[發(fā)明專利]一種低溫等離子體和微電解聯(lián)合處理硝基甲苯生產(chǎn)污水的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310557219.7
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN103601332A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫亞兵;李舜斌;趙澤華;何東
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: C02F9/12
• 分類號: C02F9/12;C02F1/461;C02F103/36
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 夏平;李曉峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)一種化工污水處理方法。特別是涉及一種低溫等離子體和微電解聯(lián)合處理硝基甲苯生產(chǎn)污水的方法，屬于工業(yè)污水處理領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

在生產(chǎn)硝基甲苯的過程中會產(chǎn)生一定量的污水，污水主要產(chǎn)生于生產(chǎn)工藝中的硝化過程，污水中主要還有硝基酚鈉鹽、鄰硝基甲苯、對硝基甲苯、間硝基甲苯、甲苯等有機(jī)物。此類污水的COD一般均在30000mg/L以上，總酚約為3000mg/L，硝基物達(dá)300mg/L,污水成分復(fù)雜，濃度高，且毒性較大難以處理。?

微電解技術(shù)，又稱為內(nèi)電解、鐵還原、鐵碳法、零價鐵法等技術(shù)，是被廣泛研究與應(yīng)用的一項(xiàng)廢水處理技術(shù)。生物難降解廢水，如染料、印染、農(nóng)藥、制藥等工業(yè)廢水的處理可以用微電解為預(yù)處理手段，從而實(shí)現(xiàn)大分子有機(jī)污染物的斷鏈、發(fā)色與助色基團(tuán)的脫色。?

等離子體是物質(zhì)存在的第四種狀態(tài)，它由電離的導(dǎo)電氣體組成,其中包括六種典型的粒子,即電子、正離子、負(fù)離子、激發(fā)態(tài)的原子或分子、基態(tài)的原子或分子以及光子。最常用的人工產(chǎn)生等離子體的方法是高壓放電，高壓放電過程中形成大量高能電子，在有水分子存在時,高能電子在極短時間內(nèi)(10^-7s)與水反應(yīng)形成大量自由基和臭氧，在高壓放電等離子體中自由基種類很多，主要有羥基自由基·OH、水合電子e_aq^-、·O、HO₂·等，它們都具有強(qiáng)的氧化性，此外放電過程中產(chǎn)生的紫外線也有很強(qiáng)的催化作用。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種低溫等離子體和微電解聯(lián)合處理硝基甲苯生產(chǎn)污水的方法。?

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：?

一種低溫等離子體和微電解聯(lián)合處理硝基甲苯生產(chǎn)污水的方法，包含以下步驟：?

（1）將硝基甲苯生產(chǎn)污水用硫酸調(diào)節(jié)pH到1～3；?

（2）調(diào)節(jié)pH值后的硝基甲苯生產(chǎn)污水進(jìn)入微電解池反應(yīng)，微電解池中鐵屑與活性炭的質(zhì)量比為1～3：1，同時進(jìn)行鼓風(fēng)曝氣，氣水體積比為1.5～4：1，停留時間40～90min，出水進(jìn)入沉淀池經(jīng)沉淀去除污泥；?

（3）沉淀池出水進(jìn)入低溫等離子體反應(yīng)器反應(yīng)，低溫等離子體反應(yīng)器中高壓放電由高頻高壓電源產(chǎn)生，高頻高壓電源的功率為20～100w，產(chǎn)生的電流頻率為5～35kHZ；高壓放電?采用針板式反應(yīng)器，正負(fù)電極間距5～10mm，放電氣體由風(fēng)機(jī)供給；反應(yīng)時間120～180min。針板式反應(yīng)器的具體規(guī)格根據(jù)通過最大進(jìn)水量設(shè)計(jì)，針板式反應(yīng)器的針電極一般采用中空的不銹鋼針電極，板電極一般為正方形不銹鋼板。?

（4）經(jīng)低溫等離子體處理后的出水調(diào)節(jié)pH值至6～8，進(jìn)入生化系統(tǒng)，經(jīng)生化處理后排放。一般可采用石灰水或其他堿性溶液調(diào)節(jié)低溫等離子體處理后出水的pH值。?

步驟（2）中氣水體積比優(yōu)選為2～4：1，停留時間優(yōu)選為50～70min。?

步驟（3）中所述的電流頻率優(yōu)選為15～25kHZ。更進(jìn)一步優(yōu)選為20kHZ。?

由于高含鹽廢水的電導(dǎo)率一般較高，氣液混相放電比較難以實(shí)現(xiàn)，一定程度上限制了低溫等離子體在高鹽廢水領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明研究表明Fe²⁺的存在可以在一定程度上解決高電導(dǎo)率廢水的放電問題。?

此外低溫等離子體能高效去除水中污染物的一個重要原因就在于放電過程中產(chǎn)生的紫外線的催化作用，但是硝基甲苯污水由色度過高會削弱紫外線的催化作用從而降低低溫等離子體的處理效率。?

本發(fā)明通過采用鐵碳微電解與低溫等離子體的聯(lián)用解決了上述問題。鐵碳微電解可以有效的去除硝基甲苯污水中的色度和鹽分，同時可以產(chǎn)生一定的二價鐵離子。一方面降低電導(dǎo)率，產(chǎn)生二價鐵離子可以使氣液混相放電更加容易實(shí)現(xiàn)，另一方面色度的去除可以提高低溫等離子體的效率。因此步驟（1）中的硝基甲苯生產(chǎn)污水的調(diào)節(jié)pH值和步驟（2）微電解池中鐵屑與活性炭的質(zhì)量比顯著影響步驟（3）的等離子體反應(yīng)效果，進(jìn)一步影響污水處理效果。?

本發(fā)明方法所涉及的微電解池、低溫等離子體反應(yīng)器和生化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。?

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：?

（1）污水通過微電解池可以完成對污水的脫色并去除污水中的部分鹽分。?

（2）等離子體反應(yīng)器中產(chǎn)生的羥基自由基·OH、水合電子e_aq^-、·O、HO₂·等可以無選擇性的與污水中的有機(jī)物反應(yīng)，尤其是可以有效的將硝基苯等有毒的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒的小分子物質(zhì)。?