CN104609512A - 一种处理高浓度废盐酸中难降解有机物的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理高浓度废盐酸中难降解有机物的装置，包括反应器、脉冲电源和设置在反应器内的电极板，电极板与脉冲电源连接；反应器顶部设置有雾化喷头，雾化喷头与进水管道连通；反应器底部设置有出水口，反应器底部还设置有曝气头，曝气头与氢气管道连通。本发明还公开了一种处理高浓度废盐酸中难降解有机物的方法，该方法是将高浓度废盐酸通入反应器雾化的同时通入氢气，形成气液混合物后充分放电，产生大量的强氧化性的羟基自由基粒子，同时将氯离子转化为强氧化性的氯自由基粒子；利用两者的协同作用，氧化降解有机物。本发明协同作用显著，既能有效处理废盐酸中难降解的有机物，又不会降低盐酸浓度，不影响后续盐酸的回收再利用。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种处理高浓度废盐酸中难降解有机物的装置及方法。
背景技术
我国能源具有富煤、贫油、少气的特点，近年来煤化工行业在我国得到快速发展，随之也引起了大气污染和水污染，如在煤化工行业，主流的煤气化技术产生了大量的废水，废水主要成分有氨氮、氯、甲酸盐、固体悬浮物等。另外，在化肥生产行业，部分企业为了降低生产成本, 采用硫酸与氯化钾反应来生产硫基复合肥, 而硫酸与氯化钾的反应是不太完全的复分解反应，分解过程中也产生了大量的副产物—含有大量难降解有机物的高浓度废盐酸。由于废盐酸中的氯离子浓度太高，对生物有毒害作用，无法直接利用生物法处理该类型废盐酸中的有机物，只能先利用物理或化学方法预处理。
目前，处理高浓度废盐酸中的有机物时，通常先进行稀释，降低进水的酸度，再采用生物法对废盐酸中的难降解有机物进行去除；有机物除去以后，采用焙烧法、萃取法或蒸发法回收废盐酸。然而，这类方法投资高、回收率低，而且经过稀释，盐酸酸度降低，影响了盐酸的回收再利用。
等离子体是除气态、液态及固态之外的第四种物质存在形式，是由激发态原子、正负离子、电子、自由基及中性粒子等组成的导电流体，呈电中性。现有技术中，如申请号为201010266970.8的一种采用等离子体技术处理有机废水的装置及方法，申请号为201010235060.3的低温等离子体与空气氧化相结合的水处理装置，以及申请号为201410011739.2的一种高压雾化介质阻挡放电等离子体水处理装置，均是以一般废水作为处理对象的。但是上述装置和方法在处理高浓度废盐酸中的有机物时，效果并不理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种处理高浓度废盐酸中难降解有机物的装置及方法，能够对高浓度废盐酸中的难降解有机物进行降解处理，且不会降低盐酸的浓度。
本发明采用的技术方案是：一种处理高浓度废盐酸中难降解有机物的装置，包括反应器、脉冲电源和设置在反应器内部的电极板，电极板与脉冲电源连接；反应器顶部设置雾化喷头，雾化喷头与进水管道连通；反应器底部设置有出水口；反应器底部还设置有曝气头，曝气头与氢气管道连通。
按上述方案，所述装置还包括气液分离器，气液分离器通过连接管道与反应器的出水口连通，气液分离器顶部与出气管道连通，气液分离器底部与出液管道连通。
本发明还提供了一种处理高浓度废盐酸中难降解有机物的方法，该方法是将高浓度废盐酸通入反应器由雾化喷头雾化的同时，通过曝气头通入氢气，形成高浓度废盐酸和氢气的气液混合物；利用脉冲电源，通过电极板对气液混合物充分放电，产生大量的强氧化性的羟基自由基粒子，同时将废盐酸中的氯离子转化为强氧化剂--氯自由基粒子；利用羟基自由基粒子和氯自由基粒子的协同作用，使高浓度废盐酸中的难降解有机物发生氧化而降解；放电过程中产生的其他等离子体，也会与氯自由基粒子协同氧化降解有机物。
按上述方案，所述高浓度废盐酸中的盐酸浓度为8-12mol/L，高浓度废盐酸中化学需氧量（COD）为200-1000mg/L，每处理1L废盐酸所要投加的氢气量为15-50ml。
本发明的有益效果是：1、进水通入氢气后放电，充分利用由废盐酸中大量的氯离子转化来的强氧化剂--氯自由基粒子和放电产生的等离子体尤其是羟基自由基粒子的协同作用来实现高浓度废盐酸中难降解有机物的降解，与一般的等离子体水处理装置和方法相比，本发明的处理效果更加显著，有机物的含量（以COD计）明显降低；2、去除有机物的过程中不会降低废盐酸中盐酸的浓度，在后续工艺中可继续回收其中的盐酸；3、本方法处理过程简单，成本较低。
附图说明
图1为本发明的处理高浓度盐酸中难降解有机物的装置的结构示意图。
其中：1、进水管道； 2、反应器； 3、氢气管道； 4、曝气头； 5、电极板； 6、连接管道； 7、气液分离器； 8、出气管道； 9、出液管道； 10、脉冲电源； 11、雾化喷头。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示的一种处理高浓度废盐酸中难降解有机物的装置，包括反应器2、脉冲电源10和设置在反应器2内侧壁上的电极板5，电极板5与脉冲电源10连接；反应器2顶部设置雾化喷头11，雾化喷头11与进水管道1连通；反应器2底部设置有出水口，反应器2底部还设置有曝气头4，曝气头4与氢气管道3连通。
优选地，所述装置还包括气液分离器7，气液分离器7通过连接管道6与反应器2的出水口连通，气液分离器7顶部与出气管道8连通，气液分离器7底部与出液管道9连通。
本发明提供的一种处理高浓度废盐酸中难降解有机物的方法是：首先将高浓度废盐酸通入反应器2由雾化喷头11雾化的同时，曝气头4释放氢气，形成高浓度废盐酸和氢气的气液混合物；利用脉冲电源10，通过电极板5对气液混合物充分放电，产生大量的强氧化性的羟基自由基粒子，同时将废盐酸中高浓度的氯离子转化为强氧化剂--氯自由基粒子，利用羟基自由基粒子和氯自由基粒子的协同作用，使高浓度废盐酸中的难降解有机物发生氧化而降解；放电过程中产生的其他等离子体，也会与氯自由基粒子协同氧化降解有机物；降解后的气液混合物进入气液分离器7进行气液分离，废气经出气管道8排出，废液经出液管道9排出，进入后续工艺回收盐酸。
优选地，所述高浓度废盐酸中盐酸为8-12mol/L，高浓度废盐酸中的COD为200-1000mg/L，每处理1L废盐酸所要投加的氢气量为15-50ml。
实施例1：将COD为200mg/L，盐酸浓度为12mol/L的废盐酸通入反应器2，同时释放氢气形成气液混合物，每处理1L废盐酸投加20ml的氢气；利用功率为10kw的脉冲电源10产生频率为1000HZ、平均电压为440V的脉冲电压，通过电极板5放电，水力停留时间（即单位质量的废盐酸在反应器2中的反应时间）为20min。降解后的废盐酸中COD为52 mg/L，有机物的去除率为74.0%。
实施例2：将COD为240mg/L，盐酸浓度为12mol/L的废盐酸通入反应器2，同时释放氢气形成气液混合物，每处理1L废盐酸投加15ml的氢气；利用功率为5kw的脉冲电源10产生频率为1000HZ、平均电压为440V的脉冲电压，通过电极板5放电，水力停留时间为30min。降解后的废盐酸中COD为52 mg/L，有机物的去除率为78.3%。
实施例3：将COD为211mg/L，盐酸浓度为8mol/L的废盐酸通入反应器2，同时释放氢气形成气液混合物，每处理1L废盐酸投加20ml的氢气；利用功率为20kw的脉冲电源10产生频率为1000HZ、平均电压为440V的脉冲电压，通过电极板5放电，水力停留时间为10min。降解后的废盐酸中COD为60 mg/L，有机物的去除率为71.6%。
实施例4：将COD为800mg/L，盐酸浓度为12mol/L的废盐酸通入反应器2，同时释放氢气形成气液混合物，每处理1L废盐酸投加15ml的氢气；利用功率为10kw的脉冲电源10产生频率为1000HZ、平均电压为440V的脉冲电压，通过电极板5放电，水力停留时间为30min。降解后的废盐酸中COD为155 mg/L，有机物的去除率为80.6%。
实施例5：将COD为1000mg/L，盐酸浓度为12mol/L的废盐酸通入反应器2，同时释放氢气形成气液混合物，每处理1L废盐酸投加50ml的氢气；利用功率为5kw的脉冲电源10产生频率为1000HZ、平均电压为440V的脉冲电压，通过电极板5放电，水力停留时间为30min。降解后的废盐酸中COD为202 mg/L，有机物的去除率为79.8%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种处理高浓度废盐酸中难降解有机物的装置，包括反应器、脉冲电源和设置在反应器内部的电极板，电极板与脉冲电源连接；反应器顶部设置有雾化喷头，雾化喷头与进水管道连通；反应器底部设置有出水口，其特征在于，所述反应器底部还设置有曝气头，曝气头与氢气管道连通。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括气液分离器，气液分离器通过连接管道与反应器的出水口连通，气液分离器顶部与出气管道连通，气液分离器底部与出液管道连通。
3.利用如权利要求1或2所述装置处理高浓度废盐酸中难降解有机物的方法，其特征在于，该方法是将高浓度废盐酸通入反应器由雾化喷头雾化的同时，利用曝气头通入氢气，形成高浓度废盐酸和氢气的气液混合物；再利用脉冲电源，通过电极板对气液混合物充分放电，产生大量的强氧化性的羟基自由基粒子，同时将废盐酸中的氯离子转化为强氧化剂--氯自由基粒子；利用羟基自由基粒子和氯自由基粒子的协同作用，使高浓度废盐酸中的难降解有机物发生氧化而降解；放电过程中产生的其他等离子体，也会与氯自由基粒子协同氧化降解有机物。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高浓度废盐酸中的盐酸浓度为8-12mol/L，高浓度废盐酸中化学需氧量为200-1000mg/L，每处理1L废盐酸所要投加的氢气量为15-50ml。
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