CN109384336B - 一种利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用介质阻挡放电‑废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法，是先利用设备产生富含活性粒子的气体，再将该气体与设备反应柱中待处理的高浓度有机废水充分接触反应，实现对有机废水中污染物的去除；其中所述介质阻挡放电‑废水处理联用设备由供气泵、气体流量计、功率电源、高压电极、接地电极、旋转布气器、气体流量调节阀、钛钢曝气头、废水处理反应柱及反应柱柱体上的废水进出口组成。利用本发明方法及设备能够产生大量富含活性粒子的气体，并保证了活性粒子与有机废水的充分接触，处理过程中无需添加化学试剂，并降低了放电技术用于废水处理的严苛要求，提高了处理效率，降低了成本和能耗，具有较大的工业应用价值。

Description

一种利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机 废水的方法

技术领域

本发明涉及一种废水处理方法，尤其涉及一种利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

随着我国工业化进程的推进，工业尤其是化工行业得到了迅速发展，但同时也造成了严重的环境污染。高浓度有机废水是工业生产过程中排放的主要污染之一，具有污染物浓度高、成分复杂、可生化性差等特点，若处理未完全或未经处理直接排放到水体，可导致水体富营养化、地下水污染、生态环境破坏等一系列严重的环境问题。目前针对高浓度有机废水的处理方法主要有生物法、化学氧化法等。生物法是目前最为经济的处理方法，但是由于高浓度有机废水中往往含有大量有毒有害污染物，会抑制甚至毒害微生物，导致生物处理方法难以有效降解废水中有机物，处理效果不理想。化学氧化法尤其是高级氧化法具有去除速度快、效率高、效果明显等优点，但也存在处理成本较高、催化剂和添加剂的使用会造成二次污染等缺陷，还有些处理方法条件要求严苛，严重限制了其应用范围。因此亟需开发针对高浓度有机废水的绿色高效去除技术。

介质阻挡放电技术是一种集高能电子辐射、臭氧氧化和紫外光光解等作用于一体的新型高级氧化技术。相对于其它放电技术，介质阻挡放电技术具有适用电压频率范围宽、放电均匀稳定、无需贵金属电极等优点。研究发现，介质阻挡放电过程中能够产生大量强氧化性物质，可以实现废水中有机污染物的高效快速降解，同时处理过程中无需额外添加化学试剂，避免了二次污染，是一种潜在的高浓度有机废水绿色高效处理技术。但目前的介质阻挡放电技术往往存在与废水直接接触面小、有效成分与废水混合不均匀、对废水液面波动程度要求高、直接处理水量小等问题，限制了其在废水处理尤其是高浓度有机废水处理中的应用。因此有必要改良介质阻挡放电技术，有针对性的开发新型的高浓度有机废水处理方法及设备。经检索，利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法还未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法，以便实现高浓度有机废水的高效、绿色处理。

本发明所述的利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法，是先利用介质阻挡放电-废水处理联用设备产生富含活性粒子的气体，再将该气体与设备反应柱中待处理的高浓度有机废水充分接触反应，实现对有机废水中污染物的去除；

其中涉及处理有机废水的步骤及条件是：

(1)测定待处理的有机废水COD值，然后通入到介质阻挡放电-废水处理联用设备的废水处理反应柱中，开启设备的供气泵并通过气体流量计调节气体流量为0.3～2.0L/min，同时打开功率电源，调节高压电极和接地电极的输入电压为10～120V，输出频率为5～20KHz并使旋转布气器中放电均匀，通过旋转布气器出气管传出的气体即为富含自由基类活性粒子的气体；

(2)将步骤(1)制得的气体由气体管路输送到位于废水处理反应柱底部中心位置的钛钢曝气头与待处理的高浓度有机废水接触，曝气头的气流量由气体流量调节阀控制到0.2～1.9L/min；待废水处理反应柱中的有机废水通气处理10～120min后，检测有机废水COD值，若符合排放标准则由反应柱底部侧面的废水进出口放出；若不符合排放标准则再继续通气处理10～120min，直至符合排放标准；处理后的废水排出后，重复步骤(1)和(2)进行下一轮的废水处理；

上述的介质阻挡放电-废水处理联用设备由供气泵(1)、气体流量计(2)、功率电源(3)、高压电极(4)、接地电极(5)、旋转布气器(6)、气体流量调节阀(7)、钛钢曝气头(8)、废水处理反应柱(9)及反应柱柱体上的废水进出口(10)组成；其中供气泵(1)、气体流量计(2)、旋转布气器(6)、气体流量调节阀(7)、钛钢曝气头(8)依次由气体管路连接，钛钢曝气头(8)位于废水处理反应柱(9)底部中心位置与待处理的高浓度有机废水接触，曝气头的气流量由气体流量调节阀(7)控制；所述的功率电源(3)通过电路与高压电极(4)和接地电极(5)连接；所述的旋转布气器(6)为中空的扁圆柱体结构，扁圆柱直径为60～140mm，高度为4～12mm，在扁圆柱切线相对称的位置处设置有沿气流旋转方向的进气管(11)和出气管(12)，进气管(11)连接气体流量计(2)与供气泵(1)，出气管(12)连接气体流量调节阀(7)与钛钢曝气头(8)，旋转布气器(6)位于高压电极(4)与接地电极(5)之间，其顶面与高压电极(4)、底面与接地电极(5)紧密贴合；所述的废水处理反应柱(9)为有机废水处理容器，其底部中心位置设有钛钢曝气头(8)，柱身底部侧面设有废水进出口(10)。

上述利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法中：步骤(1)所述待处理的有机废水COD浓度优选为100～30000mg/L。

上述利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法中：步骤(1)所述气体流量优选为0.5～1.8L/min，调节高压电极和接地电极的输入电压优选为30～80V，输出频率优选为7～15KHz。

上述利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法中：步骤(2)所述曝气头的气流量由气体流量调节阀控制，气流量优选为0.4～1.7L/min。

上述利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法中：步骤(2)所述有机废水通气处理时间优选为15～100min。

本发明还公开了一种利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法使用的专属设备，其特征是：所述设备由供气泵(1)、气体流量计(2)、功率电源(3)、高压电极(4)、接地电极(5)、旋转布气器(6)、气体流量调节阀(7)、钛钢曝气头(8)、废水处理反应柱(9)及反应柱柱体上的废水进出口(10)组成；其中供气泵(1)、气体流量计(2)、旋转布气器(6)、气体流量调节阀(7)、钛钢曝气头(8)依次由气体管路连接，钛钢曝气头(8)位于废水处理反应柱(9)底部中心位置与待处理的高浓度有机废水接触，曝气头的气流量由气体流量调节阀(7)控制；所述的功率电源(3)通过电路与直径为50～100mm的圆板式高压电极(4)和直径为50～100mm的圆板式接地电极(5)连接；所述的旋转布气器(6)为中空的玻璃扁圆柱体结构，扁圆柱直径为60～140mm，高度为4～12mm，在扁圆柱切线相对称的位置处设置有沿气流旋转方向的进气管(11)和出气管(12)，进气管(11)连接气体流量计(2)与供气泵(1)，出气管(12)连接气体流量调节阀(7)与钛钢曝气头(8)，旋转布气器(6)位于高压电极(4)与接地电极(5)之间，其顶面与高压电极(4)、底面与接地电极(5)紧密贴合；所述的废水处理反应柱(9)为有机玻璃的圆柱体废水处理容器，其直径为50～150mm，高度为20～170cm，反应柱底部中心位置设有钛钢曝气头(8)，柱身底部侧面设有废水进出口(10)。

上述的设备中：所述功率电源(3)通过电路与直径优选为60～80mm的圆板式高压电极(4)和直径优选为60～80mm的圆板式接地电极(5)连接。

上述的设备中：所述旋转布气器(6)为中空的玻璃扁圆柱体结构，扁圆柱直径优选为70～120mm，高度优选为5～10mm。

上述上述的设备中：所述废水处理反应柱(9)的直径优选为60～120mm，高度优选为30～150cm。

本发明提供的利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法，对水质条件和操作环境要求低，处理过程无需添加化学试剂，可实现高浓度有机废水的绿色高效处理。本发明的特色在于先利用介质阻挡放电-废水处理联用设备产生富含活性粒子的气体，再将该气体与设备反应柱中待处理的高浓度有机废水充分接触反应，实现对有机废水中污染物的去除。

本发明基于介质阻挡放电技术的优势，放电均匀稳定，对电极无腐蚀，废水处理所用时间短，COD去除效率可达90％以上；本发明的方法降低了放电技术用于废水处理的严苛要求，提高了废水处理效率，降低了处理成本和能耗，预示有较大的工业应用价值。

综上，本发明的突出优点和效果是：

1、本发明将放电环节与废水处理环节分离，避免了废水对电极的腐蚀，同时降低了放电技术对待处理废水在水质、水量等方面的严格要求，拓宽了放电技术尤其是介质阻挡放电技术在废水处理中的应用。

2、本发明采用的介质阻挡放电技术放电均匀稳定，操作简单易行，对高压电极无特殊要求，不锈钢材料即可满足要求，有效降低了成本。

3、本发明将放电处理后的富含活性粒子的气体以曝气形式通入废水中，保证了废水中污染物与活性粒子的充分接触，提高了处理效率；同时克服了放电技术直接处理水量小的缺点，增大了处理规模，减低了能耗和处理成本。

附图说明

图1为本发明提供的一种高浓度有机废水处理反应器的示意图。

其中，1-供气泵，2-气体流量计，3-功率电源，4-高压电极，5-接地电极，6-旋转布气器，7-气体流量调节阀，8-钛钢曝气头，9-废水处理反应柱，10-废水进出口。

图2为本发明提供的旋转布气器的结构示意图。

其中，11-进气口，12-出气口，13-扁圆柱体。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明所保护范围不限于此。

实施例1

一种利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法，其处理有机废水的步骤及条件是：

(1)将准备处理的有机废水预测定，确认其COD含量为100mg/L，然后通入到介质阻挡放电-废水处理联用设备的废水处理反应柱中，开启设备的供气泵并通过气体流量计调节气体流量为0.5L/min，同时打开功率电源，调节高压电极和接地电极的输入电压为80V，输出频率为7KHz并使旋转布气器中放电均匀，通过旋转布气器出气管传出的气体即为富含自由基类活性粒子的气体；

(2)将步骤(1)制得的气体由气体管路输送到位于废水处理反应柱底部中心位置的钛钢曝气头与待处理的高浓度有机废水接触，曝气头的气流量由气体流量调节阀控制到0.4L/min；待废水处理反应柱中的有机废水通气处理15min后，检测有机废水COD值，废水中COD含量为3.7mg/L，符合环保排放标准；处理后的废水排出后，重复步骤(1)和(2)进行下一轮的废水处理；

上述介质阻挡放电-废水处理联用设备由供气泵、气体流量计、功率电源、高压电极、接地电极、旋转布气器、气体流量调节阀、钛钢曝气头、废水处理反应柱及反应柱柱体上的废水进出口组成；其中供气泵、气体流量计、旋转布气器、气体流量调节阀、钛钢曝气头依次由气体管路连接，钛钢曝气头位于废水处理反应柱底部中心位置与待处理的高浓度有机废水接触，曝气头的气流量由气体流量调节阀控制；所述的功率电源通过电路与直径为60mm的圆板式高压电极和直径为60mm的圆板式接地电极连接；所述的旋转布气器为中空的玻璃扁圆柱体结构，扁圆柱直径为70mm，高度为5mm，在扁圆柱切线相对称的位置处设置有沿气流旋转方向的进气管和出气管，进气管连接气体流量计与供气泵，出气管连接气体流量调节阀与钛钢曝气头，旋转布气器位于高压电极与接地电极之间，其顶面与高压电极、底面与接地电极紧密贴合；所述的废水处理反应柱为有机玻璃的圆柱体废水处理容器，其直径为120mm，高度为30cm，反应柱底部中心位置设有钛钢曝气头，柱身底部侧面设有废水进出口。

实施例2

一种利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法，其处理有机废水的步骤及条件是：

(1)将准备处理的有机废水预测定，确认其COD含量为10000mg/L，然后通入到介质阻挡放电-废水处理联用设备的废水处理反应柱中，开启设备的供气泵并通过气体流量计调节气体流量为1.5L/min，同时打开功率电源，调节高压电极和接地电极的输入电压为60V，输出频率为12KHz并使旋转布气器中放电均匀，通过旋转布气器出气管传出的气体即为富含自由基类活性粒子的气体；

(2)将步骤(1)制得的气体由气体管路输送到位于废水处理反应柱底部中心位置的钛钢曝气头与待处理的高浓度有机废水接触，曝气头的气流量由气体流量调节阀控制到1.4L/min；待废水处理反应柱中的有机废水通气处理60min后，检测有机废水COD值，废水中COD含量为53.5mg/L，符合环保排放标准；处理后的废水排出后，重复步骤(1)和(2)进行下一轮的废水处理；

本实施例所用介质阻挡放电-废水处理联用设备与实施例1相同。

实施例3

一种利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法，其处理有机废水的步骤及条件是：

(1)将准备处理的有机废水预测定，确认其COD含量为500mg/L，然后通入到介质阻挡放电-废水处理联用设备的废水处理反应柱中，开启设备的供气泵并通过气体流量计调节气体流量为0.8L/min，同时打开功率电源，调节高压电极和接地电极的输入电压为40V，输出频率为10KHz并使旋转布气器中放电均匀，通过旋转布气器出气管传出的气体即为富含自由基类活性粒子的气体；

(2)将步骤(1)制得的气体由气体管路输送到位于废水处理反应柱底部中心位置的钛钢曝气头与待处理的高浓度有机废水接触，曝气头的气流量由气体流量调节阀控制到0.7L/min；待废水处理反应柱中的有机废水通气处理30min后，检测有机废水COD值，废水中COD含量为12.7mg/L，符合环保排放标准；处理后的废水排出后，重复步骤(1)和(2)进行下一轮的废水处理；

本实施例所用介质阻挡放电-废水处理联用设备中各部分连接方式与实施例1相同，不同之处在于圆板式高压电极直径为70mm，圆板式接地电极直径为70mm；所述的旋转布气器为中空的玻璃扁圆柱体结构，扁圆柱直径为85mm，高度为8mm；所述的废水处理反应柱为有机玻璃的圆柱体废水处理容器，其直径为90mm，高度为100cm。

实施例4

一种利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法，其处理有机废水的步骤及条件是：

(1)将准备处理的有机废水预测定，确认其COD含量为30000mg/L，然后通入到介质阻挡放电-废水处理联用设备的废水处理反应柱中，开启设备的供气泵并通过气体流量计调节气体流量为1.8L/min，同时打开功率电源，调节高压电极和接地电极的输入电压为80V，输出频率为15KHz并使旋转布气器中放电均匀，通过旋转布气器出气管传出的气体即为富含自由基类活性粒子的气体；

(2)将步骤(1)制得的气体由气体管路输送到位于废水处理反应柱底部中心位置的钛钢曝气头与待处理的高浓度有机废水接触，曝气头的气流量由气体流量调节阀控制到1.7L/min；待废水处理反应柱中的有机废水通气处理100min后，检测有机废水COD值，若符合排放标准则由反应柱底部侧面的废水进出口放出；若不符合排放标准则再继续通气处理100min，直至符合排放标准；处理后的废水排出后，重复步骤(1)和(2)进行下一轮的废水处理；

上述介质阻挡放电-废水处理联用设备由供气泵、气体流量计、功率电源、高压电极、接地电极、旋转布气器、气体流量调节阀、钛钢曝气头、废水处理反应柱及反应柱柱体上的废水进出口组成；其中供气泵、气体流量计、旋转布气器、气体流量调节阀、钛钢曝气头依次由气体管路连接，钛钢曝气头位于废水处理反应柱底部中心位置与待处理的高浓度有机废水接触，曝气头的气流量由气体流量调节阀控制；所述的功率电源通过电路与直径为80mm的圆板式高压电极和直径为80mm的圆板式接地电极连接；所述的旋转布气器为中空的玻璃扁圆柱体结构，扁圆柱直径为120mm，高度为10mm，在扁圆柱切线相对称的位置处设置有沿气流旋转方向的进气管和出气管，进气管连接气体流量计与供气泵，出气管连接气体流量调节阀与钛钢曝气头，旋转布气器位于高压电极与接地电极之间，其顶面与高压电极、底面与接地电极紧密贴合；所述的废水处理反应柱为有机玻璃的圆柱体废水处理容器，其直径为60mm，高度为150cm，反应柱底部中心位置设有钛钢曝气头，柱身底部侧面设有废水进出口。

Claims (9)

1.一种利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法，是先利用介质阻挡放电-废水处理联用设备产生富含活性粒子的气体，再将该气体与设备反应柱中待处理的高浓度有机废水充分接触反应，实现对有机废水中污染物的去除；

其特征在于，处理有机废水的步骤及条件是：

(1)测定待处理的有机废水COD值，然后通入到介质阻挡放电-废水处理联用设备的废水处理反应柱中，开启设备的供气泵并通过气体流量计调节气体流量为0.3～2.0L/min，同时打开功率电源，调节高压电极和接地电极的输入电压为10～120V，输出频率为5～20KHz并使旋转布气器中放电均匀，通过旋转布气器出气管传出的气体即为富含自由基类活性粒子的气体；

(2)将步骤(1)制得的气体由气体管路输送到位于废水处理反应柱底部中心位置的钛钢曝气头与待处理的高浓度有机废水接触，曝气头的气流量由气体流量调节阀控制到0.2～1.9L/min；待废水处理反应柱中的有机废水通气处理10～120min后，检测有机废水COD值，若符合排放标准则由反应柱底部侧面的废水进出口放出；若不符合排放标准则再继续通气处理10～120min，直至符合排放标准；处理后的废水排出后，重复步骤(1)和(2)进行下一轮的废水处理；

上述的介质阻挡放电-废水处理联用设备由供气泵(1)、气体流量计(2)、功率电源(3)、高压电极(4)、接地电极(5)、旋转布气器(6)、气体流量调节阀(7)、钛钢曝气头(8)、废水处理反应柱(9)及反应柱柱体上的废水进出口(10)组成；其中供气泵(1)、气体流量计(2)、旋转布气器(6)、气体流量调节阀(7)、钛钢曝气头(8)依次由气体管路连接，钛钢曝气头(8)位于废水处理反应柱(9)底部中心位置与待处理的高浓度有机废水接触，曝气头的气流量由气体流量调节阀(7)控制；所述的功率电源(3)通过电路与高压电极(4)和接地电极(5)连接；所述的旋转布气器(6)为中空的矮圆柱体结构，矮圆柱直径为60～140mm，高度为4～12mm，在矮圆柱切线相对称的位置处设置有沿气流旋转方向的进气管(11)和出气管(12)，进气管(11)连接气体流量计(2)与供气泵(1)，出气管(12)连接气体流量调节阀(7)与钛钢曝气头(8)，旋转布气器(6)位于高压电极(4)与接地电极(5)之间，其顶面与高压电极(4)、底面与接地电极(5)紧密贴合；所述的废水处理反应柱(9)为有机废水处理容器，其底部中心位置设有钛钢曝气头(8)，柱身底部侧面设有废水进出口(10)。

2.根据权利要求1所述利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法，其特征在于：步骤(1)所述待处理的有机废水COD浓度为100～30000mg/L。

3.根据权利要求1所述利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法，其特征在于：步骤(1)所述气体流量为0.5～1.8L/min，调节高压电极和接地电极的输入电压为30～80V，输出频率为7～15KHz。

4.根据权利要求1所述利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法，其特征在于：步骤(2)所述曝气头的气流量由气体流量调节阀控制到0.4～1.7L/min。

5.根据权利要求1所述利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法，其特征在于：步骤(2)所述有机废水通气处理时间为15～100min。

6.权利要求1所述利用介质阻挡放电-废水处理联用设备处理高浓度有机废水的方法使用的专属设备，其特征在于：所述设备由供气泵(1)、气体流量计(2)、功率电源(3)、高压电极(4)、接地电极(5)、旋转布气器(6)、气体流量调节阀(7)、钛钢曝气头(8)、废水处理反应柱(9)及反应柱柱体上的废水进出口(10)组成；其中供气泵(1)、气体流量计(2)、旋转布气器(6)、气体流量调节阀(7)、钛钢曝气头(8)依次由气体管路连接，钛钢曝气头(8)位于废水处理反应柱(9)底部中心位置与待处理的高浓度有机废水接触，曝气头的气流量由气体流量调节阀(7)控制；所述的功率电源(3)通过电路与直径为50～100mm的圆板式高压电极(4)和直径为50～100mm的圆板式接地电极(5)连接；所述的旋转布气器(6)为中空的玻璃矮圆柱体结构，矮圆柱直径为60～140mm，高度为4～12mm，在矮圆柱切线相对称的位置处设置有沿气流旋转方向的进气管(11)和出气管(12)，进气管(11)连接气体流量计(2)与供气泵(1)，出气管(12)连接气体流量调节阀(7)与钛钢曝气头(8)，旋转布气器(6)位于高压电极(4)与接地电极(5)之间，其顶面与高压电极(4)、底面与接地电极(5)紧密贴合；所述的废水处理反应柱(9)为有机玻璃的圆柱体废水处理容器，其直径为50～150mm，高度为20～170cm，反应柱底部中心位置设有钛钢曝气头(8)，柱身底部侧面设有废水进出口(10)。

7.根据权利要求6所述方法使用的专属设备，其特征在于：所述功率电源(3)通过电路与直径为60～80mm的圆板式高压电极(4)和直径为60～80mm的圆板式接地电极(5)连接。

8.根据权利要求6所述方法使用的专属设备，其特征在于：所述旋转布气器(6)为中空的玻璃矮圆柱体结构，矮圆柱直径为70～120mm，高度为5～10mm。

9.根据权利要求6所述方法使用的专属设备，其特征在于：所述废水处理反应柱(9)的直径为60～120mm，高度为30～150cm。

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