的11.4%。目前市面上主流的RO净水器存在价格昂贵、需要定期更换滤芯、耗电大且易产生废水等缺点。现有新型净水设备采用介质阻挡放电技术为核心，与PP棉和活性炭联用，用PP棉过滤掉泥沙铁屑等大颗粒物质，接着通过介质阻挡放电反应器将水中的细菌病毒、藻类有机污染物等去除，最后由活性炭将微量重金属离子除去并且改善口感，通过以上3个环节达到净化水质的效果。

在现有利用介质阻挡放电技术净水装置中，需要一种能够形成均匀水膜的装置，以便水膜经过高压电场能够被均匀净化。现阶段实验室与产品中多应用类平板装置，这种装置占地面积大，边界处水膜成型效果不佳。本文描述了一种新型介质阻挡放电技术净水装置的表面覆流系统，有效避免平板类装置缺点。

1 系统组成

本装置主要由以下部件组成：分流帽、陶瓷管、石英管、隔离座、水箱。

从上至下依次为：1分流帽，2陶瓷管，3石英管，4隔离座，5水箱。其中分流帽为锥形特殊结构，与陶瓷管粘接，粘结处经打磨处理；陶瓷管与石英管同轴嵌套在无害化塑料制隔离座上，保持一定同轴度，使得陶瓷管与石英管间隙均匀，以便介质放电均匀；水箱吊装至隔离座下方。其中关键部件为分流帽与隔离座。总体装配如图1所示。

2 系统原理及具体工作方法

本装置原理：

石英管接阴极，陶瓷管接阳极，通电。用软管引入待净化水，待净化水经过分流帽在陶瓷管壁上形成均匀水膜，经过陶瓷管与石英管间电场作用流入分流座，得到净化水流入水箱，之后进入下一净化系统或结束。

具体工作方法：

首先，将阳极导线通过隔离座预留小孔穿入陶瓷管内部并与内壁粘接，阴极导线贴于石英管外壁，使得两管中间区域形成以空气为介质的电场。

其次，待净化水首先由软管通入分流帽部分，分流帽顶端的特殊结构能使水流四散开来，达到分流目的，分散的水流经过分流帽得到减速，从而形成分散的水膜。之后水膜沿着陶瓷管壁流下，在此期间经过电场，充分净化，得到已净化水。

图3

最后，已净化水首先流入隔离座，再经隔离座半环形孔进入水箱。

3 主要部件及其作用

3.1 分流帽

图4

分流帽分为上下2部分。上部如图2所示，分内外2层，外层与进水软管相通，内层由十字挡块挡开水流，使其分散。下半部分为钝角锥形，表面有环状纹理，有减缓水流，使水膜均匀的作用。分流帽上下2部分剖面图如图3所示。

3.2 隔离座

隔离座有隔离水电，固定其他部件的作用，如图4所示。总体来看是圆饼状，由内到外分为3个环状部分，最内圈与陶瓷管嵌套，固定陶瓷管，内有预留孔接线；中间层为过渡区，有半环形孔道，使得已净化水流入水箱；第3层与石英管嵌套，外接阴极导线。

4 介质阻挡放电技术净水优势

介质阻挡放电技术是一种集光、电、化学效应为一体的高级氧化技术，具有除去污染杂质高效快速，反应器灵活多变、操作简单，电极不易腐蚀，使用寿命长，在常温常压下便可运行，作用条件温和，无需添加外源物质便可运行，处理过程中绝大多数有机污染物被降解为二氧化碳和水，活性物质寿命短无后续危害等特性。由于其具有的优势特性，近些年来得到了广泛的关注。

在水污染治理方面，放电等离子体技术被认为是最具发展潜力的水处理技术之一，介质阻挡放电技术属于放电等离子体技术。其处理水中污染杂质的机理为：在放电过程中产生羟基自由基、超氧阴离子自由基、过氧化氢、臭氧紫外辐射等。紫外辐射具有杀菌消毒的作用，这些高能电子，氧化活性物质将有机污染物、细菌、病毒、藻类等降解为二氧化碳、水或者矿物盐。研究表明羟基自由基在介质阻挡放电技术除去水中污染杂质的过程中起主导作用。羟基自由基可以和水中存在的几乎所有的污染物发生氧化反应而使之分解，直至彻底氧化为二氧化碳、水和其他无机物。与膜过滤和材料吸附这些只是将污染杂质截留到材料表面的处理方式相比，介质阻挡放电技术确实做到了将水中的污染杂质降解除去，这是一项环境友好型绿色技术，从长远来看，对环境污染的治理有着积极正面的影响。

介质阻挡放电技术能够高效降解有机污染物，在水处理方面已经得到了应用。但目前由于能耗较大等原因使其应用受到了一定的限制。相信随着对高级氧化技术的不断深入研究，未来介质阻挡放电技术将在水处理领域得到更为广泛的应用。

5 结语

目前介质阻挡放电技术净水装置的表面覆流系统仍处于实验室阶段，应用较少。本文介绍的新型表面覆流系统能实现均匀水膜的目的，使得净水效率大大提高，还能做到隔离水电，安全性更强，占用空间集约，有效克服平板状系统的缺点。