CN114890514A

CN114890514A - 一种水下射流等离子体有机废水处理装置及方法

Info

Publication number: CN114890514A
Application number: CN202210493941.8A
Authority: CN
Inventors: 李叶澄; 张越
Original assignee: Huatian Engineering and Technology Corp MCC
Current assignee: Huatian Engineering and Technology Corp MCC
Priority date: 2022-04-29
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2022-08-12

Abstract

本发明公开一种水下射流等离子体有机废水处理装置及方法。包括：供气单元，高压电源，等离子发生单元和射流单元；供气单元，通过管道与等离子发生单元进气口连接，供给等离子发生所需的气体。高压电源，通过电缆与等离子发生单元电极连接，供给等离子发生所需的电源，连接高压电极、接地电极。等离子发生单元，具有等离子气体出口；连接送至射流单元进气口；射流单元，由射流器与水泵组成，射流器具有进气口、进水口和出水口，其中，水泵抽吸废水供给射流器进水口，等离子气体出口连接射流器的进气口；水泵抽吸的废水在射流器中与等离子体气体混合后射出。本装置不产生其它污染物，将有机污染物为无毒害的气体，得到净化水。

Description

一种水下射流等离子体有机废水处理装置及方法

技术领域

本发明提供一种一种水下射流等离子体有机废水处理装置及方法。

背景技术

等离子体技术可以在放电介质中产生具有高活性的电子、原子、分子、自由基、光子，与水中污染物分子进行碰撞和反应。对于有机污染物有特别的效果，可以断裂有机分子键，降解污染物浓度。

目前等离子体技术较多应用于有机废气的处理，在废水处理领域，工程应用较少，缺乏适合规模化生产与应用的设备与技术。

目前公开的相关专利，较多采用射流喷枪的方式，一方面需要压缩机提供高压气体，缺乏对等离子体发生装置的调节，如真空度等。另一方面气体与水的混合效率低，不利于有机污染物的降解。

综上，这些技术均存在效率低、能耗高、设备复杂、维护难等缺点，影响了等离子体技术用于废水处理的工程化应用。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明目的在于提供一种一种水下射流等离子体有机废水处理装置及方法，通过提高等离子体发生的效率与等离子体气液混合的效率，从而提高有机污染物的降解速率。同时，提高设备集成度，降低建造运行成本，增加可用性、易用性。

为了实现上述目的，本发明的一种水下射流等离子体有机废水处理装置，包括：供气单元，高压电源，等离子发生单元和射流单元；

供气单元，通过管道与等离子发生单元进气口连接，供给等离子发生所需的气体。

高压电源，通过电缆与等离子发生单元电极连接，供给等离子发生所需的电源，连接高压电极、接地电极。

等离子发生单元，具有等离子气体出口；连接送至射流单元进气口；

射流单元，由射流器与水泵组成，射流器具有进气口、进水口和出水口，其中，水泵抽吸废水供给射流器进水口，等离子气体出口连接射流器的进气口；水泵抽吸的废水在射流器中与等离子体气体混合后射出。

较佳的，所述气体可以为空气、氧气、氮气、氢气、惰性气体，或混合气体。可以由气体储罐供应，管道供应，或者直接连通大气。本装置气体流动所需压力由射流单元提供，因此所述供气单元无需压力容器，可以接常压管道气体，或者直接连通大气。但是为保障等离子发生效率，提供洁净气体，所供气体需经除尘、除油、干燥。所述气体类型根据废水处理需要的自由基种类确定，通过调整气体比例，可以获得不同比例的氮自由基、氧自由基、双氧水、臭氧等活性离子。

较佳的，所述高压电源与所述等离子发生单元构成的回路设置有电流调节器，同时电源可以对电压、波形等进行调节。所述电压在10～30kV。

较佳的，所述等离子发生单元由发生腔室、高压电极、低压电极、进气口调节阀、出气口止回阀组成。所述等高压电极、低压电极可采取针-板式、板-板式或中心筒式。所述等高压电极、低压电极密封在等离子发生单元内，不与外界空气、水接触。所述进气口设置了调节阀、流量计，腔室设置真空表，用于调节进气量与发生腔室的真空度。所述出气口设置了止回阀，用于在水泵启动或停止运转时，防止水倒流进入等离子发生腔室。

较佳的，所述射流单元由水泵、射流器组成，射流器进水口与水泵出水口连接，射流器进气口与等离子发生单元出气口连接，射流扩散口进入废水容器中。所述射流单元可以采用湿式或干式安装，湿式安装即整套发生及射流单元放于水下，水泵采用潜水型，所有装置、电缆做好防水密封。干式安装即仅将射流器末端置于废水中，其余装置均安装在外。所述水泵可以通过电机变频或者出水管道阀门进行流速、压力的调节。所述射流器可以采用单个射流口形式，也可以采用多个射流口形式。

本发明上述处理装置处理有机废水的方法，包括下述步骤：

(1)首先开启射流单元水泵，废水进入废水容器中，等离子发生腔室内真空度提高；

(2)然后开启高压电源，在腔室内产生大量等离子体气；

(3)待等离子发生单元稳定运行后，打开并调节阀门，控制进入射流器的气体量以及腔室内的真空度；

(4)产生的气体在压力作用下进入射流器，与水泵出水充分混合后进入废水容器。

较佳的，整个废水处理单元可以采用序批式处理的模式。即将废水不断经过本处理装置，进行内循环，直到污染物降解达标，后排放净化水，引入废水，重新开始新一轮处理。

较佳的，整个废水处理单元可以采用连续流形式，水泵连续输送废水。废水经过本装置后，在废水容器中达到一定停留时间后连续出水。采用连续流形式时，若单个装置无法满足处理标准，可以将多个所述处理装置与废水容器进行串联，多级反应。

较佳的，废水中可加入二价铁离子(Fe²⁺)如硫酸亚铁(FeSO₄)作为催化剂，促进对产水的H₂O₂活性成分的利用。

较佳的，可以根据水量、污染物浓度，在一个废水容器中，放置多个所述水下射流曝气等离子体有机废水处理装置，提高处理效果。

本发明的有益效果在于：

能量利用率高、有机废水处理速率高，效果强。同时，装置设备简单且有相应的调节装置，可操作性、可靠性、可调性高，且易于维修保养。此外，本装置不产生其它污染物，将有机污染物为无毒害的气体，得到净化水，特别适合各种规模的高浓度有机废水的降解处理。

附图说明

图1是本发明一种水下射流型的等离子体有机废水处理装置工作模式下的示意图；

图中，1.高压电源，2.等离子发生腔室，3.高压电极，4.接地电极，5.等离子发生单元出气口，6.水泵，7.水泵进水口，8.射流器，9.射流器进气口,10.调节止回阀，11.进气调节阀，12.废水容器，13.废水，14.等离子发生单元进气口，15.供气单元。

图2是本发明多口射流器的示意图。

图3是本发明序批式干式安装的示意图。

图4是本发明连续流三级串联干式安装的示意图。

图5是本发明多个装置应用于一个废水容器的示意图。

具体实施方式

下文将更详细的描述本发明，然而本发明可以以不同形式，规格等实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使更多的有关本技术领域的人员完全了解本发明的范围。

如图1到图5所示，本发明水下射流等离子体有机废水处理装置包括：

供气单元(15)，通过管道与等离子发生单元进气口(14)连接，供给等离子发生所需的气体。

高压电源(1)，通过电缆与等离子发生单元电极(3)连接，供给等离子发生所需的电源，连接高压电极、接地电极。

等离子发生单元，高压激发下，腔室(2)内的气体氛围中产生等离子体，并连接送至射流单元进气口(9)。通过管道连接供气单元，通过电缆连接高压电源，通过管道连接射流单元。

射流单元，由射流器(8)与水泵(6)组成，水泵抽吸废水，在射流器中与等离子体气体混合，并射入废水容器(12)中。

上述供气单元所提供的气体可以为空气、氧气、氮气、氢气、惰性气体，或混合气体。可以由气体储罐供应，管道供应，或者直接连通大气。本发明中气体流动所需压力由射流单元提供，因此所述供气单元无需压力容器，可以接常压管道气体，或者直接连通大气。但是为保障等离子发生效率，提供洁净气体，所供气体需经除尘、除油、干燥。所述气体类型根据废水处理需要的自由基种类确定，通过调整气体比例，可以获得不同比例的氮自由基、氧自由基、双氧水、臭氧等活性离子。

上述高压电源(1)与所述等离子发生单元构成的回路设置有电流调节器，同时电源可以对电压、波形等进行调节。所述电压在10～30kV。

上述等离子发生单元由发生腔室(2)、高压电极(3)、接地电极(4)、进气口调节阀(11)、出气口调节止回阀(10)组成。所述等高压电极(3)、接地电极(4)可采取针-板式、板-板式或中心筒式。所述等高压电极(3)、接地电极(4)密封在等离子发生单元内，不与外界空气、水接触。在进气口设置了调节阀(11)、流量计，腔室设置真空表，用于调节进气量与发生腔室的真空度。所述出气口设置了调节止回阀(10)，有两个功能，一是与进气口调节阀协作调节腔室真空度，二是用于在水泵启动或停止运转时，防止水倒流进入等离子发生腔室。

上述射流单元由水泵(6)、射流器(8)组成，射流器进水口与水泵出水口连接，射流器进气口(9)与等离子发生单元出气口(5)连接，射流扩散口进入废水容器中。射流单元可以采用湿式或干式安装，湿式安装即整套发生及射流单元放于水下，水泵采用潜水型，所有装置、电缆做好防水密封。干式安装即仅将射流器末端置于废水中，其余装置均安装在外。

上述水泵可以通过电机变频或者出水管道阀门进行流速、压力的调节。

上述射流器可以采用单个射流口形式，也可以采用多个射流口形式，以获得更好的反应混合条件。

本发明的上述的装置处理有机废水的方法，包括下述步骤：

(1)首先开启射流单元水泵(6)，废水进入水泵，等离子发生腔室内真空度提高。

(2)然后开启高压电源(1)，在腔室(2)内产生大量等离子体气。

(3)待等离子发生单元稳定运行后，打开并调节阀门(10、11)，控制进入射流器的气体量以及腔室内的真空度。

(4)产生的气体在压力作用下进入射流器(8)，与水泵出水充分混合后进入废水容器(12)。

整个废水处理单元可以采用序批式处理的模式。即将废水不断经过本处理装置，进行内循环，直到污染物降解达标，后排放净化水，引入废水，重新开始新一轮处理。

整个废水处理单元也可以采用连续流形式，水泵连续输送废水。废水经过本装置后，在废水容器中达到一定停留时间后连续出水。采用连续流形式时，若单个装置无法满足处理标准，可以将多个所述处理装置与废水容器进行串联，多级反应。

废水中可加入二价铁离子(Fe²⁺)如硫酸亚铁(FeSO₄)作为催化剂，促进对产生的H₂O₂活性成分的利用。可以根据水量、污染物浓度，在一个废水容器中，放置多个所述水下射流曝气等离子体有机废水处理装置，提高处理效果。

使用该种装置通过不同组合方式，可以处理中大规模的废水，从1m3/h到100m3/h及以上。有机废水经过所述处理装置的处理后，有机污染物被等离子体中的活性粒子分解，最终产水以CO₂、H₂O、O₂为主要成分的气体。

实施例1：

图1为序批潜水式处理装置，容器或水池2内装有待处理的有机废水(液)13，供气单元15为干燥除油空气。本发明装置安放在水面以下，并接至外围电源、供气单元。

工作时，将待处理废水(液)通过水泵或自流进入容器2内，打开射流装置中的潜水泵，打开等离子发生电源，通过调节进气阀门、水泵功率，改变射流强度、等离子发生单元真空度等条件。

等离子腔室(2)内产生的活性粒子通过射流器与废水充分混合反应，产生自由基、双氧水等中间产物，射流进入容器中后，与废水中的有机物进一步发生降解反应，生成二氧化碳、水等分解产物。未完全分解的有机物通过潜水泵进水口(7)再次进入反应器中，与等离子活性粒子混合反应。整个水流在容器内进行内循环反应，充分混合。

经过一段时间的反应后，废水中有机物浓度达到排放标准或下一步工艺进水标准，进行排空，放入下一批待处理液体，重复以上过程。

实施例2：

图3为序批干式处理装置，基本构成与实施例1相同，但将水泵、等离子发生单元安装在废水外侧。这样避免漏水等故障，另一方面易于检修管理。

操作时与实施例1相同，区别在于循环水流通过管道从容器外侧进入水泵进水口(7)。

实施例3：

图4为连续干式处理装置，由多个实施例2的单元串联而成。

工作时，废水由前置调节池进入反应单元1的水泵,从而与等离子活性粒子混合并进入反应单元1容器中，进行第一步的污染物降解。随后同样依次进入反应单元2、3，最终达标排放。根据反应效果可以继续串联更多的反应单元以获得更低的出水污染物浓度。多个反应单元可以共用供气单元及电源。

Claims

1.一种水下射流等离子体有机废水处理装置，其特征在于，包括：供气单元，高压电源，等离子发生单元和射流单元；

2.根据权利要求书1所述的装置，其特征在于，所述供气单元的气体为空气、氧气、氮气、氢气、惰性气体或混合气体。

3.根据权利要求书1所述的装置，其特征在于，所述等离子发生单元包括具有进气口和出气口的腔室，在所述的腔室上设置有高压电极、接地电极；在所述的进气口设置有进气口调节阀；在所述的出气口处设置有出气口调节止回阀。

4.根据权利要求书3所述的装置，其特征在于，在所述的腔室内设置真空表。

5.根据权利要求书1所述的装置，其特征在于，所述射流单元由水泵、射流器组成，射流器进水口与水泵出水口连接，射流器进气口与等离子发生单元出气口连接，射流扩散口输出废水。

6.根据权利要求书1所述的装置，其特征在于，所述水泵通过电机变频或者出水管道阀门进行流速、压力的调节。

7.根据权利要求书1所述的装置处理有机废水的方法，其特征在于：所述的方法包括下述步骤：

(1)首先开启射流单元水泵，废水进入水泵，等离子发生腔室内真空度提高；

(2)然后开启高压电源，在腔室内产生大量等离子体气；

(4)产生的气体在压力作用下进入射流器，与水泵出水充分混合后通过射流器出水口射出。