CN106395973A - 利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用介质阻挡放电低温等离子体技术处理含氰电镀废水的方法；所述方法包括：含氰电镀废水进入线‑管式DBD反应器进行反应处理；所述线‑管式DBD反应器以含氰电镀废水作为接地极，以金属棒作为高压电极；处理后的尾气及出水进入二次净化装置进行净化处理。放电处理时，含氧气体在内层气体空间区域中被电离形成强氧化基团，该强氧化基团通过曝气设备进入外层液相空间，与液相中的含氰污染物分子发生氧化反应，同时含氰废水作为接地极，在其表面一定范围内也会发生放电反应，使一部分废水水分子被电离，实现污染物的进一步氧化降解，从而实现含氰废水的达标排放且不易对环境产生二次污染。

Description

利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法
技术领域
本发明属于环境污染控制领域，涉及一种电镀领域中含氰化氢(HCN)废水的等离子处理技术，尤其涉及一种利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法。
背景技术
HCN氰化氢(HCN)为剧毒物质，它的毒性是CO的35倍，其中毒机理主要是氰基(CN-)在人体内容易与细胞线粒体内的氧化型细胞色素氧化酶中的Fe3+结合，从而阻止Fe3+的还原，使细胞组织不能利用氧而产生细胞内室息性缺氧，由于HCN的强毒性，使得HCN的排放浓度限制越来越高，因此，对HCN的净化与污染治理势在必行。
低温等离子体技术是近几十年发展起来的一种新型的污染治理技术，该技术可以在高电压下使背景气体电离，产生大量的高能电子、臭氧以及一些具有强氧化能力的自由基团，可以将各种污染物进行深度氧化去除。介质阻挡放电(Dielectric BarrierDischarge(DBD))技术，是低温等离子体技术中一种重要的放电形式，在大气污染控制领域有着大量的研究与应用。由于该技术具有水力停留时间短、效率高且无二次污染的特点，是水处理领域中一种新兴的污染治理技术，在未来的环保产业中将具有广阔的应用前景。
通过对现有专利文献的检索发现，关于等离子体处理含氰废水的研究几乎没有，此外，本发明将含氰电镀废水作为接地极的做法，在现有的专利中更是没有的。因此，利用本发明将低温等离子体技术应用于含氰电镀废水处理领域，弥补了这方面研究的空白。
发明内容
本发明的目的在于针对DBD技术在含氰电镀废水处理领域的技术空白，提出了一种利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法。该方法包括含氰电镀废水收集-DBD反应器氧化处理-二次净化装置-废水排放等一系列过程。在DBD反应器内含氰物质被彻底氧化为N2、CO2和H2O，实现污染物的彻底净化处理。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法，所述方法包括如下步骤：
S1、含氰电镀废水进入线-管式DBD反应器进行反应处理；所述线-管式DBD反应器以含氰电镀废水作为接地极，以金属棒作为高压电极；
S2、处理后的尾气及出水进入二次净化装置进行净化处理。
优选的，所述线-管式DBD反应器包括曝气设备1、高压电极2，以及相嵌套的内介质管7和外介质管8；所述高压电极2设于内介质管7内反应器中轴线上，并与高压电源相连；所述曝气设备1设于内介质管7底部(内介质管与曝气设备是一体的，含氧气体在气体放电空间被氧化形成的强氧化基团由曝气设备以小气泡的形式被鼓入外层液相空间。)；所述内介质管7内表面与高压电极2外表面围成了气体放电空间，所述气体放电空间的进气口4与富氧气体供应装置相连通；所述内介质管7外表面与外介质管8内表面围成了外层液相空间，所述外层液相空间设有含氰电镀废水进水口6和处理出水口5。
优选的，所述内介质管7、外介质管8的介质材料均选用石英、刚玉或者有机玻璃。
优选的，所述高压电源为高压交流电源或高压脉冲电源，电压范围为5～30kV，中心频率为5～15kHz。更优选为10kHz。
优选的，所述线-管式DBD反应器适用的气氛为富氧气氛，该富氧气氛的氧气含量范围为70～100％。
优选的，所述线-管式DBD反应器通入的富氧气氛的湿度范围为10～100％RH。
优选的，所述线-管式DBD反应器的放电长度通过改变反应器内含氰电镀废水体积、高压电极2长度来调节。
优选的，所述金属棒选用直径为1.5～5mm的钨棒。
优选的，所述二次净化装置为含过渡金属氧化物催化剂(如锰，镍和钛)的流动床反应器装置。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
a)将低温等离子体技术应用于含氰电镀废水处理领域，弥补了这方面研究的空白；
b)利用DBD技术的超强氧化能力将剧毒的含氰污染物进行了深度氧化处理，且没有产生二次污染。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为线-管式DBD反应器结构示意图；
其中，1为曝气设备，2为高压电极，3为接地极，4为进气口，5为处理出水口，6为进水口，7为内介质管，8为外介质管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例
本实施例涉及一种利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法；该方法包括含氰电镀废水收集-DBD反应器氧化处理-二次净化装置-废水排放等一系列过程。
其中，所使用的线-管式DBD反应器如图1中所示，所述的线-管式DBD反应器由内、外两层介内质管7、外介质管8组成，内介质管7与高压电极2围成了气体放电空间，内介质管7与外介质管8围成了外层液相空间。气、液两个空间被底部的曝气平板(曝气设备1)所阻隔，使气相空间中的气体可以均匀、分散地进入外层液相空间中。
工作时，含氰废水由图1中反应器下部的进水口6流入外层液相空间；富氧气体由进气口4进入DBD反应装置(内层气体空间，也称气相空间)，在该区域中氧气被氧化为O3、超氧自由基等，水份被氧化为羟基自由基(·OH)，而后这些强氧化基团由曝气设备1进入外层液相空间，液相中的含氰污染物被高能电子、O3、超氧自由基以及·OH氧化为N2、CO2和H2O，同时液相做为接地极3，在其表面一定范围内也会发生放电反应，使一部分水分子被电离，实现污染物的进一步氧化降解。尾气和出水由处理出水口5(同时也是尾气出气口)进入二次净化装置(含过渡金属氧化物催化剂(如锰，镍和钛)的流动床反应器装置)，此时，尾气和出水中残留的O3经过二次净化装置被分解消耗。
上述线-管式DBD反应器中，
外介质管8采用壁厚1.5-5mm的介质管，介质材料为石英、刚玉或者有机玻璃；
外电极(低压电极/接地极3)采用含氰废水作为接地极；
内电极(高压电极2)采用直径为1.5-5mm的金属钨棒，将其固定于反应器的中轴线上，并与高压电源相连接。
内介质管7采用壁厚1.5-5mm的石英玻璃介质管；介质材料为可选用刚玉或者有机玻璃；
所述反应器的供电电源为高压交流电源或高压脉冲电源，电压范围为5-30kV，中心频率为10kHz。根据具体污染源可适当调节所用电压。
所使用背景气体(富氧气氛)的含氧量范围为70-100％，根据具体情况，可对含氧量做适当调整。
所述反应器通入气氛的湿度范围为10-100％RH。
所述反应器的放电长度由改变电镀污水体积、内部高压电极长度来调节。
与以往金属为低压电极(接地极)不同的是，本发现涉及的DBD反应器由可导电的电镀废水为接地极，富氧气体作为氧化基团的主要来源，由反应器上部的进气口进去内层气体空间，当高压电极接入一定电压后，在废水和高压电极之间就会发生放电作用，使得内层气体空间中的富氧气体分子以及液相空间与内层介质管接触的表层废水被电离。
本实施例的利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的具体的实施方法为：首先对含氰电镀废水进行统一收集，而后进入DBD反应器进行氧化处理。含氧气体由线-管式DBD反应器的进气口进入在内层气体空间区域中氧气被氧化为O3、超氧自由基等，水份被氧化为羟基自由基(·OH)，而后这些强氧化基团由曝气设备以小气泡的形式被鼓入进外层液相空间。外层液相空间中的含氰废水由反应器下部的进水口流入反应器，液相中的含氰污染物分子被高能电子、O3、超氧自由基以及·OH氧化为N2、CO2和H2O，同时含氰电镀废水作为接地极，在其表面一定范围内也会产生均匀、散漫的丝状流光放电反应，使一部分水分子被电离，实现污染物的进一步氧化降解。该污水经过几次循环降解之后，由出水/出气口进入二次净化装置，该二次净化装置中实现自由基的淬灭以及臭氧的分解，而后处理过的中水排水市政污水处理厂进行后续处理。
本实施例处理含氰离子浓度在100mg/L以下以及COD在400mg/L以下的含氰电镀废水，出水中氰离子浓度均低于0.01mg/L，COD均低于15mg/L。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、含氰电镀废水进入线-管式DBD反应器进行反应处理；所述线-管式DBD反应器以含氰电镀废水作为接地极，以金属棒作为高压电极；
S2、处理后的尾气及出水进入二次净化装置进行净化处理。
2.根据权利要求1所述的利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法，其特征在于，所述线-管式DBD反应器包括曝气设备(1)、高压电极(2)，以及相嵌套的内介质管(7)和外介质管(8)；所述高压电极(2)设于内介质管(7)内反应器中轴线上，并与高压电源相连；所述曝气设备(1)设于内介质管(7)底部；所述内介质管(7)内表面与高压电极(2)外表面围成了气体放电空间，所述气体放电空间的进气口(4)与富氧气体供应装置相连通；所述内介质管(7)外表面与外介质管(8)内表面围成了外层液相空间，所述外层液相空间设有含氰电镀废水进水口(6)和处理出水口(5)。
3.根据权利要求2所述的利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法，其特征在于，所述内介质管(7)、外介质管(8)的介质材料均选用石英、刚玉或者有机玻璃。
4.根据权利要求2所述的利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法，其特征在于，所述高压电源为高压交流电源或高压脉冲电源，电压范围为5～30kV，中心频率为5～15kHz。
5.根据权利要求1或2所述的利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法，其特征在于，所述线-管式DBD反应器适用的气氛为富氧气氛，该富氧气氛的氧气含量范围为70～100％。
6.根据权利要求5所述的利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法，其特征在于，所述线-管式DBD反应器通入的富氧气氛的湿度范围为10～100％RH。
7.根据权利要求1或2所述的利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法，其特征在于，所述线-管式DBD反应器的放电长度通过改变反应器内含氰电镀废水体积、高压电极(2)长度来调节。
8.根据权利要求1或2所述的利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法，其特征在于，所述金属棒选用直径为1.5～5mm的钨棒。
9.根据权利要求1或2所述的利用介质阻挡放电等离子体技术处理含氰电镀废水的方法，其特征在于，所述二次净化装置为含过渡金属氧化物催化剂的流动床反应器装置。
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