CN1785855A - 微波等离子体氧化水处理方法及其应用 - Google Patents

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CN1785855A CN 200510019674 CN200510019674A CN1785855A CN 1785855 A CN1785855 A CN 1785855A CN 200510019674 CN200510019674 CN 200510019674 CN 200510019674 A CN200510019674 A CN 200510019674A CN 1785855 A CN1785855 A CN 1785855A
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曾庆福
阮新潮
李海燕
杨俊�
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Wuhan University of Science and Engineering WUSE
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Wuhan University of Science and Engineering WUSE
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Abstract

本发明是一种微波等离子体氧化水处理方法及其应用。本方法的具体步骤是：进工业废水，通过铁质放电体与活性炭的混合物对废水中的有机物进行吸附；通过微波激发铁质放电体产生等离子体，等离子体对吸附在活性炭表面的有机物进行氧化，同时铁质放电体、活性炭与有机物间产生内电解作用降解有机物；经过氧化和降解后，使废水达到回用或排放标准，活性炭得到再生并回复活性；将达到回用或排放标准的水进行出水；重复上述过程，完成对工业废水的处理。本发明对有机废水可以无选择地进行氧化，多种高级氧化作用可促进氧化效果；能够改善工业废水的处理效果，降低运行费用。

Description

微波等离子体氧化水处理方法及其应用
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术领域，特别是一种微波等离子体氧化水处理方法及其应用。
背景技术
环境污染和生态破坏已经成为危害人民健康、制约一些地方经济和社会发展的重要因素。1997年我国仅水、大气污染带来的经济损失高达540亿美元，如果加上由于环境污染造成的生态恶化所引起的洪涝等自然灾害造成的损失更是惊人。
水的污染是一个十分复杂的问题，污染源众多，污染程度千差万别，从而导致水处理也是一个十分复杂的工程。要解决水污染问题，首先就需要了解水体的各种污染源。水体的污染源主要分为工业污染源和生活污染源，两者的成分和性质是有很大差别的。工业污染源不但直接污染水体，而且会在水体中与其它的物质发生各种化学变化从而产生比原先更加有害的物质。生活污染源则对水体的重要危害为消耗水中的溶解氧，产生富营养化的问题。水中的有害物质能够导致人类的各种疾病，人类80％的疾病都与水有关。为此，人们不断修改法规和水质标准，同时不断进行水处理技术和开发应用的研究。
液电脉冲等离子体降解法是一门涉液电脉冲等离子体降解法，其涉及等离子物理、等离子化学、流体力学、热力学、电工和环境保护等前沿性交叉学科。等离子体作为一种高新技术用于水体净化的最大优点是效率高，成本低，不引入二次污染。高压脉冲放电产生高温等离子体处理废水将发生高温热解、光化学氧化、液电空化降解和超临界水氧化等传统的水处理法的综合效应使得该方法去除有机物迅速有效。
热等离子体技术能产生10000K以上的高温，并且其中的粒子都具有很高的反应活性，因此能使污染物迅速热解，对废液的处理效率很高，尤其对多氯联苯(PCB)、剧毒农药六六六和生物技术及医院等行业的高毒性与高传染性废液的处理有明显的先进性和优越性”。近年来有些国家已开发出针对难处理和特殊要求废液的热等离子体处理技术，有代表性的是澳大利亚CSmo公司与sRLHMma公司联合开发的HASCoPlTM技术”，有些装置已实现商业化，著名的有：法国的电感锅台等离子体流化床反应器(PlasmaRtudized-bedReactor)”，波兰的联合等离子体PCB处理装置等”。我国厦门大学与香港浸会大学合作进行了电感耦合等离子体(ICP)技术的研究，建立了一套实验室研究用低功率ICP工作系统，并对氟里昂等危险废物处理进行了初步研究。
超高压窄脉冲液中放电产生低温等离子体。冷等离子体处理废水技术是一种兼具高能电子辐射、臭氧氧化和紫外光解等3种作用于一体的全新的废水处理技术，能将含苯环有机物破坏。李胜利等用高压毫微秒脉冲处理印染废水，能有效地将染料大分子破坏成小分子，在处理时间足够时，能进一步将染料分子中的芳香类物质转化为有机酸，能有效脱除其颜色。李劲、刘爱如和E.M.VMVeldhujzen等也分别采用高压脉冲电晕放电产生低温等离子体处理三硝基甲苯等难生物降解废水，对有机物效果良好。
作为新兴的处理技术，上述的等离子体处理技术还不够成熟，所使用电极和罐体价格昂贵，且运行时电极的消耗较大，导致其维护及运行价格昂贵，阻碍它的普及推广。
微波是一种普遍存在的电磁波，处于红外和无线电波之间，波长1cm～1m，相应频率为30GHz～300MHz。波长在1.25cm之间的微波常用于雷达发射，而波长为12.2cm(2.45GHz)或33.3cm(990MHz)的微波用于微波炉，其余的微波则广泛用于通信行业。
目前，我国已经把环保产业列入今后国家重点投资领域。据估计，今后10年内，我国水处理技术装备的市场需求将达到3,000亿元，用于治理工业废水的资金投资每年不会低于300亿元，治理城市污水的资金投资每年不会低于700亿元。由于国情不同，我国不可能完全采用西方发达国家普遍采用的一些传统方法来解决。面对如此巨大的水处理市场需求和如此艰巨的任务，迫切需要开展环境污染控制高新技术研究，为实现我国环境保护战略目标和实施可持续发展战略提供技术支撑。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种简便易行和快速有效的微波等离子体氧化水处理方法。本方法适应国情，可持续处理印染、染料和造纸等工厂排放的污水，达到处理有机废水或提高可生化性的目的。
本发明的工作原理是：铁质放电体与活性炭的混合物吸附有机物，通过微波激发铁质放电体产生等离子体氧化吸附在活性炭表面的有机物，同时铁质放电体、活性炭与有机物间产生内电解作用降解有机物，从而达到处理有机废水的目的。并再生活性炭，保持活性炭的最佳活性。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
本发明提供的微波等离子体氧化水处理方法是：进工业废水，通过铁质放电体与活性炭的混合物对废水中的有机物进行吸附；通过微波激发铁质放电体产生等离子体，等离子体对吸附在活性炭表面的有机物进行氧化，同时铁质放电体、活性炭与有机物间产生内电解作用降解有机物；经过氧化和降解后，使废水达到回用或排放标准，活性炭得到再生并回复活性；将达到回用或排放标准的水进行出水；重复上述过程，完成对工业废水的处理。
本发明提供的微波等离子体氧化水处理方法，在处理印染、染料或造纸工厂排放的工业废水中的用途。
本发明与现有技术相比，具有以下显著的进步：
其一.可利用微波激发价格便宜的易耗放电材料，产生等离子体处理样品，同时综合利用放电产生的副产物充分迅速有效去除有机物，使之区别于脉冲等离子体氧化等类似技术，具有运行费用低廉、维护方便的效果。
其二.对有机废水可以无选择地进行氧化。多种高级氧化作用可促进氧化效果。
其三.能解决光氧化法光源寿命短，维持费用高的缺点；并可提高能源利用率，使能源得以更大限度的利用，改善工业废水的处理效果，降低运行费用。
其四.可持续、高效和较低成本处理中高浓度的的印染、染料和造纸等工厂排放的有机废水，使之得到有效处理，彻底降解有机物或提高可生化性。
其五.有助于更新等离子氧化法的设计思想。
具体实施方式
本发明是一种微波等离子体氧化水处理方法及其应用。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
一.微波等离子体氧化水处理方法
具体步骤如下：
进工业废水，通过铁质放电体与活性炭的混合物对废水中的有机物进行吸附；
通过微波激发铁质放电体产生等离子体，等离子体对吸附在活性炭表面的有机物进行氧化，同时铁质放电体、活性炭与有机物间产生内电解作用降解有机物；
经过氧化和降解后，使废水达到回用或排放标准，活性炭得到再生并回复活性；
将达到回用或排放标准的水进行出水；
重复上述过程，完成对工业废水的处理。
上述微波由微波发生器产生，其型号为2M210F，产生的微波频率为2.45GHz，功率为0.5～5Kw连续可调。
铁质放电体主要是选用机械加工厂中加工时剩下的可在微波作用下容易放电产生等离子体，并对废水中的有机物进行无选择性的氧化、降解的物质，例如具有一定粒径的废铁屑以及废铝屑等物质，其粒径一般为0.9～2mm。
活性炭的粒径可采用Φ3～5×5mm。
上述由微波激发铁质放电体产生的等离子体是一种低温非平衡态的等离子体，与一般的稳等离子体不同，其电子温度10000℃，而宏观温度在80～110℃左右，对有机物的氧化无选择性，基本上均能发生反应。
二.微波等离子体氧化水处理方法的应用
本方法在处理各种浓度的印染、染料或造纸等工厂排放的工业废水中的用途。

Claims (7)

1.一种水处理方法，其特征是一种微波等离子体氧化水处理方法，具体步骤如下：
进工业废水，通过铁质放电体与活性炭的混合物对废水中的有机物进行吸附；
通过微波激发铁质放电体产生等离子体，等离子体对吸附在活性炭表面的有机物进行氧化，同时铁质放电体、活性炭与有机物间产生内电解作用降解有机物；
经过氧化和降解后，使废水达到回用或排放标准，活性炭得到再生并回复活性；
将达到回用或排放标准的水进行出水；
重复上述过程，完成对工业废水的处理。
2.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于：微波由微波发生器产生，其型号为2M210F，产生的微波频率为2.45GHz，功率为0.5～5Kw连续可调。
3.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于：选用机械加工厂中加工时剩下的废铁屑或废铝屑物质，作为铁质放电体。
4.根据权利要求3所述的水处理方法，其特征在于：铁质放电体的粒径为0.9～2mm。
5.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于：活性炭的粒径为Φ3～5×5mm。
6.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于：等离子体是一种低温非平衡态的等离子体，对有机物的氧化无选择性，均能发生反应；其电子温度为10000℃，而宏观温度为80～110℃。
7.一种微波等离子体氧化水处理方法，在处理印染、染料或造纸工厂排放的工业废水中的用途。
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