一种低温等离子体废水处理装置

摘要

本发明公开了一种低温等离子体废水处理装置及其方法，通过如下步骤：将废水排入反应槽内并置于低温等离子体环境，所述低温等离子体环境由介质阻挡放电低温等离子装置提供;所述介质阻挡放电低温等离子装置的放电阳电极置于废水水平面的距离为1.0~10.0cm，对废水输入每平方厘米功率为1.0~5.0W，并将废水处理至少5分钟以上;所述废水深度为5.0~10.0cm的处理，具有废水的污染物排放浓度进一步降低，达到提标后的排放标准，并且该废水处理装置置换成本低廉，适合大规模的投产。

权利要求

1.一种低温等离子体废水处理装置，其特征在于，包括变压器、阳电极及其介质、放电保护装置、阴电极及其介质、反应槽、集泥装置和进水控制装置，所述变压器的输入端与交流电网连接，所述变压器的输出端有两个端口，一个端口与所述阳电极及其介质相连，另一个端口与所述阴电极及其介质相连，所述阳电极及其介质和所述阴电极及其介质置于所述反应槽内，所述进水控制装置用于控制废水的流入速率，废水置于所述反应槽内，所述反应槽高度为500~900mm，采用耐腐蚀池壁制成，所述集泥装置置于所述反应槽底部，所述反应槽上部设有出水口，所述出水口置于所述阴电极及其介质的上部，并在所述出水口的上端还设有放电保护装置。

2.根据权利要求1所述的一种低温等离子体废水处理装置，其特征在于，所述阴电极及其介质与所述反应槽底部的距离为50cm，与所述出水口的距离为5cm， 所述放电保护装置与所述出水口的距离为5cm。

3.根据权利要求1所述的一种低温等离子体废水处理装置，其特征在于，所述变压器采用漏磁变压器。

4.根据权利要求1所述的一种低温等离子体废水处理装置，其特征在于，所述阳电极采用钡钨合金制成并呈针状，阴电极采用微孔直径为1mm的微孔薄铝板，所述阳、阴电极之间距离为100mm，每个阳电极的放电端部之间的水平距离为100mm~1000mm之间，所述阳电极介质采用PVC膜，所述阴电极介质采用PVC膜或板，所述阴电极介质覆盖在阴电极板上，在所述微孔薄铝板对应微孔位置上，设有孔径为0.1mm的微孔。

5.根据权利要求1所述的一种低温等离子体废水处理装置，其特征在于，所述放电保护装置低于阳电极最下端平面，所述放电保护装置包括水位警报装置，所述水位警报装置根据检测的废水高度判断是否断开工作电源，停止放电。

6.根据权利要求5所述的一种低温等离子体废水处理装置，其特征在于，所述水位警报装置包括金属感应片和金属感应球，所述金属感应片置于所述金属感应球上，当所述金属感应片与阳电极最下端平面相距小于为5mm时，断开工作电源，停止放电。

说明书

一种低温等离子体废水处理装置

技术领域

[0001] 本发明涉及污水处理领域，尤其涉及一种低温等离子体废水处理装置及其方法。

背景技术

[0002] 首先，随着技术的改善与进步，工业废水循环利用程度高，而排放浓度也是逐渐变高，给废水处理达标排放带来了更高的难度。

[0003] 其次，排放标准随着人们环保要求的提高也在提升，如啤酒行业排放标准到2011年7月1日，CODcr将由150 mg/l提升到90 mg/l，很多地方标准把城镇污水处理厂二级排放标准提高到一级B，有的地方甚至要求提高到一级A，这都给一些污水处理厂带来困难，一般需要重新增加处理工艺及设施，大大增加成本投入，甚至有些较老的污水处理厂限于场地等问题，就算增加投入，也不能增加处理设施。

[0004] 低温等离子体技术是近些年来新兴起的一项水污染控制技术，它兼具高能电子辐射、紫外光解、高温热解和臭氧氧化等多方面的协同降解作用，能有效去除各种废水中的难降解物质，具有降解速率快、处理范围广、无二次污染、可在常温常压下进行、对多污染因子具有综合处理效果等优点，特别是在处理难降解有毒废水方面有着明显的优越性，具有广阔的应用前景，被认为是21世纪最有发展前途的废水处理技术。

[0005] 安徽理工大学的汪晓艳等人采用实验室自制简单低温等离子体装置，对处理印染废水进行了相关研究，发现印染废水脱色效果明显，并具有一定的COD脱除率。

[0006] 虽然以上实验研究虽取得了很好的废水处理效果，但是都是在实验室理想条件下实现的，目前当务之急是如何开发出一套能够运用到工程实践中的连续、高效低温等离子体废水处理装置，利用低温等离子体对废水中污染因子的综合处理能力，进行废水深度处理，并取得了很好的效果。

发明内容

[0007] 本发明针对现有技术的不足，提供一套能够运用到工程实践中的低温等离子体废水处理装置及其相应的处理方法。

[0008] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

[0009] 一种低温等离子体废水处理方法，包括如下步骤：

[0010] 1）将废水排入反应槽内并置于低温等离子体环境，所述低温等离子体环境由介质阻挡放电低温等离子装置提供;

[0011] 2）所述介质阻挡放电低温等离子装置的放电阳电极置于废水水平面的距离为1.0~10.0cm，对废水输入每平方厘米功率为1.0~5.0W，并将废水处理至少5分钟以上;

[0012] 所述废水深度为5.0~10.0cm。

[0013] 一种低温等离子体废水处理装置，包括变压器、阳电极及其介质、放电保护装置、阴电极及其介质、反应槽、集泥装置和进水控制装置，所述变压器的输入端与交流电网连接，所述变压器的输出端有两个端口，一个端口与所述阳电极及其介质相连，另一个端口与所述阴电极及其介质相连，所述阳电极及其介质和所述阴电极及其介质置于所述反应槽内，所述进水控制装置用于控制废水的流入速率，废水置于所述反应槽内，所述反应槽高度为500~900mm，采用耐腐蚀池壁制成，所述集泥装置置于所述反应槽底部，所述反应槽上部设有出水口，所述出水口置于所述阴电极及其介质的上部，并在所述出水口的上端还设有放电保护装置。

[0014] 作为可选方案，所述阴电极及其介质与所述反应槽底部的距离为50cm，与所述出水口的距离为5cm， 所述放电保护装置与所述出水口的距离为5cm。

[0015] 作为可选方案，所述变压器采用漏磁变压器。

[0016] 作为可选方案，所述阳电极采用钡钨合金制成并呈针状，阴电极采用微孔直径为1mm的微孔薄铝板，所述阳、阴电极之间距离为100mm，每个阳电极的放电端部之间的水平距离为100mm~1000mm之间，所述阳电极介质采用PVC膜，所述阴电极介质采用PVC膜或板，所述阴电极介质覆盖在所述阴电极板上，在所述微孔薄铝板对应微孔位置上，设有孔径为孔径0.1mm的微孔。

[0017] 作为可选方案，所述放电保护装置低于阳电极平面，所述放电保护装置包括水位警报装置，所述水位警报装置根据检测的废水高度判断是否断开工作电源，停止放电。

[0018] 作为可选方案，所述水位警报装置包括金属感应片和金属感应球，所述金属感应片置于所述金属感应球上，当所述金属感应片与阳电极平面相距小于为5mm时，断开工作电源，停止放电。

[0019] 本发明的有益效果在于：将传统紫外线消毒工艺或提高排放标准后的新增传统工艺置换成低温等离子体处理方法进行处理，废水的污染物排放浓度进一步降低，达到提标后的排放标准，而且置换成本低廉，适合大规模的投产。

附图说明

[0020] 图1为低温等离子体废水处理装置结构图；

[0021] 图2为放电保护装置结构图。

[0022] 具体实施方式

[0023] 下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

[0024] 如图1所示，低温等离子体废水处理装置包括变压器1，反应水槽形状及结构，阳、阴电极及其介质，进出水口，放电保护装置3，集泥装置7，进水控制装置8，阳电极2下方的水体为导体，阳电极2及其介质与水体间的常压空气经放电产生低温等离子体。所述变压器1采用漏磁变压器，实现稳定的气体放电，产生稳定的低温等离子体。所述反应水槽6高度500~900mm，等离子体有效区为距离放电阳电极2及其介质至电极以下100mm区域，长度根据废水量设计。反应水槽6四周采用聚氯乙烯（PVC）板材料，形成除进、出水口外的封闭空间。所述电极包括阳电极2和阴电极5，其中阳电极2为针状，采用钡钨合金；阴电极5为微孔薄铝板（孔径1mm）。阳、阴电极之间距离为100mm，每个阳电极的放电端部之间的水平距离至少为100mm，最多为1000mm。所述放电介质采用PVC膜或板，阳电极介质用PVC膜，阴电极介质4用PVC膜或板，形成均匀、稳定的介质阻挡放电环境。阴电极介质4覆盖在阴电极5板上，在对应阴电极5板微孔位置，设有孔径更小微孔（孔径0.1mm），方便废水通过，并去除部分稍大颗粒固体悬浮物SS。所述进水口设置于反应水槽底部中心，出水口设置为阳电极2到出水口水平面的距离50mm处。底部进水，且反应水槽高度500~900mm，可以形成反应槽底部紊流或层流，同时保证上部水面形成层流，保护放电电极，保障出水稳定。所述放电保护装置3，如图2所示，在水位距离阳电极5mm处，设置一个水位警报装置，所述水位警报装置包括金属感应片11和金属感应球12，所述金属感应片11置于所述金属感应球12上，当废水13上升时将所述金属感应球12抬升，当所述金属感应片11与阳电极平面相距小于5mm时，自动断开电源，停止放电，保护放电电极，保障放电安全。所述集泥装置，根据废水处理量大小进行设计，所述低温等离子体环境：常压下，工作气体为空气。废水在低温等离子体环境中的降解处理时间为5分钟，连续进出水。

[0025] 处理时，废水流入反应槽中，反应槽的尺寸可根据需要处理的水量进行设计，以保证待处理废水每平方厘米功率为1.0~5.0W、有效处理深度为5.0~20.0cm的水流为层流区，并保证废水在该反应槽内的水力停留时间为5分钟。放电间距为1.0~10.0cm。变压器输入端与交流电网连接，输出端与放电电极相连。当出水口有出水时，开始放电。

[0026] 实验例1：

[0027] 反应槽中流入城镇污水处理厂1#执行一级B排放标准的未进行紫外处理前的废水。

[0028] 调整介质阻挡放电低温等离子放电装置的放电参数为：工作气体为常压空气，放-2电功率5.0W·cm ，放电间距为1.0~10.0cm，连续出水，5分钟后取水样，测量出水水质情况。

[0029] 反应槽进、出水质对比表：

[0030]

[0031] 其中，色度值的测量方法采用GB11903-89稀释倍数法测定，大肠杆菌的测量方法采用中国环境科学出版社《水和废水监测分析方法（第三、四版）》中分析方法测定，SS的测量方法采用GB11901-89重量法测定，COD值的测量方法采用GB11914-89的重铬酸钾法测定，BOD5的测量方法采用GB7488-87的稀释与接种法测定，氨氮的测量方法采用GB7488-87的蒸馏与滴定法测定，总磷的测量方法采用GB11903-89的钼酸铵分光光度法测定，石油类采用GB/T16488-1996的红外光度法测定。

[0032] 实验例2：

[0033] 反应槽中流入城镇污水处理厂2#执行一级B排放标准的未进行紫外处理前的废水。

[0034] 调整介质阻挡放电低温等离子放电装置的放电参数为：工作气体为常压空气，放-2电功率2.5W·cm ，放电间距为1.0~10.0cm，连续出水，5分钟后测量出水水质情况。

[0035] 反应槽进、出水质对比表：

[0036]

[0037] 实验例1-2说明，处理后，大肠杆菌群数基本无检出，消毒灭菌作用明显，完全可以替代传统紫外消毒池，从色度、SS、COD、氨氮、石油类等的进、出水对比结果看，该方法综合处理效果好，出水水质达到城镇污水处理厂一级A排放标准。

[0038] 实验例3：

[0039] 反应槽中流入城镇污水处理厂1#执行一级B排放标准的达标废水。

[0040] 调整介质阻挡放电低温等离子放电装置的放电参数为：工作气体为常压空气，放-2电功率5.0W·cm ，放电间距为1.0~10.0cm，连续出水，5分钟后取水样，测量出水水质情况。

[0041] 反应槽进、出水质对比表：

[0042]

[0043] 实验例4：

[0044] 反应槽中流入城镇污水处理厂2#执行一级B排放标准的达标废水。

[0045] 调整介质阻挡放电低温等离子放电装置的放电参数为：工作气体为常压空气，放-2电功率2.5W·cm ，放电间距为1.0~10.0cm，连续出水，5分钟后取水样，测量出水水质情况。

[0046] 反应槽进、出水质对比表：

[0047]

[0048] 实验例3-4说明，处理后，有很好的消毒灭菌、脱色作用，且综合处理效果好，出水水质达到城镇污水处理厂执行一级A排放标准，该工艺可以做为深度处理，提高排放标准。

[0049] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围。