申请日2006.10.25
公开(公告)日2007.06.27
IPC分类号C02F1/78; C02F1/48; C02F1/46
摘要
一种臭氧与高压电晕联用处理高浓度有机废水的方法，所述的方法是将臭氧发生器与高压电晕发生器联用同时处理废水，包括以下步骤：(1)将贮水池内的废水用循环水泵引入废水循环系统;(2)再开启臭氧发生器和高压电晕发生器，所述的臭氧发生器连接在废水循环系统的水管上，所述的高压电晕发生器连接位于贮水池中的电晕放电电极。以及由臭氧电晕强化氧化反应器、臭氧发生单元、高压电晕电源和废水循环系统组成的处理设备。本发明提供一种利用效率高、处理效果好的臭氧与高压电晕联用处理高浓度有机废水的方法及设备。
权利要求书
1、一种臭氧与高压电晕联用处理高浓度有机废水的方法，其特征在于：所述的方 法是将臭氧发生器与高压电晕发生器联用同时处理废水。
2、如权利要求1所述的臭氧与高压电晕联用处理高浓度有机废水的方法，其特征 在于：所述的方法包括以下步骤：
(1)、将贮水池内的废水用循环水泵引入A style="TEXT-DECORATION: none" href="http://www.dowater.com/">废水循环系统;
(2)、再开启臭氧发生器和高压电晕发生器，所述的臭氧发生器连接在废水循环 系统的水管上，所述的高压电晕发生器连接位于贮水池中的电晕放电电极。
3、如权利要求1所述的一种臭氧与高压电晕联用处理高浓度有机废水的方法，其 特征在于：所述废水循环系统的进水管和出水管均伸入贮水池内，所述出水管的 出口位于所述电晕放电电极之间。
4、如权利要求1-3之一所述的一种臭氧与高压电晕联用处理高浓度有机废水的 方法，其特征在于：在所述的(1)中，先调节废水的pH值为8～10;所述的(2) 中，高压电晕电源的电压为5～40kV。
5、一种实现如权利要求1所述的臭氧与高压电晕联用处理高浓度有机废水的方法 的专用设备，包括贮水池、废水循环系统，所述的废水循环系统包括与贮水池连 通的进水管、出水管以及循环水泵，其特征在于：所述的专用设备还包括臭氧发 生器和高压电晕发生器，所述的废水循环系统还包括气液混合器，所述的臭氧发 生器连接气液混合器，所述的贮水池内安装电晕放电电极，所述的高压电晕发生 器连接电晕放电电极。
6、如权利要求5所述的臭氧与高压电晕联用处理高浓度有机废水的设备，其特征 在于：在所述的贮水池中设有臭氧电晕强化反应器，所述的强化反应器包括绝缘 管和电晕放电电极，所述的绝缘管两侧安装电晕放电电极，所述的废水循环系统 的出水管连接所述绝缘管的一端。
7、如权利要求6所述的臭氧与高压电晕联用处理高浓度有机废水的设备，其特征 在于：所述的气液混合器为文丘里混合器。
8、如权利要求7所述的臭氧与高压电晕联用处理高浓度有机废水的设备，其特征 在于：所述的废水循环系统还包括管道反应器，所述的管道反应器位于文丘里混 合器与出水管之间。
9、如权利要求5～8之一所述的臭氧与高压电晕联用处理高浓度有机废水的设备， 其特征在于：所述的臭氧发生器的空气进口连接冷冻干燥机，所述冷冻干燥机的 进口连接空压机。
10、如权利要求9所述的臭氧与高压电晕联用处理高浓度有机废水的设备，其特 征在于：所述的电晕放电电极包括放电极、阴极，所述的放电极为针状金属丝， 所述的阴极为耐腐蚀金属板，放电极与阴极之间的间距10～40mm。
说明书
臭氧与高压电晕联用处理高浓度有机废水的方法及设备
(一)技术领域
本发明涉及一种处理有机废水的方法及设备，尤其适合处理高浓度、小水量、 毒性大的有机废水。
(二)背景技术
化工、制药企业量大面广，是中国的支柱产业之一，在经济效益和出口创汇 中占有很大比重，但化工制药废水高浓度、高毒性、高含盐的“三高”特点，传统 的废水处理方法难以达标排放，是当前的一个环保难题之一。这类废水尚无高效、 经济的处理方法，所以给当地环境造成了严重污染，对当地生态产生了长期的影 响。化工制药厂多的地方，附近的水体污染严重，对当地生态环境和居民健康造 成了很大危害。
废水生物处理工艺受到微生物生长条件的约束，如pH、温度、含盐量、有毒 有害物质的影响等，对农药厂、制药厂和化工厂等有毒有害废水难以达标处理。 因为常规的生物处理工艺中废水本身对微生物有毒害作用，驯化时间长，调试难 度大，处理效果差，难以达标排放。
高级氧化技术又称深度氧化技术(AOPs)，是20世纪80年代开始形成的处理有 毒污染物的一种技术，它的特点是通过反应产生羟基自由基(·OH)来降解有机 污染物。羟基自由基具有极强的氧化性，能将有毒的大分子转化为低毒、易生物 降解的中间产物小分子，直至最后降解为二氧化碳和水。AOPs具有氧化性强、 操作条件易于控制的优点，因此引起广泛的重视。
臭氧在碱性溶液中的氧化电位为2.07V，其氧化能力仅次于氟，比氯大一倍， 臭氧具有极强的氧化能力和杀菌能力，对大多数污染物具有降解作用，在低浓度 下也能瞬时完成反应，本身还原为氧气，水中不残留二次污染物。臭氧氧化法在 食品、制药、饮用水的消毒、杀菌方面已得到广泛应用，但在废水处理方面的应 用还只停留在实验室阶段。主要原因是臭氧氧化CODcr不够彻底，对某些污染物 的降解效率较低，臭氧产生效率不高，运营成本较高等。本项发明将通过臭氧与 电晕联用方法达到互相促进的目的，既保留臭氧的强氧化性、操作方便和不残留 二次污染物等优点，又能提高臭氧氧化的效率、增加污染物降解的广谱性。
近年来，国内外在臭氧氧化法及联用技术的应用研究方面取得了可喜的进展。 臭氧氧化法与常规水处理方法比较具有显著的特点，如对于生物难降解物质处理 效果好、降解速度快、占地面积小、自动化程度高、无二次污染、浮渣和污泥产 生量较少，同时具有杀菌、脱色、防垢等作用。
1987年日本增田闪一发明了高频陶瓷沿面放电臭氧生成技术，有效地解决了 臭氧发生器小型化、实用化问题，大幅度地提高了臭氧的产量和浓度，臭氧的体 积分数最高达到了20%，为臭氧在废水处理方面的应用奠定了基础。
高压脉冲电晕法处理工业废水是基于非平衡等离子技术发展起来的。该技术 涉及等离子体物理、等离子体化学、流体力学、热力学、生物学、电工学、环境 学等前沿交叉性学科。等离子体是物质存在的第四态，它是电子、离子、原子、 分子或自由基等粒子组成的集合体。从化学角度来看，等离子体空间富集的离子、 电子、激发态的原子、分子及自由基是极活泼的反应性物质，它以极强的氧化性 作用于有机物，使其氧化降解。
(三)发明内容
为了克服已有的单独臭氧或单独电晕工业废水处理方法及设备的利用效率 低、处理效果较差的不足，本发明提供一种利用效率高、处理效果好的臭氧与高压 电晕联用处理高浓度有机废水的方法及设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种臭氧与高压电晕联用处理高浓度高浓度有机废水的方法，所述的方法是 将臭氧发生器与高压电晕发生器联用同时处理废水。
进一步，所述的方法包括以下步骤：(1)、将贮水池内的废水用循环水泵引入 废水循环系统;(2)、再开启臭氧发生器和高压电晕发生器，所述的臭氧发生器连 接在废水循环系统的水管上，所述的高压电晕发生器连接位于贮水池中的电晕放 电电极。
再进一步，所述废水循环系统的进水管和出水管均伸入贮水池内，所述出水 管的出口位于所述电晕放电电极之间。
再进一步，在所述的(1)中，调节废水的pH值为8～10;在所述的(2)中， 高压电晕电源的电压为5～40kV。
一种实现所述的臭氧与高压电晕联用处理高浓度有机废水的方法的专用设 备，包括贮水池、废水循环系统，所述的废水循环系统包括与贮水池连通的进水 管、出水管以及循环水泵，所述的专用设备还包括臭氧发生器和高压电晕发生器， 所述的废水循环系统还包括气液混合器，所述的臭氧发生器连接气液混合器，所 述的贮水池内安装电晕放电电极，所述的高压电晕发生器连接电晕放电电极。
进一步，在所述的贮水池中设有臭氧电晕强化反应器，所述的强化反应器包 括绝缘管和电晕放电电极，所述的绝缘管两侧安装电晕放电电极，所述的废水循 环系统的出水管连接所述绝缘管的一端。
再进一步，所述的气液混合器为文丘里混合器。
更进一步，所述的废水循环系统还包括管道反应器，所述的管道反应器位于 文丘里混合器与进水管之间。
所述的臭氧发生器的空气进口连接冷冻干燥机，所述冷冻干燥机的进口连接 空压机。
所述的电晕放电电极包括放电极、阴极，所述的放电极为针状金属丝，所述 的阴极为耐腐蚀金属板，放电极与阴极之间的间距10～40mm。
本发明的工作原理是：本发明组合了高氧化性的臭氧和高能量的低温等离子 电晕技术处理上述“三高废水”，建立了一种不依赖微生物作用的高浓度有机废水 处理的新方法、新设备。
臭氧与高压电晕联用处理高浓度有毒有害废水的方法是利用高压放电产生的 低温等离子体和臭氧协同作用，产生更多的自由基(·OH)。高压电晕放电产生 的强氧化物质(·OH、O3、H2O2等)及紫外光辐射、高能电子轰击作用等对污染物 施加了很大的能量。电源电压与电晕放电频率决定了单位时间内向废水体系中注 入能量的多少，提高放电频率使得单位时间内产生的高能电子数量增加，因而产 生的羟基自由基、活性氧、臭氧等强氧化剂数量增加，导致废水中有机物被氧化 降解的速率提高。在水溶液中，高压电晕与臭氧的协同作用主要表现在以下几个 方面：
(1)、高压脉冲产生的紫外线或高能电子形成的·O、H2O2和·OH与臭氧作用， 加强了臭氧的偶联反应，产生更多的活性离子，起到两者协同的作用，即“1+1>2” 的效果，加强了对污染物的降解。
(2)、用单独臭氧氧化时，臭氧需经过气、液界面进入液相，许多臭氧未经充分 利用就以较大的气泡从液相中进入空气。而高压电晕和臭氧联用则充分利用高压 脉冲放电产生的液电空化效应，在电极之间的气泡周期性的膨胀-收缩，产生大量 细小气泡并增大接触面积促使臭氧气泡分散进入液相界面反应，提高了臭氧的利 用效率。
(3)、由于臭氧介电常数较小(ε<1)，液体介电常数较大(ε为80)，因而在液 体中，臭氧的存在易于引起气体的局部放电，最终导致等离子通道的形成，在离 子通道中具有很高的能量。
本发明的有益效果主要表现在：1、利用了高压电晕与臭氧的协同作用，废水 处理效率高;2、处理效果大于单独臭氧或单独电晕的效率。
