專利名稱：：一種從廢水中去除揮發(fā)性有害物的裝置及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種從廢水中去除揮發(fā)性有害物的裝置及工藝。技術(shù)背景隨著化學(xué)工業(yè)的迅猛發(fā)展，各種人工合成物種類日益繁多，并被廣泛使用在化學(xué)、制藥、半導(dǎo)體和涂裝工業(yè)等各種生產(chǎn)過程，這些化合物在使用后部分隨著廢水排出或通過沉降進(jìn)入水體。這些化合物大多有毒，往往具有"三致，，(致癌、致畸、致突)特性，給人類的健康造成嚴(yán)重威脅。我國GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》對水中有害物含量有明確的規(guī)定；GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》對排放的廢水中含有的有害物也有明確的規(guī)定。這些廢水需要進(jìn)行處理達(dá)標(biāo)后才能排入水體。目前，對這些含有揮發(fā)性有害物的廢水的處理通常采用生化處理的方式，經(jīng)厭氧和好氧曝氣處理使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。但是，在這個(gè)處理過程中廢水中的揮發(fā)性有害物，尤其是惡臭氣體，如曱醛、曱醇、有機(jī)硫化物和有機(jī)胺類等物質(zhì)，通過揮發(fā)進(jìn)入大氣環(huán)境，從而嚴(yán)重影響生態(tài)、社會環(huán)境，危害人體健康。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種從廢水中去除揮發(fā)性有害物的裝置及工藝，采用本發(fā)明所述裝置，氣體放電等離子體結(jié)合氣液相同時(shí)氧化，從廢水中去除揮發(fā)性有害物，去除效率高，能耗小，裝置運(yùn)行使用費(fèi)用低廉。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種從廢水中去除揮發(fā)性有害物的裝置，所述的裝置由一個(gè)或兩個(gè)以上氣液固三相放電反應(yīng)器串聯(lián)組成，所述的氣液固三相放電反應(yīng)器包括反應(yīng)腔，所述的反應(yīng)腔由充填有介電陶瓷顆粒的介電陶瓷層分成上腔體和下腔體，所述的上腔體和下腔體分別設(shè)有相反的放電電極，其中一個(gè)放電電極與電源正極連接，另一放電電極與電源負(fù)極或零極連接，所述的反應(yīng)腔壁相對上腔體放電電極下方部位分別設(shè)有廢水入口、廢水出口，所述的反應(yīng)腔設(shè)有曝氣氣體入口，所述的上腔體上部設(shè)有氣體出口。本發(fā)明所述的介電陶瓷層中介電陶瓷顆粒是不飽和充填，所采用的介電陶資顆粒的介電常數(shù)一般為10-8000,介電常數(shù)越大，抗擊穿電壓越高，效果越好。所述的介電陶瓷顆粒一般為球形或圓柱形，粒徑一般為0.5~25mm。優(yōu)選的介電陶覺顆粒為介電常數(shù)為2000~6000的鐵電體鈦酸鋇顆?；蜮佀徙U顆粒，在此介電常數(shù)范圍處理效果大體相當(dāng)，顆粒為球形，粒徑一般為0.5~5mm。介電陶瓷的制備可參看相關(guān)陶瓷制備手冊，國內(nèi)外相關(guān)陶瓷生產(chǎn)廠家均有生產(chǎn)。本發(fā)明所述裝置的曝氣氣體入口設(shè)在下腔體，所述的曝氣氣體入口還可以設(shè)有布?xì)馄髋c反應(yīng)腔連通，使得布?xì)饩鶆蚨铱梢钥刂茪饬魉俣取１景l(fā)明所采用的放電電極對主要有線_板式、板-板和針-板式等，具體可參看相關(guān)文獻(xiàn)(化工進(jìn)展，2007，26:957-963)。當(dāng)所述的裝置由兩個(gè)以上的氣液固三相放電反應(yīng)器串聯(lián)組成。一般而言，反應(yīng)器串聯(lián)時(shí)，前一反應(yīng)器的氣體出口和廢水出口分別與后一反應(yīng)器的曝氣氣體入口和廢水入口連通，所述的廢水出口推薦設(shè)在相對介電陶瓷層上沿與上腔體放電電極之間位置的反應(yīng)腔壁上。將上述裝置用于含揮發(fā)性有害物廢水的處理，其技術(shù)方案為一種從廢水中去除揮發(fā)性有害物的工藝，處理過程如下采用上述裝置，把待處理的含有揮發(fā)性有害物的廢水導(dǎo)入氣液固三相放電反應(yīng)器，使得廢水液面高于介電陶瓷層和廢水出口但低于反應(yīng)器上腔體中的放電電極，向廢水中鼓入曝氣氣體氣提帶出揮發(fā)性有害物在液面上方形成含揮發(fā)性有害物的氣相，同時(shí)對設(shè)置在上腔體中的放電電極和設(shè)置在下腔體中的放電電極供電，發(fā)生放電使廢水中和氣相中的揮發(fā)性有害物得到降解，處理后的廢水和氣體分別從廢水出口和氣體出口排出。在處理過程中對兩個(gè)力文電電極施加電壓，在電場作用下，液面上方和液面下沿電介質(zhì)表面發(fā)生放電現(xiàn)象，在氣相和液相同時(shí)產(chǎn)生O、H02、03、和OH等活性粒子，這些活性粒子與廢水和氣體中的有害物進(jìn)行反應(yīng)，最終把有害物降解。具體來說，在氣相中發(fā)生電暈放電產(chǎn)生活性粒子，而在廢水中，介電陶瓷層內(nèi)的介電陶瓷顆粒在電場作用下發(fā)生極化，在顆粒表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，即在顆粒一端發(fā)生陽極反應(yīng)，而在另一端發(fā)生陰極反應(yīng)，在曝氣氣流的作用下，顆粒間通過碰撞產(chǎn)生了具有強(qiáng)氧化性的OH、H02等自由基，達(dá)到三維電極的效果，這些強(qiáng)氧化物質(zhì)與流過其縫隙的溶液中的有害物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，把有害物轉(zhuǎn)化為無害物。本發(fā)明中可以調(diào)節(jié)兩個(gè)放電電極的距離來調(diào)節(jié)能量的輸入。一般液面上方電才及距離液面l-100mm。所述的供電方式為脈沖或交流供電，供電產(chǎn)生的電壓峰值為10-100kV，脈沖或交流頻率為10-1000Hz。本發(fā)明中所述的揮發(fā)性有害物為揮發(fā)性有機(jī)物和/或揮發(fā)性無機(jī)物，所述揮發(fā)性有機(jī)物為烴、醇、醚、醛、酚、酮、酯、胺等，所述揮發(fā)性無機(jī)物為硫化氫、二氧化硫、氨等。本發(fā)明中所述的曝氣氣體一般采用空氣或氧氣，也可采用惰性氣體或惰性氣體與氧氣的混合氣體，如為混合氣體，混合氣體中氧氣含量一般為0.5-95%,氧含量少放電效果好。惰性氣體可以是氮?dú)狻鍤?、氦氣、氖氣等，其效果大體相當(dāng)。曝氣氣體氣提帶出廢水中的揮發(fā)性污染物，曝氣氣體在水相中的停留時(shí)間一般為0.1-30秒，氣液比(通入曝氣氣體后水相體積增量與原水相體積之比定義為氣液比)一般為0.050.8。本發(fā)明中含揮發(fā)性有害物的廢水可以是序批處理或流動處理，所述的反應(yīng)器也可串聯(lián)使用，以進(jìn)一步提高降解效率。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明采用氣體放電結(jié)合三維電極方法，去除廢水中含有的揮發(fā)性有害物，通過設(shè)置水面上部和水面下部的電極，可以利用氣相電暈放電和三維電極同時(shí)在氣相和水相產(chǎn)生反應(yīng)自由基，對廢水中的揮發(fā)性有害物進(jìn)行降解，具有去除效率高、運(yùn)行使用費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，并且裝置操作簡單，適合推廣使用。圖1為實(shí)施例1采用的氣液固三相放電反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖1下腔體中的放電電極；2廢水入口；3介電陶瓷層；4上腔體中的》文電電極；5氣體出口；6廢水出口；7曝氣氣體入口。圖2為實(shí)施例2采用的氣液固三相放電反應(yīng)器兩級串聯(lián)組合示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。實(shí)施例1:實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)流程如圖1所示氣液固三相放電反應(yīng)器包括反應(yīng)腔，所述的反應(yīng)腔由充填有介電陶資顆粒的介電陶瓷層3分成上腔體和下腔體，所述的上腔體和下腔體分別設(shè)有相反的放電電極4、1,其中一個(gè)放電電極與電源正極連接，另一放電電極與電源負(fù)極或零極連接，所述的反應(yīng)腔壁相對介電陶瓷層部位分別設(shè)有廢水入口2、廢水出口6,所述的廢水出口設(shè)在相對介電陶資層上方靠近上腔體^:電電極位置的反應(yīng)腔壁上，所述的反應(yīng)腔設(shè)有曝氣氣體入口7，所述的上腔體上部設(shè)有氣體出口5。廢水處理過程如下把待處理的含有揮發(fā)性有害物的廢水導(dǎo)入氣液固三相放電反應(yīng)器，使得廢水液面高于介電陶瓷層3但低于反應(yīng)器上腔體中的放電電極4,向廢水中鼓入曝氣氣體氣提帶出揮發(fā)性有害物在液面上方形成含揮發(fā)性有害物的氣相，同時(shí)對設(shè)置在上腔體中的放電電極4和設(shè)置在下腔體中的放電電極1供電，發(fā)生放電使廢水中和氣相中的揮發(fā)性有害物得到降解，處理后的廢水和氣體分別從廢水出口6和氣體出口5排出。條件參數(shù)設(shè)置如下氣液固三相》文電反應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸為250mmx200mmx80mm,電極對為針-板式，水面上部為針電極，針間距離為12mm，離水面距離為10mm，水面下部為網(wǎng)板電極，廢水層高度50mm，介電陶資材料為鈦酸鋇顆粒或氧化鋁陶瓷顆粒，粒徑均為2.5mm，鈦酸鋇顆粒的介電常數(shù)為4200，氧化鋁陶瓷顆粒的介電常數(shù)為55,介電陶資層堆積高度為40mm。曝氣氣體為空氣，氣體在水相停留時(shí)間為0.5s,氣液比(體積)為0.3。放電處理時(shí)間為3min。電源參數(shù)脈沖電源，功率0.2kW,脈沖電壓峰值約23kV，脈沖頻率80Hz;廢水組成揮發(fā)性有害物/水實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。表1廢水中含有不同揮發(fā)性有害物的情況<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實(shí)施例2:實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，為兩個(gè)同例1的單個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)組成，前一反應(yīng)器的氣體出口和廢水出口分別與后一反應(yīng)器的曝氣氣體入口和廢水入口連通，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸為250mmx200mmx80mm,原;故電電^^對改為線-才反式，水面上部為線電^L,線間距離為12mm,介電材料為鈦酸鋇顆粒，曝氣氣體為空氣或氧氣或惰性氣體或混合氣體，其他同例1。電源參數(shù)交流電源，功率0.2kW;電壓峰值為25kV,脈沖頻率50Hz;廢水組成揮發(fā)性有害物/水；廢水流量為O.OlmVh;實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。表2廢水中含有不同揮發(fā)性有害物的情況<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權(quán)利要求1、一種從廢水中去除揮發(fā)性有害物的裝置，其特征在于所述的裝置由一個(gè)或兩個(gè)以上氣液固三相放電反應(yīng)器串聯(lián)組成，所述的氣液固三相放電反應(yīng)器包括反應(yīng)腔，所述的反應(yīng)腔由充填有介電陶瓷顆粒的介電陶瓷層分成上腔體和下腔體，所述的上腔體和下腔體分別設(shè)有相反的放電電極，其中一個(gè)放電電極與電源正極連接，另一放電電極與電源負(fù)極或零極連接，所述的反應(yīng)腔壁相對上腔體放電電極下方部位分別設(shè)有廢水入口、廢水出口，所述的反應(yīng)腔設(shè)有曝氣氣體入口，所述的上腔體上部設(shè)有氣體出口。2、如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的介電陶瓷顆粒的介電常數(shù)為10~8000，所述的介電陶資顆粒在介電陶f:層不飽和填充。3、如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述的介電陶瓷顆粒為球形或圓柱形，粒徑為0.5~25mm。4、如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的介電陶瓷顆粒為介電常數(shù)為2000~6000的鐵電體鈥酸鋇顆?；蜮€酸鉛顆粒。5、如權(quán)利要求14之一所述的裝置，其特征在于當(dāng)所述的裝置由兩個(gè)以上的氣液固三相放電反應(yīng)器串聯(lián)組成時(shí)，前一反應(yīng)器的氣體出口和廢水出口分別與后一反應(yīng)器的曝氣氣體入口和廢水入口連通，所述的廢水出口設(shè)在相對介電陶瓷層上沿與上腔體放電電極之間位置的反應(yīng)腔壁上。6、一種利用如權(quán)利要求1所述裝置從廢水中去除揮發(fā)性有害物的工藝，其特征在于所述工藝的處理過程如下把待處理的含有揮發(fā)性有害物的廢水導(dǎo)入氣液固三相放電反應(yīng)器，使得廢水液面高于介電陶乾層和廢水出口但低于反應(yīng)器上腔體中的放電電極，向廢水中鼓入曝氣氣體氣提帶出揮發(fā)性有害物在液面上方形成含揮發(fā)性有害物的氣相，同時(shí)對設(shè)置在上腔體中的放電電極和設(shè)置在下腔體中的放電電極供電，發(fā)生放電使廢水中和氣相中的揮發(fā)性有害物得到降解，處理后的廢水和氣體分別從廢水出口和氣體出口排出。7、如權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于所述的揮發(fā)性有害物為揮發(fā)性有機(jī)物和/或揮發(fā)性無機(jī)物。8、如權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于所述揮發(fā)性有害物為下列一種或兩種以上的混合烴、醇、醚、醛、酚、酮、酯、胺、硫化氳、二氧化硫、氨。9、如權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于所述的供電方式為脈沖或交流供電，供電產(chǎn)生的電壓峰值為10~100kV，脈沖或交流頻率為10~1000Hz。10、如權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于所述的曝氣氣體采用空氣、氧氣、惰性氣體或惰性氣體與氧氣的混合氣體；所述惰性氣體為氮?dú)?、氬氣、氖氣或氦氣o全文摘要本發(fā)明公開了一種從廢水中去除揮發(fā)性有害物的裝置及工藝，該裝置由一個(gè)或兩個(gè)以上氣液固三相放電反應(yīng)器串聯(lián)組成，所述放電反應(yīng)器包括反應(yīng)腔，所述的反應(yīng)腔由充填有介電陶瓷顆粒的介電陶瓷層分成上腔體和下腔體，所述的上腔體和下腔體分別設(shè)有相反的放電電極。將所述裝置用于從廢水中去除揮發(fā)性有害物的工藝，使得兩個(gè)放電電極分別設(shè)置在液面上方和液面下方，向廢水中鼓入曝氣氣體氣提帶出揮發(fā)性有害物在液面上方形成含揮發(fā)性有害物的氣相，利用放電同時(shí)在氣相和水相產(chǎn)生反應(yīng)自由基，使得廢水中和氣相中的揮發(fā)性有害物得到降解。本發(fā)明具有去除效率高、運(yùn)行使用費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，并且裝置操作簡單，適合推廣使用。文檔編號C02F1/20GK101239743SQ20081006011公開日2008年8月13日申請日期2008年3月7日優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日發(fā)明者黃立維申請人:黃立維