CN101148285A - 高压脉冲气相增湿放电处理废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的高压脉冲气相增湿放电处理废水的方法，是以经过增湿处理的气体为载气，将工作气体通入高压脉冲等离子体放电装置产生带活性物质的气体，将带活性物质的气体通入废水池与废水接触，对废水中的污染物进行氧化。本发明方法简单，操作简便，兼顾了高压脉冲等离子气相放电和液相放电的优点，通过增湿的气体在放电单元中产生大量的活性自由基，提高了活性物质的产率，且增湿的气体向液相的传递过程中，传递效率也得到了一定的提高，从而提高了处理的效果。有效的解决了气相放电传质差，液相放电易导通的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压脉冲气相增湿放电处理废水的方法，属于环境技术和水处理领域。
背景技术
工业生产中产生的大量工业废水，其种类繁多、浓度高、成分非常复杂，采用常规的物化或者生化处理技术难以有效进行控制及治理。因此，高级氧化技术成为了处理当今难降解工业废水的新技术及新方法。
高级氧化技术主要利用各种活性自由基攻击废水中的污染物，破坏其结构，使得废水得以净化。但是一般的高级氧化技术需要外加氧化物质，例如，臭氧高级氧化过程需要外加臭氧；双氧水氧化过程需要格外投加双氧水；超声波氧化过程需要额外的超声发生装置以提供超声源。额外的能量源或物质源的投加，使得此类高级氧化技术的可操作性降低。而高压脉冲等离子体放电氧化技术作为一种新型的高级氧化技术则克服了以上高级氧化技术的种种缺点，其在短时间内产生强电压，在电极之间产生剧烈的放电，在放电过程中产生臭氧、紫外线、超声波、HO·自由基等一系列活性物质，不需要额外投加任何氧化剂，其氧化效率高、能量释放多样性，在最近一段时间得到了广泛的关注。
高压脉冲等离子体放电氧化技术是利用气体在放电中会产生大量的活性物质来实现对污染物的氧化。高压脉冲等离子体放电其主要放电表现形式有气相放电、液相放电和气液混合放电三种。气相放电已经广泛应用于工业有机废气的处理工艺中，采用气相放电，将气相放电产生的活性物质引入到废水中实现对废水中污染物的氧化，活性物质主要在气相产生，处理效率受到气液传质的影响，传递效率低，处理效果差。而采用液相放电和气液混合放电对废水进行处理，由于水的导通作用，对放电产生了相当的影响，使得能量利用率非常低、氧化效率低、操控性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压脉冲气相增湿放电处理废水的方法，以提高能量利用率、降低能耗。
本发明的高压脉冲气相增湿放电处理废水的方法，是以经过增湿处理的气体为载气，将工作气体通入高压脉冲等离子体放电装置产生带活性物质的气体，将带活性物质的气体通入废水池与废水接触，对废水中的污染物进行氧化。
上述的增湿处理可以采用加热、降压、雾化的方法使水变成水蒸汽。所说的工作气体可以为氧气、氮气或空气。
本发明采用在高压脉冲等离子体放电前端加热、降压、雾化的方法使水产生大量的水蒸气载气，工作气体经过载气后，其湿度得到一定的增加，随后进入高压脉冲等离子体放电过程，在放电过程中，由于水蒸气的存在，使得放电过程能产生大量的只能在高压脉冲液相等离子体液相放电过程中才能产生的活性物质，如HO2·、H2O2，经过放电的气体继而通入待处理废水中，产生的活性物质与废水反应，实现了污染物的去除。
本发明的有益效果在于：
本发明方法简单，操作简便，兼顾了高压脉冲等离子气相放电和液相放电的优点，通过增湿的气体在放电单元中产生大量的活性自由基，提高了活性物质的产率，且增湿的气体向液相的传递过程中，传递效率也得到了一定的提高，从而提高了处理的效果。有效的解决了气相放电传质差，液相放电易导通的缺点。
附图说明
图1是高压脉冲气相增湿放电处理废水的方法流程图。
图2是本发明的高压脉冲等离子体气相增湿放电处理废水同高压脉冲等离子体液相放电处理废水效果对比。
具体实施方式
参照图1，本发明的高压脉冲气相增湿放电处理废水的方法，是以经过增湿单元1处理的气体为载气，将工作气体通入高压脉冲等离子体放电单元2产生带活性物质的气体，将带活性物质的气体通入废水池3与废水接触，对废水中的污染物进行氧化。
实施例1
采用本发明的高压脉冲等离子体气相增湿放电方法处理含有对氯苯酚为污染物的废水，废水中污染物的初始浓度为100mg/L，初始pH：6.5，电导率：3.0-6.0。所用的高压脉冲电源运行参数为：电压峰值14KV，脉冲前沿100ns，脉冲频率150Hz。以氧气作为气源，氧气量为100L/h，利用水沸腾产生的水蒸气作为载气使得工作气空气得到增湿，处理时间为42min。
表1给出了采用传统的高压脉冲等离子体气相放电、液相放电和本发明的气相增湿放电对废水处理效果和能效的比较。
表1
| 放电形式 | 反应速率常数(K，×10-3S-1) | 去除能效(g/kW·h) |
| 气相放电 | 1.62 | 0.86 |
| 液相放电 | 1.56 | 0.92 |
| 气相增湿放电 | 2.01 | 1.28 |
由表1可见，采用高压脉冲等离子体气相增湿放电使得反应速率常数(拟一级反应动力学方程)和去除能量效率(即去除初始浓度的50％时的能量消耗(g/kW·h))比气相放电和液相放电两种放电形式均得到了提高。
实施例2
废水对象为模拟脱硫废水，水中含有SO3 2-浓度为1000ppm，含有Hg2+2ppm。采用空气作为工作气体，气体流量为100L/h，利用水沸腾产生的水蒸气作为载气使得工作气得到增湿。所采用的高压脉冲等离子体放电电源峰值电压为1～50kv，脉冲上升前沿80～200ns，脉冲重复频率20～250Hz。图2给出了高压脉冲等离子体气相增湿放电处理废水同高压脉冲等离子体液相放电处理废水的效果对比。
由图可见，采用本发明的高压脉冲等离子体气相增湿放电比传统高压脉冲液相放电在SO3 2-的转化速率上得到了一定程度的提高。
Claims (3)
1.高压脉冲气相增湿放电处理废水的方法，其特征是以经过增湿处理的气体为载气，将工作气体通入高压脉冲等离子体放电装置产生带活性物质的气体，将带活性物质的气体通入废水池与废水接触，对废水中的污染物进行氧化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所说的增湿处理是采用加热、降压、雾化的方法使水变成水蒸汽。
3.根据权利要求1所说的方法，其特征是所说的工作气体为氧气、氮气或空气。
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