CN105084618A

CN105084618A - 一种低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物系统

Info

Publication number: CN105084618A
Application number: CN201510392162.9A
Authority: CN
Inventors: 白敏菂; 冷白羽
Original assignee: Dalian Maritime University
Current assignee: Dalian Maritime University
Priority date: 2015-07-04
Filing date: 2015-07-04
Publication date: 2015-11-25

Abstract

本发明公开了一种低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物系统，属于有机废水资源化利用技术，涉及一种处理含有难降解有机污染物废水资源化的系统及方法。其特征在于该系统包括废水初级处理系统、反应塔、低温氧等离子体产生器、高频高压电源、低温氧等离子体浓度在线检测仪、功率调控器、剩余氧等离子体消除器等。深度降解废水中难降解有机污染物方法：含有难降解有机污染物废水从反应塔上端注入；低温氧等离子体产生器形成的低温氧等离子体从反应塔下端进入反应塔中，在反应塔中低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物，有机污染物COD浓度从148.4mg/L降至27.4mg/L；反应后剩余低温氧等离子体经剩余氧等离子体消除器还原成氧气排空。

Description

一种低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物系统

技术领域

本发明属于有机废水资源化利用技术，一种处理含有难降解有机污染物废水资源化的系统。

背景技术

水是人类最宝贵的自然资源。随着社会经济的快速发展，进入水中的有机污染物数量和种类也随之急剧增加，造成水体严重污染，尤其是那些毒性较强且难降解的有机废水更是如此。通常采用常规的物理、化学、生物方法处理废水，通称1、2级(初级)废水处理方法，能把废水中COD(ChemicalOxygenDemand，间接表示水中有机物)浓度从数千mg/L降解至160mg/L～100mg/L。经初级处理后废水中含有极难降解的多环芳烃类、杂环类、氯代芳香族、酚和甲酚类、氮基、有机合成高分子等化合物和有机氰化物。含这些难降解有机污染物，更需要进一步深度降解以求达到紧迫需求的回用水技术标准(COD浓度≤50mg/L)，目前采用高级氧化技术深度降解废水中难降解有机污染物方法存在的问题是需要添加大量的氧化剂、催化剂及引发剂等化学试剂；降解时间过长，大多在1h～4h，有的长达7h；经Fenton法或类Fenton法处理后废水中含有Fe²⁺和其它金属离子等新污染物；臭氧法存在产生率低、利用率低、COD去除率低和能耗大等问题；超临界水氧化法对设备、工艺要求高，一次性投资大，还存在设备腐蚀、盐沉积等问题。

发明内容

本发明克服现有深度降解废水中难降解有机污染物不足之处，提供低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物的系统及方法，其特征在于该系统包括废水初级处理系统、反应塔、低温氧等离子体产生器、高频高压电源、低温氧等离子体浓度在线检测仪、功率调控器、水泵、管道、COD快速测定仪、液体阀、液体流量计、气体阀、气体流量计、剩余氧等离子体消除器，所述含有机污染物废水经废水初级处理系统处理成含难降解有机污染物废水，经输水管道末端连接水泵入口端被输送到反应塔上端入水口后注入反应塔中；所述输水管道上装有在线COD快速测定仪，检测输水管道中含难降解有机污染物废水COD浓度；所述输水管道中含难降解有机污染物废水经液体流量计检测废水流量；所述输水管道中含难降解有机污染物废水经液体阀控制废水流量；所述输水管道末端把含难降解有机污染物废水经输水管道连接到反应塔上端入水口；所述反应塔设有含难降解有机污染物废水入水口，废水经反应塔处理成回用水，由反应塔下端出水口经输水管道输出，低温氧等离子体经反应塔下端入气口处所连接喷嘴输入反应塔中，低温氧等离子体处理废水后的剩余氧等离子体气体，经反应塔上端出气口输送到剩余氧等离子体消除器入气口；所述剩余氧等离子体消除器连接在反应塔上端出气口，经剩余氧等离子体消除器出气口排入大气中；所述回用水输水管道连接在反应塔下端出水口；所述回用水输水管道上设有流量计、阀体和COD快速测定仪；所述高频高压电源输出高频高压电经电缆供给低温氧等离子体产生器；所述功率调节器输出控制信号经电缆输送到高频高压电源信号输入端；所述低温氧等离子体产生器的原料气体氧气经输气管道输入低温氧等离子体产生器入气口；所述低温氧等离子体产生器出气口连接输气管道；所述低温氧等离子体产生器的输气管道装有阀体和流量计；所述低温氧等离子体经反应塔下端入气口处所连接喷嘴输送到反应塔；所述反应塔上端出气口连接输气管道；所述剩余氧等离子体消除器入气口连接到反应塔上端出气口的输气管道；所述剩余氧等离子体消除器出气口连接输气管道排空。

所述深度降解废水中难降解有机污染物是多环芳烃类、杂环类、氯代芳香族、酚和甲酚类、氮基、有机合成高分子等化合物和有机氰化物；

所述功率调节器调控低温氧等离子体产生器输出低温氧等离子体浓度；

所述低温氧等离子体产生器的放电间隙为0.05mm～0.2mm；

所述反应塔高度为≥4m；

所述含难降解有机污染物废水从反应塔上端入水口注入，处理后形成的回用水从反应塔下端出水口输出；

所述低温氧等离子体气体从反应塔下端入气口处所连接喷嘴注入，剩余低温氧等离子体从反应塔上端出气口输出；

所述低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物反应后剩余低温氧等离子体经剩余氧等离子体消除器还原成氧气排空；

所述低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物反应温度控制在5℃～40℃；

所述低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物反应时间为6s～2min。

本发明将含难降解有机污染物废水通过反应塔反应过程，低温氧等离子体把废水处理成回用水，处理时间仅为数秒～数十秒，只用一个反应塔和一个低温氧等离子体产生器就把含难降解有机污染物废水处理成回用水，从而降低设备一次性投资和运行成本。

本发明的低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物方法的反应速率常数(10⁸L/mol·s～10⁹L/mol·s)要比现有技术高出7～8个数量级，深度降解难降解有机污染物的处理时间为数秒～数十秒；本发明不用添加引发剂、催化剂将含有难降解有机污染物废水处理成回用水(COD≤50mg/L)，有助于缓解水资源短缺困境。本发明不产生其它二次污染物，对环境零污染。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图是本发明系统结构图。

图中：1废水初级处理系统；2水泵；3COD快速测定仪；4液体阀；5液体流量计；6反应塔；7喷嘴；8低温氧等离子体产生器；9高频高压电源；10低温氧等离子体浓度在线检测仪；11功率调控器；12剩余氧等离子体消除器；13输水管道；14输气管道；15电缆；16气体流量计；17气体阀。

具体实施方式

下面结合附图详细叙述本发明的实施例:

本发明的低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物系统结构如图所示，包括一个低温氧等离子体产生器8、一个高频高压电源9、一个功率调控器11、一个低温氧等离子体浓度在线检测仪10、一个反应塔6、二个COD快速测定仪3、一个剩余氧等离子体消除器12、一个水泵2、一个废水初级处理系统1、二个液体阀4、二个液体流量计5、一个气体阀17、一个气体流量计16等。

含有机污染物废水经废水初级处理系统1处理成含难降解有机污染物废水经输水管道13末端连接水泵2入口端，被输送到反应塔6上端入水口后注入反应塔6中；输水管道13上装有在线COD快速测定仪检测输水管道中含难降解有机污染物废水COD浓度；输水管道13中含难降解有机污染物废水经液体流量计5检测废水流量；输水管道13末端把含难降解有机污染物废水经输水管道13连接反应塔6上端入水口；反应塔6设有含难降解有机污染物废水入水口，含难降解有机污染物废水经反应塔6处理成回用水，反应塔6下端出水口经输水管道13输出，低温氧等离子体经反应塔6下端入气口输入反应塔6中，经低温氧等离子体处理废水后的剩余氧等离子体气体经反应塔6上端出气口输送到剩余氧等离子体消除器12入气口；剩余氧等离子体消除器12连接到反应塔6上端出气口，经剩余氧等离子体消除器12出气口排入大气中；回用水输水管道13连接在反应塔6下端出水口；在回用水输水管道13上设有液体流量计5、液体阀4和COD快速测定仪3；高频高压电源9输出高频高压电经电缆15供给低温氧等离子体产生器8，功率调节器11输出控制信号经电缆15输送到高频高压电源9信号输入端；低温氧等离子体产生器8的原料气体O₂经输气管道14输入低温氧等离子体产生器8入气口；低温氧等离子体产生器8出气口连接输气管道14；低温氧等离子体产生器8的输气管道装有气体流量计16和气体阀17；低温氧等离子体经反应塔6下端入气口输送到反应塔6中；反应塔6上端出气口连接输气管道；剩余氧等离子体消除器12入气口连接到剩余氧等离子体的输气管道14；剩余氧等离子体消除器12出气口连接输气管道14排空。

采用图系统降解废水中难降解有机污染物的方法：经废水初级处理系统1处理后，废水经水泵2的出水口连接输水管道13把含难降解有机污染物废水输送到反应塔6上端入水口注入反应塔6内，注入废水流量用液体流量计5测量，再用液体阀4控制废水流量；高频高压电源9输出高频高压电经电缆15接入低温氧等离子体产生器8，低温氧等离子体产生器8生成的低温氧等离子体浓度达到240mg/L，经输气管道14通入反应塔6下端入气口进入反应塔6内，再经反应塔6内下端入气口处所连接喷嘴7喷射成微小的低温氧等离子体气泡，低温氧等离子体与反应塔6内含难降解有机污染物废水反应后剩余的氧等离子体从反应塔6上端出气口连接输气管道14，它再连接剩余氧等离子体消除器12入气口，剩余氧等离子体在剩余氧等离子体消除器12中被还原成氧气后，再经连接剩余氧等离子体消除器12出气口的输气管道14排空；在反应塔6中经低温氧等离子体降解后废水从反应塔6下端出水口输出，出水口紧连接输水管道13输出，采用COD快速测定仪3在线测试外排输水管道13废水中COD浓度。

采用图系统降解难降解有机污染物的方法：处理废水量为80L/h，废水中有机污染物COD浓度为1800mg/L，经废水初级处理系统处理后废水中COD浓度降为148.4mg/L，温度为20.6℃。加入反应塔的低温氧等离子体浓度为240mg/L，难降解废水经低温氧等离子体处理后COD浓度降至27.6mg/L，降解处理后废水成为回用水(≤50mg/L)。

Claims

1.一种低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物系统，其特征在于该系统包括废水初级处理系统、反应塔、低温氧等离子体产生器、高频高压电源、低温氧等离子体浓度在线检测仪、功率调控器、水泵、管道、COD快速测定仪、液体阀、液体流量计、气体阀、气体流量计、剩余氧等离子体消除器；

所述含有机污染物废水经废水初级处理系统处理成含难降解有机污染物废水，经输水管道末端连接水泵入口端，被输送到反应塔上端入水口后注入反应塔中；

所述输水管道上装有在线COD快速测定仪，检测输水管道中含难降解有机污染物废水COD浓度；

所述输水管道中含难降解有机污染物废水经液体流量计检测废水流量，经液体阀控制废水流量；

所述输水管道末端把含难降解有机污染物废水经输水管道连接反应塔上端入水口；

所述反应塔设有含难降解有机污染物废水入水口，废水经反应塔处理成回用水，由反应塔下端出水口经输水管道输出；

所述低温氧等离子体经反应塔下端入气口处所连接喷嘴输入反应塔中，低温氧等离子体处理废水后的剩余氧等离子体气体，经反应塔上端出气口输送到剩余氧等离子体消除器入气口；

所述剩余氧等离子体消除器连接在反应塔上端出气口，经剩余氧等离子体消除器出气口排入大气中；

所述回用水输水管道连接在反应塔下端出水口，回用水输水管道上设有流量计、阀体和COD快速测定仪；

所述高频高压电源输出高频高压电经电缆供给低温氧等离子体产生器，功率调节器输出控制信号经电缆输送到高频高压电源信号输入端；

所述低温氧等离子体产生器的原料气体氧气经输气管道输入低温氧等离子体产生器入气口；

所述低温氧等离子体产生器的出气口连接输气管道，其输气管道装有阀体和流量计，低温氧等离子体产生器经反应塔下端入气口处所连接喷嘴输送到反应塔，剩余低温氧等离子体从反应塔上端出气口输出；

所述反应塔上端出气口连接输气管道；

所述剩余氧等离子体消除器入气口连接到反应塔上端出气口的输气管道，出气口连接输气管道排空。

2.要求1所述的一种低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物系统，其特征在于所述低温氧等离子体产生器的放电间隙为0.05mm～0.2mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物系统，其特征在于所述反应塔高度为≥4m。

4.根据权利要求1或2所述的一种低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物系统，其特征在于所述低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物反应温度控制在5℃～40℃；所述低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物反应时间为6s～2min。

5.根据权利要求3所述的一种低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物系统，其特征在于所述功率调节器调控低温氧等离子体产生器输出低温氧等离子体浓度。

6.根据权利要求1、2或5所述的一种低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物系统，其特征在于所述经初级处理后废水中含难降解有机污染物为多环芳烃类、杂环类、氯代芳香族、酚和甲酚类、氮基、有机合成高分子等化合物和有机氰化物。

7.根据权利要求3所述的一种低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物系统，其特征在于所述经初级处理后废水中含难降解有机污染物为多环芳烃类、杂环类、氯代芳香族、酚和甲酚类、氮基、有机合成高分子等化合物和有机氰化物。

8.根据权利要求4所述的一种低温氧等离子体深度降解废水中难降解有机污染物系统，其特征在于所述经初级处理后废水中含难降解有机污染物为多环芳烃类、杂环类、氯代芳香族、酚和甲酚类、氮基、有机合成高分子等化合物和有机氰化物。