[發明專利]一種電暈放電等離子體高效降解高濃度有機污染廢水的裝置

在審

• 申請號: 201510363380.X
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN105036251A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 孫亞兵;彭園慧;蔣浩;汪健
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C02F1/46
• 分類號: C02F1/46
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 夏平;李曉峰

技術領域

本發明屬于污染水體凈化技術領域，具體涉及到一種電暈放電等離子體高效降解高濃度有機污染廢水的裝置。

背景技術

隨著經濟的發展，我國目前正面臨著水資源短缺和水污染嚴重的環境問題。傳統的生物處理技術難以滿足日益復雜的水質處理要求，如染料廢水、農藥廢水、含持久性有機污染物廢水等的處理。

目前針對有機污染物處理的工藝大多以好養工藝為主，大多仍采用活性污泥法和生物濾池等，國內當前采用的技術主要由以下幾類：

好氧生物處理工藝：主要是早期傳統活性污泥法和70年代開發的革新替代工藝，如生物接觸氧化法、深井曝氣、生物流化床等。但是，由于土霉素工業廢水是高濃度有機廢水，好氧工藝進水時需要對原液稀釋數倍乃至成百倍，清水、動力消耗大、導致處理成本很高，實際處理率也較低，所以該工藝已經逐漸被淘汰。

厭氧生物工藝處理土霉素廢水的實驗研究雖然較多，但是由于其對高效厭氧反應器的設計、運行研究不夠，缺乏對其廢水所含化合物厭氧生物毒性作用的研究。

前處理-厭氧-好氧組合工藝：目前比較通用的工藝，但是由于其高厭氧和好氧反應器的條件要求，對其建設生產和設備要求比較高，同時發酵代謝的中間產物的毒性和降解特性缺少研究，一直以來也是備受質疑和議論。

膜分離法以及吸附法則由于母液中高濃度有機物使膜易受污染、通量衰減嚴重的原因，在運用上也相對較少。

光催化技術目前被認為是一種非常有應用前景的低能耗處理技術，但是由于其光量子產率低、需要催化劑等限制條件，應用范圍也較窄。

臭氧氧化法對土霉素降解效果較為明顯，但是由于其需要添加催化劑增加了成本，同時使用臭氧對環境也會造成一定的影響。

由此可見，目前對高濃度有機污染物處理的工藝都存在一定的不足，因此尋找一種高效、簡單、避免二次污染的方法迫在眉睫。水中低溫等離子體處理技術是一種高級氧化技術，具有處理效率高、無選擇性、無二次污染等優點，所以將有可能成為未來高濃度有機廢水處理的發展方向。

等離子體技術是近年來出現的一種較為前沿的高級氧化技術，并首先被應用到環境治理中。它兼具有臭氧氧化、紫外光降解、自由基氧化、熱解和高能電子輻射等多種作用為一體，能有效去除廢水中的各種污染物，放電是低溫等離子體產生的主要方法，放電等離子體中有氧化性極強的·OH、·H、·O、O₃等活性粒子，并伴隨著高溫氧化、紫外輻射、沖擊波等效應，有機物在這些綜合效應的作用下，最終將降解為CO₂、H₂O或其它有機物質。具有處理周期短、效率高、無二次污染、適用范圍廣等優點。目前已經逐漸被應用于水環境污染的處理領域中。目前處理裝置中存在的處理效果低、處理量少及放電不穩定等問題，因此設計出利用電暈放電等離子體高效降解高濃度有機污染廢水的專用裝置是本領域技術人員需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是在現有技術的基礎上，提供一種電暈放電等離子體高效降解高濃度有機污染廢水的裝置。本裝置設計簡單、投資低、處理效果好、反應效率高、無二次污染等優點，可以應用于高濃度有機污染廢水領域的高效降解。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種電暈放電等離子體高效降解高濃度有機污染廢水的裝置，它包括等離子體反應器和等離子體電源，所述的等離子體反應器包括反應容器、首端置于所述反應容器內的內極管以及套設在所述內極管內的正電極，所述內極管的首端設有出氣口，所述的出氣口接合于設在反應容器底部的曝氣石，通過曝氣石將內極管中放電產生的活性物質導入有機污染水體中，并起到通過曝氣石曝氣的作用。所述內極管的末端封閉且該內極管的管壁上設有進氣口，所述的進氣口連通導氣裝置，所述的反應容器上還設有排氣口，所述等離子體電源的正負極分別連接所述的正電極和負電極，所述的負電極插入所述反應容器內廢水的液面下或者接地。該裝置通過在內極管內完成等離子體放電產生大量的活性物質，并通過曝氣石將活性物質導入預處理有機污染水體，實現高效降解的效果。

作為一種優選技術方案，所述反應容器的容器壁為中空夾套結構用于通入冷凝流體介質對反應容器進行冷卻，且所述反應容器的容器壁上分別設有冷凝流體介質入口和冷凝流體介質出口。所述的中空夾套結構，通過冷凝流體介質回流實現回流冷凝的效果。

進一步優選的，所述的導氣裝置包括空氣泵和加濕皿，氣體經過加濕皿加濕后由空氣泵泵入內極管，氣體流量由氣體流量計進行監控。

所述的等離子體電源為高頻高壓電源。