专利名称：：一种从废水中去除挥发性有害物的方法及装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种从废水中去除挥发性有害物的方法及其专用装
背景技术：
随着化学工业的迅猛发展，各种人工合成物种类日益繁多，并被广泛使用在化学、制药、半导体和涂装工业等各种生产过程，这些化合物在使用后很多随着废水排出或通过沉降进入水体。这些有害物4艮多是挥发性有机物,大多有毒，往往具有"三致，，(致癌、致畸、致突)特性，给人类的健康造成严重威胁。我国GB3838-2002《地表水环境质量标准》对水中有机物含量有明确的失见定；GB8978-1996《污水综水需要进行处理达标后才能排入水体。目前，对这些含有挥发性有害物的废水的处理通常采用生化处理的方式，经厌氧和好氧曝气处理使废水达到排放标准后排放。但是，在这个处理过程中废水中的挥发性有害物，尤其是恶臭气体，如甲醛、甲醇、有机硫化物和有机胺类等物质，通过挥发进入大气环境，从而严重影响生态、社会环境，危害人体健康。由于这些挥发性有害物具有化学结构稳定、不易降解的特点，给环保治理带来很大的困难。
发明内容本发明所要解决的首要技术问题是提供一种从废水中去除挥发性有害物的方法，去除效率高，且药剂成本低，运行使用费用低廉。本发明所要解决的另一个技术问题是提供上述方法中使用的操作费用低廉、处理效率高的专用装置。本发明解决上述首要技术问题所釆用的技术方案为一种从废水中去除挥发性有害物的方法，其处理过程如下把气体导入装有含挥发性有害物的废水的气提塔作为气提气体，所述气提气体为惰性气体或者为惰性气体和与挥发性有害物相应的反应气体的混合气体，使所述气提气体在气提塔内与废水充分接触，使废水中的挥发性有害物被气流带出，气流经过除雾后被气体循环泵输送到緩沖罐，然后进入放电等离子体反应器，在放电离子体作用下，所述挥发性有害物在放电等离子体反应器内发生降解反应，使挥发性有害物得到降解得处理后气体，处理后气体循环进入气提塔重新带出挥发性有害物，同时气流中的水溶性降解产物得到吸收；所述的气提塔、气体循环泵、緩冲罐、放电等离子体反应器构成密闭循环回路。上述方法在处理过程中，一般先通入气体将循环回路中的空气排空，再往气提塔中加入废水。在上述处理过程中，废水可以是序批处理或流动连续处理的，牙见处理要求而定，气提塔内气体停留时间一般为0.5-60秒，气提越难分离的组分，停留时间需要越长。气体循环量可以通过管道阀门调节。当废水采用流动连续处理时，废水的流量可以根据出口废水中有机物需达到的浓度来调节进水管道阀门。本发明中所述的废水中挥发性有害物可以是挥发性有机物，包括有烃、醇、醚、醛、酚、酮、酯、胺等，也可以是挥发性无机物，包括硫化氢、二氧化硫、氨等，还可以是挥发性有机物和挥发性无机物的混合物。本发明所用的气提气体可以是惰性气体，所述惰性气体推荐氮气或氩气或氦气或氖气，采用氩气或氦气或氖气时的放电反应效果大体相当，但比氮气要好。所述的气提气体也可以是惰性气体和与挥发性有害物相应的反应气体的混合气体。所述的反应气体视挥发性有害物的化学特性，可釆用不同的反应气体，氧化可采用氧气，还原可采用氢气。反应气体在气提气体中的配比浓度一般为0.5-95%,更多见为0.550%，可依据废水中有害物浓度及去除条件等情况设定，气流中反应气体浓度较低时放电效果较好。一般对氟氯等卣代烃类可采用氢气作为反应气体，其他挥发性有害物可采用氧气。主要的有机物等离子体化学降解反应主要过程有自由基产生e+02—e+O+O(1)e+H20—e+OH+H(2)氧化反应CxHyOzClwSmNn+(2x+2m+2n—z-0.5y—0.5w)O—xC02+0.5(y-w)H2O+wHCl+mS02+nN02(3)还原反应CxCly+yH—yHCl+xC(4)本发明优选采用惰性气体和与挥发性有害物相应的反应气体的混合气体进行气提。气提塔内废水温度可以是常温，也可适当加热，一般不超过60°C，视有机物的挥发性而定。所述的循环回路中静态时的气压一船:保持在常压或略高于常压。本发明所述的放电等离子体反应器为脉沖或交流供电的放电等离子体反应器，所的放电等离子体反应器供电产生的电压峰值一般为10-100kV，脉冲或交流频率一般为10-1000Hz。具体的，推荐所述的从废水中去除挥发性有害物的方法按照如下步骤处理把惰性气体或惰性气体和与挥发性有害物相应的反应气体导入处理系统形成气提气体，使系统压力为常压或略高于常压，所述惰性气体为氮气或氩气，所述反应气体为氧气或氢气，所述气提气体中反应气体的体积百分比为0.5-95%，然后关闭所有气体入口，开启气体循环泵，使气提气体在系统内循环，通过装有含挥发性有害物的废水的气提塔，使气提气体在气提塔内停留0.5~60秒，使废水中的挥发性有害物被气流带出，气流经过除雾后被气体循环泵输送到緩冲罐，然后进入放电等离子体反应器，在放电离子体作用下，所述气流中的挥发性有害物在放电等离子体反应器内与挥发性有害物相应的反应气体发生反应，使挥发性有害物降解得到处理后气体，处理后气体循环进入气提塔重新带出挥发性有害物，气流中含有的活性粒子(如O、H02、OH等)继续对废水中的挥发性有害物进行降解，同时气流中的水溶性降解产物得到吸收，所述的气提塔、气体循环泵、缓冲罐、放电等离子体反应器与气提塔构成密闭循环回路。本发明还提供了一种从废水中去除挥发性有害物方法的专用装置，所述的装置包括设有底部设有气提^^气体入口(2)及顶部设有气提塔气体出口(6)的气提塔(3),与所述气提塔气体出口(6)依次连接的气体循环泵(9)、緩冲罐(ll)、放电等离子体反应器(13),所述的放电等离子体反应器与气提塔气体入口(2)连接，所述的气提塔(3)、气体循环泵(9)、缓冲罐(ll)、放电等离子体反应器(13)通过管道连接构成密闭的循环回路，所述的气提塔气体出口(6)与气体循环泵(9)之间分别设有阀门控制的惰性气体入口(7)和阀门控制的反应气体入口(8)，所述的气体循环泵(9)与緩冲罐(11)之间设有第一阀门(10),所述的放电等离子体反应器(13)与气提塔气体入口(2)之间的管道(14)上设有第二阀门(15);所述的气提塔(3)包括反应腔(16)、气提塔气体出口(6)及气提塔气体入口(2)，所述的反应腔(16)上部设有废水入口(4),下部还设有废水出口(1),所述的反应腔(16)顶部设有除雾器(5),反应腔(16)通过除雾器(5)与气提:t荅气体出口(6)相通；所述的緩冲罐(11)上部设有缓冲罐气体入口与緩冲罐气出口，所述的緩冲罐(11)底部设有废液排出口(12),緩沖罐气体出口与放电等离子体反应器(13)通过管道相连接。塔、填料塔和筛板塔等。在气提塔内液体一般从上往下流，气体自下往上。本发明所采用的放电等离子体反应器结构主要有线-筒式，线_板式和针-板式，具体可参看相关文献(如黄立维等，电工电能新技术，1998,24(1):62-65)，其去除效果大体相当。所述的放电等离子体反应器为脉沖或交流供电的放电等离子体反应器。与现有技术相比，本发明的优点在于本发明采用气提和气液相降解相结合的方式，去除废水中含有的挥发性有害物，气提用的惰性气体封闭循环使用，针对挥发性有害物的性质选用氧气或氢气等作为反应气体，具有去除效率高、药剂成本低等优点。所采用的装置将气提塔和放电等离子体反应器相结合，操作简单，运行使用费用低廉，适合推广使用。图1为本发明实施例1所用装置示意图1处理后废水出口；2气提塔气体入口；3气提塔；4废水进口；5除雾器；6鼓泡塔气体出口；7惰性气体入口；8反应气体入口；9气体循环泵；IO第一阀门；11緩冲罐；12废液排出口；13放电等离子体反应器；14管道；15第二阀门；16反应腔。10具体实施方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述，但本发明的保护范围不限于此。实施例1一种从废水中去除挥发性有害物方法的专用装置，如图l所示所述的装置包括底部设有气提塔气体入口2及顶部设有气提塔气体出口6的气提塔3，与所述气提塔气体出口6依次连接的气体循环泵9、緩冲罐IO、放电等离子体反应器13,所述的放电等离子体反应器与气提塔气体入口2连接，所述的气提塔3、气体循环泵9、緩沖罐10、放电等离子体反应器13,通过管道14连接构成密闭的循环回路，所述的气提塔气体出口6与气体循环泵9之间分别设有阀门控制的惰性气体入口7和阀门控制的反应气体入口8,所述的气体循环泵9与緩沖罐11之间设有第一阀门10,所述的放电等离子体反应器13与气提塔气体入口2之间的管道上设有第二阀门15;所述的气提塔3包括反应腔16、气提塔气体出口6及气提塔气体入口2，所述的反应腔16上部设有废水入口4,下部还设有废水出口1，所述的反应腔16顶部设有除雾器5，反应腔16通过除雾器5与气提塔气体出口6相通；所述的緩冲罐11上部设有緩沖罐气体入口与緩冲罐气出口，所述的緩冲罐ll底部设有废液排出口12,緩冲罐气体出口与放电等离子体反应器13通过管道相连接。本实施例采用鼓泡塔作为气提塔，结构尺寸为①200mmx1800mm。放电等离子体反应器采用多组蜂窝状线-筒式结构，单筒的结构尺寸为O60mmx500mm,共30个。废水处理工艺流程如下打开惰性气体入口7或者同时打开惰性气体入口7和反应气体入口8,:接一定比例通入气体排空如图1所示的循环回路中的空气，使系统压力保持常压，关闭惰性气体入口7或一起关闭惰性气体入口7和反应气体入口8，从废水进口4往鼓泡塔3反应腔中加入含有挥发性有害物的废水，打开气体循环泵9把气提气体导入气提塔3反应腔，使气提气体在反应腔内与废水充分接触，使废水中的挥发性有害物被气流带出，气流经过除雾器5除雾后被气体循环泵9输送到緩冲罐11,然后进入放电等离子体反应器13,在放电离子体作用下，所述挥发性有害物在放电等离子体反应器13内发生降解反应，使挥发性有害物得到降解得到处理后气体，处理后气体通过管道从气提塔气体入口2循环进入气提塔3反应腔重新带出挥发性有害物，同时气流中的降解产物得到吸收。气流经过緩沖罐11后冷凝下来的液体通过阀门从废液排出口12排出。处理后的废水从塔底排出。处理过程中实验条件控制如下电源参数脉冲电源，脉沖频率80Hz,功率1.0kW;惰性气体氮气或氩气；反应气体02或H2,气提气体初始组成①惰性气体(氮气或氩气或氦气或氖气)，分比为5%),③惰性气体(氮气或氩气或氦气或氖气)和氢气的混合(氢气体积百分比为2%);气提塔内气提气体停留时间3s;废水成分挥发性有害物/水；废水流量为0.3m3/h,温度35°C;实验结果如表1所示表l废水中含有不同挥发性有害物的情况<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>实施例2:气提塔为喷淋塔，结构尺寸为O)300mmx2000mm,塔内填料((D25鲍尔环)高度为1.5m。放电等离子反应器氧化反应器采用线-板式结构，结构尺寸为IOOx400x400mm,线-才反距离为30mm。其他装置和处理流程与实施例l相同。实验条件为电源参数交流，功率0.8kW;频率为100Hz废水成分挥发性有害物/水惰性气体氮气或氩气；反应气体02或112;气提气体初始组成①惰性气体(氮气或氩气)，②惰性气体(氮气或氩气)和氧气的混合(氧气体积百分比为5%)，③惰性气体(氮气或氩气)和氢气的混合(氢气体积百分比为2%);气提塔气体停留时间5s;废水流量为0.5mVh，温度35。C;其他条件同实施例l实验结果如表2所示表2废水中含有不同挥发性有害物的情况<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>权利要求1、一种从废水中去除挥发性有害物的方法，其特征在于所述方法的处理过程如下把气体导入装有含挥发性有害物的废水的气提塔形成气提气体，所述气提气体为惰性气体或者为惰性气体和与挥发性有害物相应的反应气体的混合气体，使所述气提气体在气提塔内与废水充分接触，使废水中的挥发性有害物被气流带出，气流经过除雾后被气体循环泵输送到缓冲罐，然后进入放电等离子体反应器，在放电离子体作用下，所述挥发性有害物在放电等离子体反应器内发生降解反应，使挥发性有害物得到降解得处理后气体，处理后气体循环进入气提塔重新带出挥发性有害物，同时气流中的水溶性降解产物得到吸收；所述的气提塔、气体循环泵、缓冲罐、放电等离子体反应器构成密闭循环回路。2、如权利要求1所述的方法，其特征在所述的废水中挥发性有害物为挥发性有机物和/或挥发性无机物，所述挥发性有机物为烃、醇、醚、醛、酚、酮、酯和胺中的一种或两种以上的混合，所述挥发性无机物为硫化氢、二氧化硫和氨中的一种或两种以上的混合。3、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的惰性气体为氮气或氩气、氦气或氖气，所述反应气体为氧气或氢气。4、如权利要求3所述的方法，其特征在于当所述气提气体为惰性气体和与挥发性有害物相应的反应气体的混合气体时，所述气提气体中的反应气体的体积百分比在0.5-95%。5、如权利要求4所述的方法，其特征在于当所述气提气体为惰性气体和与挥发性有害物相应的反应气体的混合气体时，所述气提气体中的反应气体的体积百分比在0.5-50%。6、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的放电等离子体反应器为脉沖或交流供电的放电等离子体反应器，所述的放电等离子体反应器供电产生的电压峰值为10100kV，脉冲或交流频率为101000Hz。7、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的所述方法按照如下步骤进行处理把惰性气体或惰性气体和与挥发性有害物相应的反应气体导入处理系统形成气提气体，所述惰性气体为氮气或氩气，所述反应气体为氧气或氢气，所述气提气体中反应气体的体积百分比为0.5-95%，保持系统压力为常压或略高于常压，然后关闭所有气体入口，开启气体循环泵，使气提气体在系统内循环，通过装有含挥发性有害物的废水的气提塔，使气提气体在气提塔内停留0.5~60秒，使废水中的挥发性有害物被气流带出，气流经过除雾后被气体循环泵输送到緩冲罐，然后进入放电等离子体反应器，在放电离子体作用下，所述气流中的挥发性有害物在放电等离子体反应器内与挥发性有害物相应的反应气体发生反应，使挥发性有害物降解得到处理后气体，处理后气体循环进入气提塔重新带出挥发性有害物，气流中含有的活性粒子继续对废水中的挥发性有害物进行降解，同时气流中的水溶性降解产物得到吸收，所述的气提塔、气体循环泵、緩沖罐、放电等离子体反应器与气提塔构成密闭循环回路。8、一种用如权利要求1所述的从废水中去除挥发性有害物方法的专用装置，其特征在于所述的装置包括底部设有气提塔气体入口(2)及顶部设有气提塔气体出口(6)的气提塔(3),与所述气提塔气体出口(6)依次连接的气体循环泵(9)、緩冲罐(ll)、放电等离子体反应器(13),所述的放电等离子体反应器(13)与气提塔气体入口(2)连接，所述的气提塔(3)、气体循环泵(9)、緩冲罐(11)、放电等离子体反应器(13)通过管道连接构成密闭的循还回路，所述的气提塔气体出口(6)与气体循环泵(9)之间分别设有阀门控制的惰性气体入口(7)和阀门控制的反应气体入口(8)，所述的气体循环泵(9)与緩冲罐(11)之间设有第一阀门(10),所述的放电等离子体反应器(13)与气提塔气体入口(2)之间的管道(14)上设有第二阀门(15);所述的气提塔(3)包括反应腔(16)、气提塔气体出口(6)及气提塔气体入口(2)，所述的反应腔(16)上部设有废水入口(4),下部还设有废水出口(1)，所述的反应腔(16)顶部设有除雾器(5)，反应腔(16)通过除雾器(5)与气4是i^气体出口(6)相通；所述的緩冲罐(11)上部设有緩沖罐气体入口与緩冲罐气体出口，所述的緩冲罐(11)底部设有废液排出口(12),緩冲罐气体出口与放电等离子体反应器(13)通过管道相连接。9、如权利要求8所述的专用装置，所述的气提塔为鼓泡塔、喷淋塔、填料塔或板式塔。10、如权利要求8所述的专用装置，其特征在于所述的放电等离子体反应器为线-板式、线-筒式或针-板式。全文摘要本发明公开了一种从废水中去除挥发性有害物的方法及其装置，该方法是把气体导入废水气提塔形成气提气体，气提气体在气提塔内与废水充分接触，使废水中的挥发性有害物被气流带出进入放电等离子体反应器，在放电离子体作用下，使气流中含有的挥发性有害物被降解，处理后的气体再循环进入气提塔带出挥发性有害物，进一步对废水中的挥发性有害物进行降解，同时气流中的水溶性降解产物得到吸收。本发明所述方法避免了生化法废水处理时带出的有害物对大气环境的影响，减少了对环境的影响，又具有去除效率高、运行使用费用低廉等优点。本发明所述方法的专用装置将气提塔和放电等离子体反应器相结合，操作简单，适合推广使用。文档编号C02F1/20GK101244850SQ200810086709公开日2008年8月20日申请日期2008年3月12日优先权日2008年1月31日发明者黄立维申请人:黄立维