CN102351282A - 一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置和方法 - Google Patents

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本发明公开了一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置和方法，特点是包括低温等离子体箱体，低温等离子体箱体的侧边设置有配水箱，配水箱通过配水管与温等离子体箱体连通，配水管包括配水总管和若干根穿孔配水支管，穿孔配水支管横向贯穿箱体且其上悬挂有金属丝网，箱体内位于金属丝网的下方设置有集水槽，箱体内设置有与金属丝网间隔设置的高压电极，高压电极与外部的电源连接，处理方法包括将装置的各部件组装的步骤，然后将有机废水在金属丝网上形成均匀液膜流下，利用高压电极放电产生的活性物质，对污染物进行破坏分解，优点是具有占地面积小，可适用于大规模处理，活性自由基产率高，提高难降解有机废水处理效果。

Description

一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种有机废水处理装置和方法，尤其是涉及一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置和方法。
背景技术
随着石油化工、塑料、合成纤维、焦化、印染等行业的迅速发展，各种含有大量难生物降解的有机污染物的废水相应增多，它们进入水体给环境造成了严重的污染，这类废水中含有包括多环芳烃、卤代烃、杂环类化合物、有机氛化物、有机磷农药、表面活性剂、有机染料等有毒难降解有机污染物。这些物质的共同特点是毒性大，成份复杂，化学耗氧量高，采用常规的生物或物理化学净化方法处理难以或无法满足净化处理的技术和经济要求。近些年来，一些新兴废水处理技术如超临界水氧化法、催化湿式氧化法、利用等离子体技术处理有机废水方法等得到飞速发展，它们在处理高浓度难降解有机废水方面有其无法替代的优势，给废水处理带来新的活力。
现有的利用等离子体技术处理难降解有机废水的方法主要是利用高压脉冲放电形成的紫外光、冲击波、活性自由基以及高能电子、紫外线、臭氧等多因素的协同降解作用达到增强处理效果的目的，是集光、电、化学氧化于一体的新型水处理技术。目前利用高压脉冲放电处理有机废水的方式主要有液下及水平（或倾斜）液面高压脉冲放电形式，其中液下放电需要鼓入空气，配套设施多；水平（或倾斜）液面放电只能单面放电，两种方法占地面积大，无法适用于大规模处理，而且液面放电方法产生的臭氧等气体无法利用，存在混合不均，产生死角，活性自由基产率不高（活性自由基指 ??OH、??HO2、??O等活性自由基和氧化性极强的O3），自由基向液体内部扩散迁移速率较低等缺点，导致有机废水处理效果差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种占地面积小，可适用于大规模处理，并可提高难降解有机废水处理效果的利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置和方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置，包括低温等离子体箱体，所述的低温等离子体箱体的侧部设置有配水箱，所述的配水箱通过配水管与所述的温等离子体箱体连通，所述的配水管包括位于低温等离子体箱体外的配水总管和若干根与所述的配水总管相通的穿孔配水支管，所述的穿孔配水支管横向贯穿所述的低温等离子体箱体且所述的穿孔配水支管上悬挂有金属丝网，所述的低温等离子体箱体内位于所述的金属丝网的下方设置有集水槽，所述的低温等离子体箱体内纵向设置有高压电极，所述的高压电极与所述的金属丝网相互之间间隔设置，所述的高压电极与外部的低温等离子体电源连接。
所述的配水箱上设置有用于盛装难降解有机废水的供水箱，所述的供水箱内设置有用于将供水箱内的难降解有机废水送入所述的配水箱的潜水泵。
所述的低温等离子体箱体由所述的金属丝网分隔为若干个单元处理区，所述的低温等离子体箱体上且与各个单元处理区相对应的位置分别设置有抽气管，各个所述的抽气管分别接入于水射器，所述的水射器安装于所述的潜水泵的出水管上，所述的出水管与所述的配水箱连通。
所述的穿孔配水支管的直径小于15mm。
所述的金属丝网上负载功能催化剂。
所述的功能催化剂为纳米级二氧化钛。
一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的方法，包括以下步骤：
（1）将低温等离子体箱体与配水箱通过配水管连通，所述的配水管包括位于低温等离子体箱体外的配水总管和若干根与所述的配水总管相通的穿孔配水支管，将穿孔配水支管横向贯穿低温等离子体箱体且在其上悬挂金属丝网，在低温等离子体箱体内位于金属丝网的下方设置集水槽，在低温等离子体箱体内纵向设置高压电极，所述的高压电极与所述的金属丝网相互之间间隔设置，将高压电极与外部的低温等离子体电源连接；
（2）将难降解有机废水送入配水箱，难降解有机废水通过配水总管流向穿孔配水支管，通过穿孔配水支管上的孔眼，使废水流出并在金属丝网上形成均匀液膜流下，利用高压电极放电产生的活性物质，对污染物进行破坏分解，净化后的有机废水落入集水槽，由集水槽的出水口排出。
所述的配水箱上设置有用于盛装难降解有机废水的供水箱，所述的供水箱内设置有用于将供水箱内的难降解有机废水送入所述的配水箱的潜水泵，所述的低温等离子体箱体由所述的金属丝网分隔为若干个单元处理区，所述的低温等离子体箱体上且与各个单元处理区相对应的位置分别设置有抽气管，各个所述的抽气管分别接入于水射器，所述的水射器安装于所述的潜水泵的出水管上，所述的出水管与所述的配水箱连通。
所述的水膜厚度控制在15mm以内。
所述的金属丝网上负载功能催化剂，所述的功能催化剂为纳米级二氧化钛。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置及方法，该装置中难降解有机废水在金属丝网表面形成液膜，高压电极直接在有机废水形成的液膜表面放电，利用高压脉冲放电产生的活性物质净化难降解有机废水，由于金属丝网使液膜在流动中处于紊流状态，可以加快液膜表面的更新及表面活性物质向液膜内部迁移，从而加快反应速度，使低温等离子体释放的高能粒子、紫外线等多种形式的能量物质都得到了充分利用，加强了低温等离子体对难降解有机废水的处理效果，同时本发明采用金属丝网形成液膜构成等离子体集电极，电极垂直排列充分利用空间，减小了设备占地面积，该方法实施过程中操作简便，运行成本低，容易实施，可以适用于不同规模的难降解废水处理。
进一步由于配水箱上设置有用于盛装难降解有机废水的供水箱，供水箱内设置有用于将供水箱内的难降解有机废水送入配水箱的潜水泵，可直接将供水箱内的难降解有机废水通过潜水泵送入配水箱，使该装置结构更加简单。
进一步由于低温等离子体箱体由所述的金属丝网分隔为若干个单元处理区，低温等离子体箱体上且与各个单元处理区相对应的位置分别设置有抽气管，各个抽气管分别接入于水射器，水射器安装于潜水泵的出水管上，出水管与所述的配水箱连通，可将高压电极与液膜之间由于高压放电产生的臭氧通过水射器的抽吸作用与难降解有机废水一同送入配水箱，使臭氧溶解入难降解有机废水中，发挥其强氧化性能及脱色能力，使低温等离子体释放的各种能量得到充分利用。
进一步由于采用的金属丝网上负载功能催化剂，可利用高压电极放电中发出的紫外线强化功能催化剂-纳米级二氧化钛，达到充分降解难降解有机废水中污染物的作用。
综上所述，本发明一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置和方法，具有占地面积小，可适用于大规模处理，活性自由基产率高，扩散迁移速率高，提高难降解有机废水生化处理效果的优点，与现有的在液体中及液面形成等离子放电过程相比，附属设备少，容易实施，可以适用于不同规模废水处理。
附图说明
图1为本发明利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置的立体结构示意图；
图2为本发明利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置的俯视图；
图3为图2的A-A’截面剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本发明一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置，如图1、图2和图3所示，包括低温等离子体箱体1，该低温等离子体箱体1的侧边设置有配水箱2，配水箱2通过配水管3与温等离子体箱体1连通，配水管3包括位于低温等离子体箱体1外的配水总管31和若干根与配水总管31相通的穿孔配水支管32，穿孔配水支管32横向贯穿低温等离子体箱体1且其上悬挂有金属丝网4，该低温等离子体箱体1内位于金属丝网4的下方设置有集水槽5，低温等离子体箱体1内纵向设置有高压电极6，高压电极6与金属丝网4相互之间间隔设置，高压电极6与外部的低温等离子体电源7连接。
在此具体实施例中，配水箱2上设置有用于盛装难降解有机废水的供水箱8，供水箱8内设置有用于将供水箱8内的难降解有机废水送入配水箱2的潜水泵9。该低温等离子体箱体1由金属丝网4分隔为若干个单元处理区10（如图2所示），低温等离子体箱体1上且与各个单元处理区10相对应的位置分别设置有抽气管11，各个抽气管11分别接入于水射器12，水射器12安装于潜水泵9的出水管13上，出水管13与配水箱2连通。
在此具体实施例中，穿孔配水支管32的直径小于15mm，金属丝网4上负载功能催化剂，该功能催化剂为纳米级二氧化钛。
 实施例2
本发明一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的方法，具体包括以下步骤：
（1）将低温等离子体箱体1与配水箱2通过配水管3连通，该配水管3包括位于低温等离子体箱体1外的配水总管31和若干根与配水总管31相通的穿孔配水支管32，将穿孔配水支管32横向贯穿低温等离子体箱体1且在其上悬挂金属丝网4，将低温等离子体箱体1内位于金属丝网4的下方设置集水槽5，在低温等离子体箱体1内纵向设置高压电极6，高压电极6与金属丝网4相互之间间隔设置，，将高压电极6与外部的低温等离子体电源7连接，组装后的结构如图1、图2和图3所示；
（2）将难降解有机废水送入配水箱2，难降解有机废水通过配水总管31流向穿孔配水支管32，通过穿孔配水支管32上的孔眼，使水流出并在金属丝网4上形成均匀液膜流下，利用高压电极6放电产生的活性物质，对污染物进行破坏分解，净化后的难降解有机废水落入集水槽5，由集水槽5的出水口排出。
在此具体实施例中，配水箱2上设置有用于盛装难降解有机废水的供水箱8，供水箱8内设置有用于将供水箱8内的难降解有机废水送入配水箱2的潜水泵9。该低温等离子体箱体1由金属丝网4分隔为若干个单元处理区10，低温等离子体箱体1上且与各个单元处理区10相对应的位置分别设置有抽气管11，各个抽气管11分别接入于水射器12，水射器12安装于潜水泵9的出水管13上，出水管13与配水箱2连通。
在此具体实施例中，将液膜厚度控制在15mm以内，厚度太厚没有意义，不能增加处理效果。金属丝网4上负载功能催化剂，该功能催化剂为纳米级二氧化钛。
 实施例3
本发明的工业应用
用于处理高色度印染废水：印染废水首先进入供水箱8，再通过供水箱8内的潜水泵9进入配水箱2，通过配水总管31流向穿孔配水支管32，通过穿孔配水支管32上的孔眼，使水流出并在金属丝网4上形成均匀液膜流下，高压电极6直接在高色度印染废水形成的液膜表面放电，利用高压脉冲放电产生的活性物质（主要指 ??OH、??HO2、??O等活性自由基）净化高色度印染废水中的污染物，金属丝网4使液膜在流动中处于紊流状态，可以加快液膜表面的更新及表面活性物质向液膜内部的迁移，从而加快反应速度，净化后的高色度印染废水落入集水槽5；低温等离子体箱体1内的高压电极6与液膜之间的空气中的臭氧等通过水射器12的抽吸作用送入配水箱2，溶解入高色度印染废水中，可以发挥其强氧化性能及脱色能力。
用于处理垃圾渗滤液，经过沉淀预处理后的垃圾渗滤液，通过配水箱2进入低温等离子体箱体1内，通过金属丝网4形成均匀液膜流下，液膜表面的高压脉冲放电使水体产生活性物质，对污染物进行破坏分解；垃圾渗滤液液膜释放出来的臭气被高压电极6与液膜之间产生的高能粒子氧化分解产生的臭氧，通过水射器12的抽吸作用进入配水箱2，溶解入垃圾渗滤液中进一步反应，因此可同时发挥低温等离子体除臭能力及臭氧的污水净化能力。 

Claims (10)

1.一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置，其特征在于：包括低温等离子体箱体，所述的低温等离子体箱体的侧部设置有配水箱，所述的配水箱通过配水管与所述的温等离子体箱体连通，所述的配水管包括位于低温等离子体箱体外的配水总管和若干根与所述的配水总管相通的穿孔配水支管，所述的穿孔配水支管横向贯穿所述的低温等离子体箱体且所述的穿孔配水支管上悬挂有金属丝网，所述的低温等离子体箱体内位于所述的金属丝网的下方设置有集水槽，所述的低温等离子体箱体内纵向设置有高压电极，所述的高压电极与所述的金属丝网相互之间间隔设置，所述的高压电极与外部的低温等离子体电源连接。
2.根据权利要求1所述的一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置，其特征在于：所述的配水箱上设置有用于盛装难降解有机废水的供水箱，所述的供水箱内设置有用于将供水箱内的难降解有机废水送入所述的配水箱的潜水泵。
3.根据权利要求2所述的一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置，其特征在于：所述的低温等离子体箱体由所述的金属丝网分隔为若干个单元处理区，所述的低温等离子体箱体上且与各个单元处理区相对应的位置分别设置有抽气管，各个所述的抽气管分别接入于水射器，所述的水射器安装于所述的潜水泵的出水管上，所述的出水管与所述的配水箱连通。
4.根据权利要求1所述的一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置，其特征在于：所述的穿孔配水支管的直径小于15mm。
5.根据权利要求1所述的一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置，其特征在于：所述的金属丝网上负载功能催化剂。
6.根据权利要求5所述的一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的装置，其特征在于：所述的功能催化剂为纳米级二氧化钛。
7.一种根据权利要求1所述的利用等离子体技术处理难降解有机废水的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将低温等离子体箱体与配水箱通过配水管连通，所述的配水管包括位于低温等离子体箱体外的配水总管和若干根与所述的配水总管相通的穿孔配水支管，将穿孔配水支管横向贯穿低温等离子体箱体且在其上悬挂金属丝网，在低温等离子体箱体内位于金属丝网的下方设置集水槽，在低温等离子体箱体内纵向设置高压电极，所述的高压电极与所述的金属丝网相互之间间隔设置，将高压电极与外部的低温等离子体电源连接；
（2）将难降解有机废水送入配水箱，难降解有机废水通过配水总管流向穿孔配水支管，通过穿孔配水支管上的孔眼，使废水流出并在金属丝网上形成均匀液膜流下，利用高压电极放电产生的活性物质，对污染物进行破坏分解，净化后的有机废水落入集水槽，由集水槽的出水口排出。
8.根据权利要求7所述的一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的方法，其特征在于：所述的配水箱上设置有用于盛装难降解有机废水的供水箱，所述的供水箱内设置有用于将供水箱内的难降解有机废水送入所述的配水箱的潜水泵，所述的低温等离子体箱体由所述的金属丝网分隔为若干个单元处理区，所述的低温等离子体箱体上且与各个单元处理区相对应的位置分别设置有抽气管，各个所述的抽气管分别接入于水射器，所述的水射器安装于所述的潜水泵的出水管上，所述的出水管与所述的配水箱连通。
9.根据权利要求7所述的一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的方法，其特征在于：所述的水膜厚度控制在15mm以内。
10.根据权利要求7所述的一种利用等离子体技术处理难降解有机废水的方法，其特征在于：所述的金属丝网上负载功能催化剂，所述的功能催化剂为纳米级二氧化钛。
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