CN114772819A - 一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置及方法，包括，壳体，所述壳体的内部形成有容置腔，所述容置腔的底部设有净水腔，所述壳体的外侧壁上连接有与净水腔相连通的出水管；进水组件，设置于壳体上方并向容置腔内通入废水；介质阻挡放电组件，设置于容置腔内；催化氧化组件，设置于容置腔内并位于介质阻挡放电组件和净水腔之间。本发明提供的废水处理装置和处理方法将等离子体与催化剂结合，进一步提高废水的处理效率以及矿化率。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理领域，尤其是一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置及方法。
背景技术
工业废水造成的水环境污染是我国最主要的环境问题之一。近年来，废水处理技术如生物法、萃取法、吸附法、膜分离法等相继得到广泛应用。但研究发现，这些方法并不适用于所有废水，特别是对于高浓度废水，存在净化效率低、二次污染大、投资和运行成本高等缺点。为此，高级氧化法(AOP)引起人们的关注。它能够将能量(如：化学、电和辐射)引入反应区以产生高活性物质，尤其是标准电位高达2.8V的羟基自由基，来实现废水中难降解有机物的高效氧化。等离子氧化作为AOP最有前景的技术之一，由于其环境相容性和去除效率高，逐渐引起了人们的兴趣。
等离子体是物质的第四态，即电离了的“气体”，它呈现出高度激发的不稳定态，其中包括离子(具有不同符号和电荷)、电子、原子和分子。等离子体技术导致各种物理和化学效应，这取决于大量强氧化物质的形成：如自由基(H·、O·、OH·)和分子(H2O2、O3等)、冲击波、紫外光和电液空化等。
根据电子密度或温度将等离子体系统分为两大类：热等离子体和非热等离子体。热等离子体(电弧放电、火炬或射频)与引入的足够能量相关，以使等离子体成分处于热平衡状态。
非热等离子体(电晕放电、介质阻挡放电、滑动电弧放电、辉光放电和火花放电)能够通过较少的功率获得，且所产生的高能电子温度远高于电离的气体分子。在非热等离子体中，高能电子可以与背景分子(O2、H2O等)碰撞，产生二次电子、光子、离子和自由基，为其在等离子体化学反应中提供了高选择性和能量效率。鉴于此，非热等离子体水处理技术近年来获得了长足发展。
但单纯等离子体废水处理过程能耗大，活性物质寿命短，处理效果不佳，故还有较大的提升空间。
发明内容
本部分的目的在于概述本申请的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例，在本部分以及本申请的说明书摘要和申请名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和申请名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本申请的范围。
鉴于上述和/或现有技术中所存在的问题，提出了本申请。
因此，本申请所要解决的技术问题是：如何解决等离子法处理废水过程中活性物质寿命短，处理效果不佳的问题。
为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置，包括，
壳体，所述壳体的内部形成有容置腔，所述容置腔的底部设有净水腔，所述壳体的外侧壁上连接有与净水腔相连通的出水管；
进水组件，设置于壳体上方并向容置腔内通入废水；
介质阻挡放电组件，设置于容置腔内；
催化氧化组件，设置于容置腔内并位于介质阻挡放电组件和净水腔之间。
作为本申请所述一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置的一种优选方案，其中：所述进水组件包括固定连接于壳体顶端的进水管，所述进水管上设置有进水阀门，所述进水管上连接有进气支管，所述进气支管远离与进水管的一端与加压设备相连通，所述进气支管上设置有进气阀门，所述进水管穿入壳体的一端安装有雾化喷头，且所述雾化喷头设置于容置腔的顶端。
作为本申请所述一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置的一种优选方案，其中：还包括气体循环组件，所述气体循环组件包括循环管道，所述循环管道的一端与容置腔相连通并位于净水腔和催化氧化组件之间，另一端与加压设备相连，所述循环管道上还连接有循环泵。
作为本申请所述一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置的一种优选方案，其中：所述介质阻挡放电组件包括若干阵列排布的DBD放电单元，所述DBD放电单元包括采用包裹金属箔的氧化铝管的外电极，以及采用不锈钢圆线的内电极。
作为本申请所述一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置的一种优选方案，其中：所述催化氧化组件包括蜂窝状的γ～Al2O3载体和负载于γ～Al2O3载体上的活性组分，所述活性组分的负载量为2wt％，所述活性组分选自Ce、Cu、Co、Fe、La中的一种或多种。
作为本申请所述一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置的一种优选方案，其中：所述壳体由厚度为0.3～0.5cm，直径30～50cm，高度100～160cm的玻璃钢制成，所述介质阻挡放电组件与雾化喷头之间的间距在5～10cm，所述催化氧化组件的与介质阻挡放电组件的间距在5～10cm。
作为本发明的另一个发明，提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，通过上述任一所述的废水处理装置实现，包括以下步骤：
将活性组分Ce、Cu、Co、Fe、La中的一种或多种负载于蜂窝状的γ～Al2O3载体上；
开启加压设备和进气阀门，将气体注入容置腔内；
开启循环泵，实现气体的内循环；
开启电源对DBD放电单元进行供电，放电功率控制在5～16w；
开启进水阀门，将废水由进水管通入，流量控制在10～50ml/min，废水在高压下进入雾化喷头，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
液滴依次通过DBD放电单元和蜂窝状的γ～Al2O3载体，反应完成后沉积在净水腔内；
关闭加压设备、进气阀门、电源、进气阀门，通过出水管将净水腔内沉积的净水导出。
作为本申请所述一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置的一种优选方法，其中：所述进水管的流量为30ml/min。
作为本申请所述一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置的一种优选方法，其中：所述放电功率为5w。
作为本申请所述一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置的一种优选方法，其中：所述活性组分为Ce。
本申请的有益效果：本发明提供的废水处理装置和处理方法将等离子体与催化剂结合，进一步提高废水的处理效率以及矿化率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本申请供的一种实施例所述的一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法的逻辑示意图；
图2为本申请提供的一种实施例所述的一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置的整体结构示意图；
图3为本申请提供的一种实施例所述的一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置的剖视图；
图4为本申请实施例2及对比例1-3的废水矿化率结果柱状示意图；
图5为本申请实施例2、实施例7-8及对比例4-6的废水矿化率结果折线示意图；
图6为本申请实施例2、实施例9-11及对比例7的废水矿化率结果折线示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本申请结合示意图进行详细描述，在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
再其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1～3，本申请实施例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置，包括壳体100，壳体100由厚度为4mm的玻璃钢组成高度为150mm、直径40mm的圆柱形罐体，且壳体100的内部形成有容置腔101。容置腔101的底部设置有净水腔102，净水腔102用于储存处理完成的净水，壳体100的外侧壁上固定连接有与净水腔102相连通的出水管103，出水管103上设置有出水阀门。
壳体100的顶部连接有进水组件200，具体的，进水组件200包括固定连接于壳体100顶部并与容置腔101相连通的进水管201。进水管201上设置有进水阀门202，进水管201通入容置腔101的一端固定连接有雾化喷头206。
进水组件200还包括加压设备204，加压设备204设置为空压机，空压机上连接有进气管，进气管上设置有进气阀门205，进气管远离与空压机相连的一端与进水管201相连通。进水管201内通入废水时，通过空压机输入高压空气，在高压空气和雾化喷头206的作用下，废水被雾化为10～50μm的液滴。
容置腔101内还设置有介质阻挡放电组件300，介质阻挡放电组件300位于雾化喷头206下方10cm处。
具体的，介质阻挡放电组件300包括均布板302，均布板302水平安装于壳体100内侧壁上。均布板302上阵列设置有DBD放电单元301，DBD放电单元301包括内电极和外电极，内电极的材料采用不锈钢圆线，接高压；直径为2mm，长度为40cm；外电极的材料采用包裹金属箔的氧化铝管，接地；直径为6mm，长度为40cm。
当废水在雾化喷头206的作用下被雾化成小液滴后，会进入DBD放电单元301。在DBD放电单元301的静电吸附作用，以及产生的等离子体作用下快速降解有害物质。且在放电单元的凝聚作用下，雾化产生的小液滴会再度凝聚为大液滴。大液滴可以更好的携带等离子体活性物质，保证等离子体的活性。
DBD放电单元301下方10cm处还设置有催化氧化组件400，具体的，催化氧化组件400包括水平安装于壳体100内侧壁上的滤板402，滤板402上设置有γ～Al2O3载体401，γ～Al2O3载体401内负载有活性组分，活性组分为Ce、Cu、Co、Fe、La中的一种。
DBD放电单元301产生的等离子体，如O3会随大液滴的运动一同参与到催化氧化反应中，与催化氧化反应产生复配效果，提高催化氧化的效果，进一步提升污水的处理效果。
本装置还包括气体循环组件500，气体循环组件500包括循环泵502，循环泵502连接有循环管道501，循环管道501的一端与壳体100相连并与容置腔101相同，且循环管道501与壳体100的连接位置位于净水腔102和循环管道501的另一端与空压机相连。
通过循环组件的设置，当开启循环泵502后，容置腔101内部的气体会进行循环。由于DBD放电单元301产生的等离子体活性物质会夹带在空气中，循环过程可以提高等离子体活性物质的利用率。
当废水进入容置腔101内后，废水会在雾化喷头206的作用下被雾化成小液滴。在空压机的作用下，小液滴会随空气的流动滴落在DBD放电单元301上，从而完成等离子放电反应。等离子放电过程，会对废水中的有害物质产生静电吸附，且废水中会发生均相反应，从而实现第一步废水处理。
废水通过DBD放电单元301后，废水夹带着等离子放电过程产生的活性氧化物质进入催化氧化反应，实现废水的最终氧化分解。处理完成的净水沉积在净水腔102内，最终由出水管103排出。
实施例2
本实施例基于实施例1所述的介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置提供一种废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将Ce活性组分负载于γ～Al2O3载体401上；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(4)开启电源对DBD放电单元301进行供电，放电功率为5w；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在30ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴依次通过DBD放电单元301和蜂窝状的γ～Al2O3载体401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
实施例3
本实施例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将Co活性组分负载于γ～Al2O3载体401上；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(4)开启电源对DBD放电单元301进行供电，放电功率为5w；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在30ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴依次通过DBD放电单元301和蜂窝状的γ～Al2O3载体401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
实施例4
本实施例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将Fe活性组分负载于γ～Al2O3载体401上；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(4)开启电源对DBD放电单元301进行供电，放电功率为5w；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在30ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴依次通过DBD放电单元301和蜂窝状的γ～Al2O3载体401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
实施例5
本实施例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将Cu活性组分负载于γ～Al2O3载体401上；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(4)开启电源对DBD放电单元301进行供电，放电功率为5w；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在30ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴依次通过DBD放电单元301和蜂窝状的γ～Al2O3载体401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
实施例6
本实施例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将La活性组分负载于γ～Al2O3载体401上；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(4)开启电源对DBD放电单元301进行供电，放电功率为5w；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在30ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴依次通过DBD放电单元301和蜂窝状的γ～Al2O3载体401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
实施例7
本实施例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将Ce活性组分负载于γ～Al2O3载体401上；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(4)开启电源对DBD放电单元301进行供电，放电功率为5w；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在10ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴依次通过DBD放电单元301和蜂窝状的γ～Al2O3载体401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
实施例8
本实施例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将Ce活性组分负载于γ～Al2O3载体401上；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(4)开启电源对DBD放电单元301进行供电，放电功率为5w；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在50ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴依次通过DBD放电单元301和蜂窝状的γ～Al2O3载体401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
实施例9
本实施例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将Ce活性组分负载于γ～Al2O3载体401上；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(4)开启电源对DBD放电单元301进行供电，放电功率为10w；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在30ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴依次通过DBD放电单元301和蜂窝状的γ～Al2O3载体401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
实施例10
本实施例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将Ce活性组分负载于γ～Al2O3载体401上；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(4)开启电源对DBD放电单元301进行供电，放电功率为13w；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在30ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴依次通过DBD放电单元301和蜂窝状的γ～Al2O3载体401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
实施例11
本实施例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将Ce活性组分负载于γ～Al2O3载体401上；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(4)开启电源对DBD放电单元301进行供电，放电功率为16w；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在30ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴依次通过DBD放电单元301和蜂窝状的γ～Al2O3载体401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
对比例1
本对比例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将滤板上的γ～Al2O3载体取下；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(4)开启电源对DBD放电单元301进行供电，放电功率为5w；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在30ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴通过DBD放电单元301，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
对比例2
本对比例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将Ce活性组分负载于γ～Al2O3载体401上；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在30ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴通过蜂窝状的γ～Al2O3载体401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
对比例3
本对比例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将滤板上的γ～Al2O3载体取下；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在30ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴通过DBD放电单元301，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出暂存；
(8)将Ce活性组分填充于γ～Al2O3载体401上；
(9)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(10)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(5)开启进水阀门202，将导出的净水再次由进水管201通入，流量控制在30ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴通过蜂窝状的γ～Al2O3负载401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的二次反应的净水导出。
对比例4
本对比例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将Ce活性组分负载于γ～Al2O3载体401上；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(4)开启电源对DBD放电单元301进行供电，放电功率为5w；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在70ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴依次通过DBD放电单元301和蜂窝状的γ～Al2O3载体401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
对比例5
本对比例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将Ce活性组分负载于γ～Al2O3载体401上；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(4)开启电源对DBD放电单元301进行供电，放电功率为5w；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在100ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴依次通过DBD放电单元301和蜂窝状的γ～Al2O3载体401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
对比例6
本对比例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将Ce活性组分负载于γ～Al2O3载体401上；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(4)开启电源对DBD放电单元301进行供电，放电功率为5w；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在200ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴依次通过DBD放电单元301和蜂窝状的γ～Al2O3载体401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
对比例7
本对比例提供一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，包括以下步骤：
(1)将Ce活性组分负载于γ～Al2O3载体401上；
(2)开启空压机和进气阀门205，使得高压气体进入容置腔101内；
(3)开启循环泵502，在循环泵502的作用下，实现容置腔101内气体的循环；
(4)开启电源对DBD放电单元301进行供电，放电功率为3w；
(5)开启进水阀门202，将浓度为200mg/L的苯酚废水由进水管201通入，流量控制在30ml/min，废水在高压下进入雾化喷头206，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
(6)液滴依次通过DBD放电单元301和蜂窝状的γ～Al2O3载体401，反应完成后沉积在净水腔102内；
(7)关闭加压设备204、进气阀门205、电源、进气阀门205，通过出水管103将净水腔102内沉积的净水导出。
废水处理效果检测
通过检测废水矿化率对废水的处理效果进行分析，其中，废水矿化率＝单位苯酚实际氧化产生的CO和CO2的量/单位苯酚理论氧化产生的CO和CO2的量。
(1)实施例2及对比例1-3的废水矿化率结果如图4所示：
根据图4的结果可以看出，当等离子反应催化反应同时进行时，废水矿化率明显高于分开进行等离子反应和催化反应。这说明本发明提供的废水处理方法，能够使等离子反应和催化反应呈现出较好的复配协同效果。
(1)实施例2-6处理的废水矿化率结果如表1所示：
表1.实施例2-6的废水矿化率
| 实验组 | 矿化率％ | 催化剂种类 |
| 实施例2 | 75 | Ceγ-Al203 |
| 实施例3 | 71 | Coγ-Al203 |
| 实施例4 | 68 | Feγ-Al203 |
| 实施例5 | 60 | Cuγ-Al203 |
| 实施例6 | 67 | Laγ-Al203 |
根据表1的结果可以看出，当选择不同的活性组分时，矿化率效果有明显的差异，且当活性组分为Ce时，废水的矿化率最佳。
(2)实施例2、实施例7-8及对比例3-5处理的废水矿化率结果如表2和图5所示：
表2.实施例2、实施例7-8及对比例4-6的废水矿化率
| 实验组 | 矿化率％ | 废水流量ml/min |
| 实施例2 | 75 | 30 |
| 实施例7 | 70 | 10 |
| 实施例8 | 73 | 50 |
| 对比例4 | 65 | 70 |
| 对比例5 | 56 | 100 |
| 对比例6 | 41 | 200 |
根据表2和图5的结果可以看出，调整废水的流量对废水的矿化率有明显的影响。当废水的流量控制在10-50ml/min时，废水的矿化率都呈现较高的效果，且废水的流量在10-50ml/min内变化时，废水的矿化率呈现向上升后下降的趋势，并在30ml/min时达到最佳。
参照图5，当流量在50ml/min后继续增大，废水的矿化率呈现一路降低的趋势，没有回升的现象。故废水流量应控制在10-50ml/min之间，优选为50ml/min。
(3)实施例2、实施例9-11及对比例5处理的废水矿化率结果如表3和图6所示：
表3.实施例2、实施例9-11及对比例7的废水矿化率
| 实验组 | 矿化率％ | 放电功率w |
| 实施例2 | 75 | 5 |
| 实施例9 | 58 | 3 |
| 实施例10 | 83 | 10 |
| 实施例11 | 85 | 13 |
| 对比例7 | 86 | 16 |
参照表3和图6的结果，当放电功率持续升高后，矿化率也呈现逐步上升的趋势，且放电功率在小于5w时，提升效果尤为明显。但当放电功率上升至5w后，矿化率的上升趋势逐渐放缓，故综合考虑能耗和处理效果，放电功率可选在5-16w，优选为5w。
综上所述，本发明具有以下的有益效果：
1、本发明介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置中的雾化喷嘴设计，将废水和气体混合，通过雾化喷嘴雾化为粒径10～50μm的液滴，增大了与放电时产生的活性物质的比表面积；
2、本发明介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置中的气体循环系统设计，将气体在反应器内循环，减少气体消耗，有效利用放电产生的活性臭氧；
3、本发明介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置及方法，将等离子体与催化剂结合，进一步提高废水的处理效率以及矿化率；
4、本发明介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置及方法，具有废水净化效率高、适用范围广、操作简单、无二次污染等优点。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本申请的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本申请的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本申请不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本申请的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本申请不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本申请的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置，其特征在于：包括，
壳体(100)，所述壳体(100)的内部形成有容置腔(101)，所述容置腔(101)的底部设有净水腔(102)，所述壳体(100)的外侧壁上连接有与净水腔(102)相连通的出水管(103)；
进水组件(200)，设置于壳体(100)上方并向容置腔(101)内通入废水；
介质阻挡放电组件(300)，设置于容置腔(101)内；
催化氧化组件(400)，设置于容置腔(101)内并位于介质阻挡放电组件(300)和净水腔(102)之间。
2.根据权利要求1所述的介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置，其特征在于：所述进水组件(200)包括固定连接于壳体(100)顶端的进水管(201)，所述进水管(201)上设置有进水阀门(202)，所述进水管(201)上连接有进气支管(203)，所述进气支管(203)远离与进水管(201)的一端与加压设备(204)相连通，所述进气支管(203)上设置有进气阀门(205)，所述进水管(201)穿入壳体(100)的一端安装有雾化喷头(206)，且所述雾化喷头(206)设置于容置腔(101)的顶端。
3.根据权利要求2所述的介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置，其特征在于：还包括气体循环组件(500)，所述气体循环组件(500)包括循环管道(501)，所述循环管道(501)的一端与容置腔(101)相连通并位于净水腔(102)和催化氧化组件(400)之间，另一端与加压设备(204)相连，所述循环管道(501)上还连接有循环泵(502)。
4.根据权利要求1～3任一所述的介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置，其特征在于：所述介质阻挡放电组件(300)包括若干阵列排布的DBD放电单元(301)，所述DBD放电单元(301)包括采用包裹金属箔的氧化铝管的外电极，以及采用不锈钢圆线的内电极。
5.根据权利要求4所述的介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置，其特征在于：所述催化氧化组件(400)包括蜂窝状的γ～Al2O3载体(401)和负载于γ～Al2O3载体(401)上的活性组分，所述活性组分的负载(401)量为2wt％，所述活性组分选自Ce、Cu、Co、Fe、La中的一种或多种。
6.根据权利要求1、2、3、5任一所述的介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理装置，其特征在于：所述壳体(100)由厚度为0.3～0.5cm，直径30～50cm，高度100～160cm的玻璃钢制成，所述介质阻挡放电组件(300)与雾化喷头(206)之间的间距在5～10cm，所述催化氧化组件(400)的与介质阻挡放电组件(300)的间距在5～10cm。
7.一种介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，其特征在于：通过权利要求1～6任一所述的废水处理装置实现，包括以下步骤：
将活性组分Ce、Cu、Co、Fe、La中的一种或多种负载于蜂窝状的γ～Al2O3载体(401)上；
开启加压设备(204)和进气阀门(205)，将气体注入容置腔(101)内；
开启循环泵(502)，实现气体的内循环；
开启电源对DBD放电单元(301)进行供电，放电功率控制在5～16w；
开启进水阀门(202)，将废水由进水管(201)通入，流量控制在10～50ml/min，废水在高压下进入雾化喷头(206)，并被雾化为粒径在10～50um的液滴，喷洒角度在120～150°；
液滴依次通过DBD放电单元(301)和蜂窝状的γ～Al2O3载体(401)，反应完成后沉积在净水腔(102)内；
关闭加压设备(204)、进气阀门(205)、电源、进气阀门(205)，通过出水管(103)将净水腔(102)内沉积的净水导出。
8.根据权利要求7所述的介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，其特征在于：所述进水管(201)的流量为30ml/min。
9.根据权利要求7或8所述的介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，其特征在于：所述放电功率为5w。
10.根据权利要求7或8所述的介质阻挡放电与化学催化组合的废水处理方法，其特征在于：所述活性组分为Ce。
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