申请日2013.01.15
公开(公告)日2013.05.08
IPC分类号C02F1/30
摘要
本发明公开了一种采用低温等离子体技术处理含土霉素废水的方法，将含土霉素的废水加入到电晕放电反应装置的反应容器中，所述的反应容器内设有针式中空高压电极和板式接地电极，且水面没过所述的板式接地电极和针式中空高压电极，先将空气通入到所述针式中空高压电极中，然后将高频电源输入的电流通入所述针式中空高压电极进行电晕放电，产生低温等离子体对含土霉素废水进行处理，将废水中的土霉素降解;本发明利用高压放电产生的?OH对废水中的土霉素进行氧化处理，不需要添加任何氧化剂和催化剂，操作简单，且土霉素的去除率高。
权利要求书
1.一种采用低温等离子体技术处理含土霉素废水的方法，其特征在于将含土霉素的废水加入到电晕放电反应装置的反应容器中，所述的反应容器内设有针式中空高压电极和板式接地电极，且水面没过所述的板式接地电极和针式中空高压电极，先将空气通入到所述针式中空高压电极中，然后将高频电源输入的电流通入所述针式中空高压电极进行电晕放电，产生低温等离子体对含土霉素废水进行处理，将废水中的土霉素降解;所述高频电源放电的电压峰值为8000~12000，电流峰值为20~50mA，产生的放电频率为2.5~30kHz。
2.根据权利要求1所述的采用低温等离子体技术处理含土霉素废水的方法，其特征在于所述针式中空高压电极与板式接地电极的间距为6~10cm，优选为8 cm。
3.根据权利要求1所述的采用低温等离子体技术处理含土霉素废水的方法，其特征在于所述的含土霉素废水中土霉素的浓度为100~250mg/L，优选为150~200 mg/L。
4.根据权利要求1所述的采用低温等离子体技术处理含土霉素废水的方法，其特征在于低温等离子体对含土霉素废水进行处理的时间为1~12min，优选为6~10min。
5.根据权利要求1所述的采用低温等离子体技术处理含土霉素废水的方法，其特征在于所述的含土霉素废水的pH为2~10，优选为2~4或10~11。
6.根据权利要求1所述的采用低温等离子体技术处理含土霉素废水的方法，其特征在于所述通入到所述针式中空高压电极中的空气的流量为0.01~0.2m3/h，优选为0.02~0.1m3/h。
7.根据权利要求1所述的采用低温等离子体技术处理含土霉素废水的方法，其特征在于所述高频电源的输出功率为20~500 W。
8.根据权利要求1或6所述的采用低温等离子体技术处理含土霉素废水的方法，其特征在于所述通入到所述针式中空高压电极中的空气为湿空气。
说明书
一种采用低温等离子体技术处理含土霉素废水的方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种采用低温等离子体技术处理含土霉素废水的方法。
背景技术
土霉素(ocytetracycline,OTC)是一种四环素类抗生素，作为抗菌剂和生长因子被广泛低应用于治疗和畜牧和养殖业中。然而由于其废水是一种高色度、难降解和生物毒性较高的有机废水，当大量直接排放会严重危害水体环境，目前国内外对其治理的技术相对较少而且都有一定的局限性，因此，研究一种新型高效的处理技术迫在眉睫。目前，对土霉素处理的工艺大多以好养工艺为主，大多仍采用活性污泥法和生物滤池等，国内当前采用的技术主要由以下几类：
好氧生物处理工艺：主要是早期传统活性污泥法和70年代开发的革新替代工艺，如生物接触氧化法、深井曝气、生物流化床等。但是，由于土霉素工业废水是高浓度有机废水，好氧工艺进水时需要对原液稀释数倍乃至成百倍，清水、动力消耗大、导致处理成本很高，实际处理率也较低，所以该工艺已经逐渐被淘汰。
厌氧生物工艺处理土霉素废水的实验研究虽然较多，但是由于其对高效厌氧反应器的设计、运行研究不够，缺乏对其废水所含化合物厌氧生物毒性作用的研究。
前处理-厌氧-好氧组合工艺：目前比较通用的工艺，但是由于其高厌氧和好氧反应器的条件要求，对其建设生产和设备要求比较高，同时发酵代谢的中间产物的毒性和降解特性缺少研究，一直以来也是备受质疑和议论。
膜分离法以及吸附法则由于母液中高浓度有机物使膜易受污染、通量衰减严重的原因，在运用上也相对较少。
光催化技术目前被认为是一种非常有应用前景的低能耗处理技术，但是由于其光量子产率低、需要催化剂等限制条件，应用范围也较窄。
臭氧氧化法对土霉素降解效果较为明显，但是由于其需要添加催化剂增加了成本，同时使用臭氧对环境也会造成一定的影响。
由此可见，目前对土霉素处理的工艺都存在一定的不足，因此寻找一种高效、简单、避免二次污染的方法迫在眉睫。水中低温等离子体处理技术是一种高级氧化技术，具有处理效率高、无选择性、无二次污染等优点，所以将有可能成为未来高浓度有机废水处理的发展方向。
发明内容
本发明的目的是为了在目前现有技术的基础上，提供一种更高效、操作更简单、二次污染小的采用低温等离子体技术处理含土霉素废水的方法。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种采用低温等离子体技术处理含土霉素废水的方法，将含土霉素的废水加入到电晕放电反应装置的反应容器中，所述反应容器的内部设有针式中空高压电极和板式接地电极，且水面没过所述的板式接地电极和针式中空高压电极，先将空气通入到所述针式中空高压电极中，然后高频电源输入的电流通入所述针式中空高压电极进行电晕放电，产生低温等离子体对含土霉素废水进行处理，将废水中的土霉素降解(将废水中的土霉素氧化成CO2、水和简单有机物);所述高频电源放电的电压峰值为8000~12000(交流正弦波形)，电流峰值为20~50mA，产生的放电频率为2.5~30kHz。
本发明所述的含土霉素废水为实验室模拟废水，并针对不同的浓度范围选出了最佳条件。
所述针式中空高压电极与板式接地电极的间距为6~10cm，优选为8 cm。
所述的含土霉素废水中土霉素的浓度为100~250mg/L，优选为150~200 mg/L。
低温等离子体对含土霉素废水进行处理的时间为1~12min，优选为6~10min。
所述的含土霉素废水的pH为2~10，优选为2~4或10~11。
所述通入到所述针式中空高压电极中的空气的流量优选为0.01~0.1m3/h，优选为0.01~0.05m3/h。
所述高频电源的输出功率优选为20~500 W。
通入到所述针式中空高压电极中的空气可以为干空气，也可以为湿空气，优选采用湿空气。这里的湿空气是指从水中经过的湿润的空气，本发明对是空气的湿度并无具体要求。
本发明利用高压放电产生的·OH对废水中的土霉素进行氧化处理，不需要添加任何氧化剂和催化剂，操作简单。
上述的电晕放电反应装置为本领域技术人员公知的一种水处理装置，主要包括高频电源和内部设有针式中空高压电极和板式接地电极的反应容器，所述高频电源的的接地极和正极分别与板式接地电极和针式中空高压电极相连，所述针式中空高压电极的中空结构用于向反应容器内通入空气。
电晕放电的作用机理为在曲率半径很大的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离，因而出现电晕放电。发生电晕时在电极周围可以看到光亮，并伴有嘶嘶声。能量通过放电产生的等离子体通道注入水中引发了一系列的物理、化学效应，包括UV、冲击波的释放，以及自由基(·OH，·H，·O)、H2O2和O3等高活性物质的产生。等离子体电离空气中的气态水分子以及溶液中液态水分子均可产生·OH，·H。
本发明的有益效果：
本发明利用高压放电产生的高活性物质对废水中的土霉素进行氧化处理，反应装置简单，易于操作，并且在反应过程中不需要添加任何氧化剂和催化剂，可以对不同条件下的废水进行有效的处理。与此同时，该技术可以对混合的多种复合型废水进行处理，能够明显的降低废水中的污染物浓度，最终的产物无污染，成本相对较为低廉。尤其可以应用于目前工业上高色度、难降解和生物毒性较高的有机废水的处理，被公认为是目前在环境领域中较为先进和具有发展应用前景的一种技术。