專利名稱：：一種從廢水中去除揮發(fā)性有害物的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種從廢水中去除揮發(fā)性有害物的方法及其專用裝
背景技術(shù)：
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很多隨著廢水排出或通過沉降進入水體。這些有害物4艮多是揮發(fā)性有機物,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重威脅。我國GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》對水中有機物含量有明確的失見定；GB8978-1996《污水綜水需要進行處理達標(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到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。但是，在這個處理過程中廢水中的揮發(fā)性有害物，尤其是惡臭氣體，如甲醛、甲醇、有機硫化物和有機胺類等物質(zhì)，通過揮發(fā)進入大氣環(huán)境，從而嚴重影響生態(tài)、社會環(huán)境，危害人體健康。由于這些揮發(fā)性有害物具有化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不易降解的特點，給環(huán)保治理帶來很大的困難。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題是提供一種從廢水中去除揮發(fā)性有害物的方法，去除效率高，且藥劑成本低，運行使用費用低廉。本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是提供上述方法中使用的操作費用低廉、處理效率高的專用裝置。本發(fā)明解決上述首要技術(shù)問題所釆用的技術(shù)方案為一種從廢水中去除揮發(fā)性有害物的方法，其處理過程如下把氣體導(dǎo)入裝有含揮發(fā)性有害物的廢水的氣提塔作為氣提氣體，所述氣提氣體為惰性氣體或者為惰性氣體和與揮發(fā)性有害物相應(yīng)的反應(yīng)氣體的混合氣體，使所述氣提氣體在氣提塔內(nèi)與廢水充分接觸，使廢水中的揮發(fā)性有害物被氣流帶出，氣流經(jīng)過除霧后被氣體循環(huán)泵輸送到緩沖罐，然后進入放電等離子體反應(yīng)器，在放電離子體作用下，所述揮發(fā)性有害物在放電等離子體反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生降解反應(yīng)，使揮發(fā)性有害物得到降解得處理后氣體，處理后氣體循環(huán)進入氣提塔重新帶出揮發(fā)性有害物，同時氣流中的水溶性降解產(chǎn)物得到吸收；所述的氣提塔、氣體循環(huán)泵、緩沖罐、放電等離子體反應(yīng)器構(gòu)成密閉循環(huán)回路。上述方法在處理過程中，一般先通入氣體將循環(huán)回路中的空氣排空，再往氣提塔中加入廢水。在上述處理過程中，廢水可以是序批處理或流動連續(xù)處理的，牙見處理要求而定，氣提塔內(nèi)氣體停留時間一般為0.5-60秒，氣提越難分離的組分，停留時間需要越長。氣體循環(huán)量可以通過管道閥門調(diào)節(jié)。當(dāng)廢水采用流動連續(xù)處理時，廢水的流量可以根據(jù)出口廢水中有機物需達到的濃度來調(diào)節(jié)進水管道閥門。本發(fā)明中所述的廢水中揮發(fā)性有害物可以是揮發(fā)性有機物，包括有烴、醇、醚、醛、酚、酮、酯、胺等，也可以是揮發(fā)性無機物，包括硫化氫、二氧化硫、氨等，還可以是揮發(fā)性有機物和揮發(fā)性無機物的混合物。本發(fā)明所用的氣提氣體可以是惰性氣體，所述惰性氣體推薦氮氣或氬氣或氦氣或氖氣，采用氬氣或氦氣或氖氣時的放電反應(yīng)效果大體相當(dāng)，但比氮氣要好。所述的氣提氣體也可以是惰性氣體和與揮發(fā)性有害物相應(yīng)的反應(yīng)氣體的混合氣體。所述的反應(yīng)氣體視揮發(fā)性有害物的化學(xué)特性，可釆用不同的反應(yīng)氣體，氧化可采用氧氣，還原可采用氫氣。反應(yīng)氣體在氣提氣體中的配比濃度一般為0.5-95%,更多見為0.550%，可依據(jù)廢水中有害物濃度及去除條件等情況設(shè)定，氣流中反應(yīng)氣體濃度較低時放電效果較好。一般對氟氯等卣代烴類可采用氫氣作為反應(yīng)氣體，其他揮發(fā)性有害物可采用氧氣。主要的有機物等離子體化學(xué)降解反應(yīng)主要過程有自由基產(chǎn)生e+02—e+O+O(1)e+H20—e+OH+H(2)氧化反應(yīng)CxHyOzClwSmNn+(2x+2m+2n—z-0.5y—0.5w)O—xC02+0.5(y-w)H2O+wHCl+mS02+nN02(3)還原反應(yīng)CxCly+yH—yHCl+xC(4)本發(fā)明優(yōu)選采用惰性氣體和與揮發(fā)性有害物相應(yīng)的反應(yīng)氣體的混合氣體進行氣提。氣提塔內(nèi)廢水溫度可以是常溫，也可適當(dāng)加熱，一般不超過60°C，視有機物的揮發(fā)性而定。所述的循環(huán)回路中靜態(tài)時的氣壓一船:保持在常壓或略高于常壓。本發(fā)明所述的放電等離子體反應(yīng)器為脈沖或交流供電的放電等離子體反應(yīng)器，所的放電等離子體反應(yīng)器供電產(chǎn)生的電壓峰值一般為10-100kV，脈沖或交流頻率一般為10-1000Hz。具體的，推薦所述的從廢水中去除揮發(fā)性有害物的方法按照如下步驟處理把惰性氣體或惰性氣體和與揮發(fā)性有害物相應(yīng)的反應(yīng)氣體導(dǎo)入處理系統(tǒng)形成氣提氣體，使系統(tǒng)壓力為常壓或略高于常壓，所述惰性氣體為氮氣或氬氣，所述反應(yīng)氣體為氧氣或氫氣，所述氣提氣體中反應(yīng)氣體的體積百分比為0.5-95%，然后關(guān)閉所有氣體入口，開啟氣體循環(huán)泵，使氣提氣體在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，通過裝有含揮發(fā)性有害物的廢水的氣提塔，使氣提氣體在氣提塔內(nèi)停留0.5~60秒，使廢水中的揮發(fā)性有害物被氣流帶出，氣流經(jīng)過除霧后被氣體循環(huán)泵輸送到緩沖罐，然后進入放電等離子體反應(yīng)器，在放電離子體作用下，所述氣流中的揮發(fā)性有害物在放電等離子體反應(yīng)器內(nèi)與揮發(fā)性有害物相應(yīng)的反應(yīng)氣體發(fā)生反應(yīng)，使揮發(fā)性有害物降解得到處理后氣體，處理后氣體循環(huán)進入氣提塔重新帶出揮發(fā)性有害物，氣流中含有的活性粒子(如O、H02、OH等)繼續(xù)對廢水中的揮發(fā)性有害物進行降解，同時氣流中的水溶性降解產(chǎn)物得到吸收，所述的氣提塔、氣體循環(huán)泵、緩沖罐、放電等離子體反應(yīng)器與氣提塔構(gòu)成密閉循環(huán)回路。本發(fā)明還提供了一種從廢水中去除揮發(fā)性有害物方法的專用裝置，所述的裝置包括設(shè)有底部設(shè)有氣提^^氣體入口(2)及頂部設(shè)有氣提塔氣體出口(6)的氣提塔(3),與所述氣提塔氣體出口(6)依次連接的氣體循環(huán)泵(9)、緩沖罐(ll)、放電等離子體反應(yīng)器(13),所述的放電等離子體反應(yīng)器與氣提塔氣體入口(2)連接，所述的氣提塔(3)、氣體循環(huán)泵(9)、緩沖罐(ll)、放電等離子體反應(yīng)器(13)通過管道連接構(gòu)成密閉的循環(huán)回路，所述的氣提塔氣體出口(6)與氣體循環(huán)泵(9)之間分別設(shè)有閥門控制的惰性氣體入口(7)和閥門控制的反應(yīng)氣體入口(8)，所述的氣體循環(huán)泵(9)與緩沖罐(11)之間設(shè)有第一閥門(10),所述的放電等離子體反應(yīng)器(13)與氣提塔氣體入口(2)之間的管道(14)上設(shè)有第二閥門(15);所述的氣提塔(3)包括反應(yīng)腔(16)、氣提塔氣體出口(6)及氣提塔氣體入口(2)，所述的反應(yīng)腔(16)上部設(shè)有廢水入口(4),下部還設(shè)有廢水出口(1),所述的反應(yīng)腔(16)頂部設(shè)有除霧器(5),反應(yīng)腔(16)通過除霧器(5)與氣提:t荅氣體出口(6)相通；所述的緩沖罐(11)上部設(shè)有緩沖罐氣體入口與緩沖罐氣出口，所述的緩沖罐(11)底部設(shè)有廢液排出口(12),緩沖罐氣體出口與放電等離子體反應(yīng)器(13)通過管道相連接。塔、填料塔和篩板塔等。在氣提塔內(nèi)液體一般從上往下流，氣體自下往上。本發(fā)明所采用的放電等離子體反應(yīng)器結(jié)構(gòu)主要有線-筒式，線_板式和針-板式，具體可參看相關(guān)文獻(如黃立維等，電工電能新技術(shù)，1998,24(1):62-65)，其去除效果大體相當(dāng)。所述的放電等離子體反應(yīng)器為脈沖或交流供電的放電等離子體反應(yīng)器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明采用氣提和氣液相降解相結(jié)合的方式，去除廢水中含有的揮發(fā)性有害物，氣提用的惰性氣體封閉循環(huán)使用，針對揮發(fā)性有害物的性質(zhì)選用氧氣或氫氣等作為反應(yīng)氣體，具有去除效率高、藥劑成本低等優(yōu)點。所采用的裝置將氣提塔和放電等離子體反應(yīng)器相結(jié)合，操作簡單，運行使用費用低廉，適合推廣使用。圖1為本發(fā)明實施例1所用裝置示意圖1處理后廢水出口；2氣提塔氣體入口；3氣提塔；4廢水進口；5除霧器；6鼓泡塔氣體出口；7惰性氣體入口；8反應(yīng)氣體入口；9氣體循環(huán)泵；IO第一閥門；11緩沖罐；12廢液排出口；13放電等離子體反應(yīng)器；14管道；15第二閥門；16反應(yīng)腔。10具體實施方式以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，但本發(fā)明的保護范圍不限于此。實施例1一種從廢水中去除揮發(fā)性有害物方法的專用裝置，如圖l所示所述的裝置包括底部設(shè)有氣提塔氣體入口2及頂部設(shè)有氣提塔氣體出口6的氣提塔3，與所述氣提塔氣體出口6依次連接的氣體循環(huán)泵9、緩沖罐IO、放電等離子體反應(yīng)器13,所述的放電等離子體反應(yīng)器與氣提塔氣體入口2連接，所述的氣提塔3、氣體循環(huán)泵9、緩沖罐10、放電等離子體反應(yīng)器13,通過管道14連接構(gòu)成密閉的循環(huán)回路，所述的氣提塔氣體出口6與氣體循環(huán)泵9之間分別設(shè)有閥門控制的惰性氣體入口7和閥門控制的反應(yīng)氣體入口8,所述的氣體循環(huán)泵9與緩沖罐11之間設(shè)有第一閥門10,所述的放電等離子體反應(yīng)器13與氣提塔氣體入口2之間的管道上設(shè)有第二閥門15;所述的氣提塔3包括反應(yīng)腔16、氣提塔氣體出口6及氣提塔氣體入口2，所述的反應(yīng)腔16上部設(shè)有廢水入口4,下部還設(shè)有廢水出口1，所述的反應(yīng)腔16頂部設(shè)有除霧器5，反應(yīng)腔16通過除霧器5與氣提塔氣體出口6相通；所述的緩沖罐11上部設(shè)有緩沖罐氣體入口與緩沖罐氣出口，所述的緩沖罐ll底部設(shè)有廢液排出口12,緩沖罐氣體出口與放電等離子體反應(yīng)器13通過管道相連接。本實施例采用鼓泡塔作為氣提塔，結(jié)構(gòu)尺寸為①200mmx1800mm。放電等離子體反應(yīng)器采用多組蜂窩狀線-筒式結(jié)構(gòu)，單筒的結(jié)構(gòu)尺寸為O60mmx500mm,共30個。廢水處理工藝流程如下打開惰性氣體入口7或者同時打開惰性氣體入口7和反應(yīng)氣體入口8,:接一定比例通入氣體排空如圖1所示的循環(huán)回路中的空氣，使系統(tǒng)壓力保持常壓，關(guān)閉惰性氣體入口7或一起關(guān)閉惰性氣體入口7和反應(yīng)氣體入口8，從廢水進口4往鼓泡塔3反應(yīng)腔中加入含有揮發(fā)性有害物的廢水，打開氣體循環(huán)泵9把氣提氣體導(dǎo)入氣提塔3反應(yīng)腔，使氣提氣體在反應(yīng)腔內(nèi)與廢水充分接觸，使廢水中的揮發(fā)性有害物被氣流帶出，氣流經(jīng)過除霧器5除霧后被氣體循環(huán)泵9輸送到緩沖罐11,然后進入放電等離子體反應(yīng)器13,在放電離子體作用下，所述揮發(fā)性有害物在放電等離子體反應(yīng)器13內(nèi)發(fā)生降解反應(yīng)，使揮發(fā)性有害物得到降解得到處理后氣體，處理后氣體通過管道從氣提塔氣體入口2循環(huán)進入氣提塔3反應(yīng)腔重新帶出揮發(fā)性有害物，同時氣流中的降解產(chǎn)物得到吸收。氣流經(jīng)過緩沖罐11后冷凝下來的液體通過閥門從廢液排出口12排出。處理后的廢水從塔底排出。處理過程中實驗條件控制如下電源參數(shù)脈沖電源，脈沖頻率80Hz,功率1.0kW;惰性氣體氮氣或氬氣；反應(yīng)氣體02或H2,氣提氣體初始組成①惰性氣體(氮氣或氬氣或氦氣或氖氣)，分比為5%),③惰性氣體(氮氣或氬氣或氦氣或氖氣)和氫氣的混合(氫氣體積百分比為2%);氣提塔內(nèi)氣提氣體停留時間3s;廢水成分揮發(fā)性有害物/水；廢水流量為0.3m3/h,溫度35°C;實驗結(jié)果如表1所示表l廢水中含有不同揮發(fā)性有害物的情況<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>實施例2:氣提塔為噴淋塔，結(jié)構(gòu)尺寸為O)300mmx2000mm,塔內(nèi)填料((D25鮑爾環(huán))高度為1.5m。放電等離子反應(yīng)器氧化反應(yīng)器采用線-板式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸為IOOx400x400mm,線-才反距離為30mm。其他裝置和處理流程與實施例l相同。實驗條件為電源參數(shù)交流，功率0.8kW;頻率為100Hz廢水成分揮發(fā)性有害物/水惰性氣體氮氣或氬氣；反應(yīng)氣體02或112;氣提氣體初始組成①惰性氣體(氮氣或氬氣)，②惰性氣體(氮氣或氬氣)和氧氣的混合(氧氣體積百分比為5%)，③惰性氣體(氮氣或氬氣)和氫氣的混合(氫氣體積百分比為2%);氣提塔氣體停留時間5s;廢水流量為0.5mVh，溫度35。C;其他條件同實施例l實驗結(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>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>權(quán)利要求1、一種從廢水中去除揮發(fā)性有害物的方法，其特征在于所述方法的處理過程如下把氣體導(dǎo)入裝有含揮發(fā)性有害物的廢水的氣提塔形成氣提氣體，所述氣提氣體為惰性氣體或者為惰性氣體和與揮發(fā)性有害物相應(yīng)的反應(yīng)氣體的混合氣體，使所述氣提氣體在氣提塔內(nèi)與廢水充分接觸，使廢水中的揮發(fā)性有害物被氣流帶出，氣流經(jīng)過除霧后被氣體循環(huán)泵輸送到緩沖罐，然后進入放電等離子體反應(yīng)器，在放電離子體作用下，所述揮發(fā)性有害物在放電等離子體反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生降解反應(yīng)，使揮發(fā)性有害物得到降解得處理后氣體，處理后氣體循環(huán)進入氣提塔重新帶出揮發(fā)性有害物，同時氣流中的水溶性降解產(chǎn)物得到吸收；所述的氣提塔、氣體循環(huán)泵、緩沖罐、放電等離子體反應(yīng)器構(gòu)成密閉循環(huán)回路。2、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在所述的廢水中揮發(fā)性有害物為揮發(fā)性有機物和/或揮發(fā)性無機物，所述揮發(fā)性有機物為烴、醇、醚、醛、酚、酮、酯和胺中的一種或兩種以上的混合，所述揮發(fā)性無機物為硫化氫、二氧化硫和氨中的一種或兩種以上的混合。3、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的惰性氣體為氮氣或氬氣、氦氣或氖氣，所述反應(yīng)氣體為氧氣或氫氣。4、如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于當(dāng)所述氣提氣體為惰性氣體和與揮發(fā)性有害物相應(yīng)的反應(yīng)氣體的混合氣體時，所述氣提氣體中的反應(yīng)氣體的體積百分比在0.5-95%。5、如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于當(dāng)所述氣提氣體為惰性氣體和與揮發(fā)性有害物相應(yīng)的反應(yīng)氣體的混合氣體時，所述氣提氣體中的反應(yīng)氣體的體積百分比在0.5-50%。6、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的放電等離子體反應(yīng)器為脈沖或交流供電的放電等離子體反應(yīng)器，所述的放電等離子體反應(yīng)器供電產(chǎn)生的電壓峰值為10100kV，脈沖或交流頻率為101000Hz。7、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的所述方法按照如下步驟進行處理把惰性氣體或惰性氣體和與揮發(fā)性有害物相應(yīng)的反應(yīng)氣體導(dǎo)入處理系統(tǒng)形成氣提氣體，所述惰性氣體為氮氣或氬氣，所述反應(yīng)氣體為氧氣或氫氣，所述氣提氣體中反應(yīng)氣體的體積百分比為0.5-95%，保持系統(tǒng)壓力為常壓或略高于常壓，然后關(guān)閉所有氣體入口，開啟氣體循環(huán)泵，使氣提氣體在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，通過裝有含揮發(fā)性有害物的廢水的氣提塔，使氣提氣體在氣提塔內(nèi)停留0.5~60秒，使廢水中的揮發(fā)性有害物被氣流帶出，氣流經(jīng)過除霧后被氣體循環(huán)泵輸送到緩沖罐，然后進入放電等離子體反應(yīng)器，在放電離子體作用下，所述氣流中的揮發(fā)性有害物在放電等離子體反應(yīng)器內(nèi)與揮發(fā)性有害物相應(yīng)的反應(yīng)氣體發(fā)生反應(yīng)，使揮發(fā)性有害物降解得到處理后氣體，處理后氣體循環(huán)進入氣提塔重新帶出揮發(fā)性有害物，氣流中含有的活性粒子繼續(xù)對廢水中的揮發(fā)性有害物進行降解，同時氣流中的水溶性降解產(chǎn)物得到吸收，所述的氣提塔、氣體循環(huán)泵、緩沖罐、放電等離子體反應(yīng)器與氣提塔構(gòu)成密閉循環(huán)回路。8、一種用如權(quán)利要求1所述的從廢水中去除揮發(fā)性有害物方法的專用裝置，其特征在于所述的裝置包括底部設(shè)有氣提塔氣體入口(2)及頂部設(shè)有氣提塔氣體出口(6)的氣提塔(3),與所述氣提塔氣體出口(6)依次連接的氣體循環(huán)泵(9)、緩沖罐(ll)、放電等離子體反應(yīng)器(13),所述的放電等離子體反應(yīng)器(13)與氣提塔氣體入口(2)連接，所述的氣提塔(3)、氣體循環(huán)泵(9)、緩沖罐(11)、放電等離子體反應(yīng)器(13)通過管道連接構(gòu)成密閉的循還回路，所述的氣提塔氣體出口(6)與氣體循環(huán)泵(9)之間分別設(shè)有閥門控制的惰性氣體入口(7)和閥門控制的反應(yīng)氣體入口(8)，所述的氣體循環(huán)泵(9)與緩沖罐(11)之間設(shè)有第一閥門(10),所述的放電等離子體反應(yīng)器(13)與氣提塔氣體入口(2)之間的管道(14)上設(shè)有第二閥門(15);所述的氣提塔(3)包括反應(yīng)腔(16)、氣提塔氣體出口(6)及氣提塔氣體入口(2)，所述的反應(yīng)腔(16)上部設(shè)有廢水入口(4),下部還設(shè)有廢水出口(1)，所述的反應(yīng)腔(16)頂部設(shè)有除霧器(5)，反應(yīng)腔(16)通過除霧器(5)與氣4是i^氣體出口(6)相通；所述的緩沖罐(11)上部設(shè)有緩沖罐氣體入口與緩沖罐氣體出口，所述的緩沖罐(11)底部設(shè)有廢液排出口(12),緩沖罐氣體出口與放電等離子體反應(yīng)器(13)通過管道相連接。9、如權(quán)利要求8所述的專用裝置，所述的氣提塔為鼓泡塔、噴淋塔、填料塔或板式塔。10、如權(quán)利要求8所述的專用裝置，其特征在于所述的放電等離子體反應(yīng)器為線-板式、線-筒式或針-板式。全文摘要本發(fā)明公開了一種從廢水中去除揮發(fā)性有害物的方法及其裝置，該方法是把氣體導(dǎo)入廢水氣提塔形成氣提氣體，氣提氣體在氣提塔內(nèi)與廢水充分接觸，使廢水中的揮發(fā)性有害物被氣流帶出進入放電等離子體反應(yīng)器，在放電離子體作用下，使氣流中含有的揮發(fā)性有害物被降解，處理后的氣體再循環(huán)進入氣提塔帶出揮發(fā)性有害物，進一步對廢水中的揮發(fā)性有害物進行降解，同時氣流中的水溶性降解產(chǎn)物得到吸收。本發(fā)明所述方法避免了生化法廢水處理時帶出的有害物對大氣環(huán)境的影響，減少了對環(huán)境的影響，又具有去除效率高、運行使用費用低廉等優(yōu)點。本發(fā)明所述方法的專用裝置將氣提塔和放電等離子體反應(yīng)器相結(jié)合，操作簡單，適合推廣使用。文檔編號C02F1/20GK101244850SQ200810086709公開日2008年8月20日申請日期2008年3月12日優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日發(fā)明者黃立維申請人:黃立維