申请日2017.09.29
公开(公告)日2018.02.09
IPC分类号C02F1/46; C02F1/72; C02F1/78; C02F103/34; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种文式喉管放电等离子体处理废水的方法，其将待处理的废水通入文丘里管处理装置中，同时通过文丘里管处理装置上的进气管通入空气或氧气，在文丘里管处理装置的喉管处，使用低电压进行电晕放电或介质阻挡放电使气体电离，在液相中产生富含活性自由基和O3的低温等离子体，低温等离子体与文丘里管处理装置喉管处设置的环状接地电极上的催化涂层发生作用，增大反应体系自由基浓度，同时结合放电过程中产生的紫外线、空化流、冲击波，快速降解污染物;该方法可灵活应用于废水处理，低温等离子体与高毒污染物发生原位反应，适用范围广，无二次污染，并且该装置占地面积小、处理流程短、能耗低，可快速有效处理废水。
权利要求书
1.一种文式喉管放电等离子体处理废水的方法，其特征在于：将待处理的废水通入文丘里管处理装置中，同时通过文丘里管处理装置上的进气管通入空气或氧气，在文丘里管处理装置的喉管处，使用低电压进行电晕放电或介质阻挡放电使气体电离，在液相中产生富含活性自由基和O3的低温等离子体，其中气体流速为1~3 m3/h，液体流速为2~5 m3/h，低电压为0.5~5 kV;低温等离子体与文丘里管处理装置喉管处设置的环状接地电极上的催化涂层发生作用，增大反应体系自由基浓度，同时结合放电过程中产生的紫外线、空化流、冲击波，快速降解污染物。
2.根据利要求1所述的文式喉管放电等离子体处理废水的方法，其特征在于：文丘里管处理装置为一个文丘里管或由2个以上的文丘里管串联而成，在起始文丘里管的喉管上设置有进气管，每个文丘里管喉管内设置有环状接地电极和放电电极，放电电极设置在环状接地电极内，放电电极与电源连接，环状接地电极与放电电极不接触。
3.根据利要求2所述的文式喉管放电等离子体处理废水的方法，其特征在于：采用电晕放电产生低温等离子体时，起始文丘里管的喉管处设置的放电电极为中空棒状电极，中空棒状电极上开有曝气孔，中空棒状电极外表面设置有针电极，中空棒状电极与进气管连通;其余文丘里管的喉管处设置的放电电极为棒状电极，棒状电极外表面设置有针电极。
4.根据利要求2所述的文式喉管放电等离子体处理废水的方法，其特征在于：采用介质阻挡放电产生低温等离子体时，放电电极为棒状电极，棒状电极表面覆盖一层绝缘介质层，进气管位于喉管入口处。
5.根据利要求1所述的文式喉管放电等离子体处理废水的方法，其特征在于：文丘里管处理装置进口压力100~400 kPa，出口压力50~200kPa。
6.根据利要求2所述的文式喉管放电等离子体处理废水的方法，其特征在于：文丘里管进口直径40~80 mm，喉管直径10~20 mm，喉管长度50~100 mm。
7.根据利要求3所述的文式喉管放电等离子体处理废水的方法，其特征在于：中空棒状电极与喉管等长，中空棒状电极直径为3~8 mm;曝气孔直径0.5~1 mm;针电极长度为2~4mm。
8.根据利要求4所述的文式喉管放电等离子体处理废水的方法，其特征在于：棒状电极与喉管等长，棒状电极直径为3~8 mm;绝缘介质层厚度为1~3 mm，绝缘材料为陶瓷、聚四氟乙烯、聚丙烯或有机玻璃。
9.根据利要求1所述的文式喉管放电等离子体处理废水的方法，其特征在于：环状接地电极内侧覆盖的催化涂层厚度为0.2~0.5 mm，催化涂层材料为TiO2、MnO2、Al2O3、CuO、Fe2O3或ZnO。
说明书
一种文式喉管放电等离子体处理废水的方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体涉及一种文式喉管放电等离子体处理废水的方法。
背景技术
等离子体水处理技术主要通过放电产生大量活性自由基、氧原子、臭氧等强氧化性物质与废水中的有机物反应，实现有机物的破环、断链，从而有效的处理难降解废水。等离子体水处理技术对处理对象无选择性，且处理时间短效率高，因而该技术成为近年来研究的热点。
但该技术目前还存在以下问题：(1)对电源要求高，通常需要上万伏高压电源，废水处理能量利用率较低;(2)低温等离子体产生后未与污染物直接反应，低温等离子体向液相传质效率低，自由基不能被充分利用，影响水处理效果。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种低电压、高效应用低温等离子体、深层次氧化高毒难降解有机物的方法，即一种文式喉管放电等离子体处理废水的方法。
本发明是将待处理的废水通入文丘里管处理装置中，同时通过文丘里管处理装置上的进气管通入空气或氧气，在文丘里管处理装置的喉管处，使用低电压进行电晕放电或介质阻挡放电使气体电离，在液相中产生富含活性自由基和O3的低温等离子体，其中气体流速为1~3 m3/h，液体流速为2~5 m3/h，低电压为0.5~5 kV;低温等离子体与文丘里管处理装置喉管处设置的环状接地电极上的催化涂层发生作用，增大反应体系自由基浓度，同时结合放电过程中产生的紫外线、空化流、冲击波，快速降解污染物。
所述文丘里管处理装置为一个文丘里管或由2个以上的文丘里管串联而成，进气管设置在起始(第一个)文丘里管的喉管上，每个文丘里管喉管内设置有环状接地电极和放电电极，放电电极设置在环状接地电极内，放电电极与电源连接，环状接地电极与放电电极不接触。
所述采用电晕放电产生低温等离子体时，起始(第一个)文丘里管的喉管处设置的放电电极为中空棒状电极，中空棒状电极上开有曝气孔，中空棒状电极外表面设置有针电极，中空棒状电极与进气管连通;其余文丘里管的喉管处设置的放电电极为棒状电极，棒状电极外表面设置有针电极。
所述采用介质阻挡放电产生低温等离子体时，放电电极为棒状电极，放电电极表面覆盖一层绝缘介质层，进气管位于喉管入口处。
所述多级文丘里管处理装置进口压力100~400 kPa，出口压力50~200kPa。
所述文丘里管进口直径40~80 mm，喉管直径10~20 mm，喉管长度50~100 mm。
所述中空棒状电极与喉管等长，中空棒状电极直径为3~8 mm;曝气孔直径0.5~1mm;针电极长度为2~4 mm。
所述棒状电极与喉管等长，棒状电极直径为3~8 mm;绝缘介质层厚度为1~3 mm，绝缘材料为陶瓷、聚四氟乙烯、聚丙烯或有机玻璃。
所述环状接地电极内侧覆盖的催化涂层厚度为0.2~0.5 mm，催化涂层材料为TiO2、MnO2、Al2O3、CuO、Fe2O3或ZnO。
所述文丘里管道采用绝缘材料。
本发明的有益效果在于：
(1)采用文式喉管放电方式产生低温等离子体处理废水，具有设备简单、占地面积小、流程短、能耗低的特点。
(2)低温等离子体在液相产生，可与高毒污染物发生原位反应，提高自由基利用率。
(3)催化涂层与低温等离子体发生作用，形成气液固三相反应，增大自由基产量，高毒污染物降解效率提高。
(4)本方法既可用于废水预处理，提高废水可生化性，也可用于废水深度处理，去除难降解污染物及灭活有害微生物，设备安装灵活、适用范围广且无二次污染。