一种低温等离子体和微电解联合处理硝基甲苯生产污水的方法
【专利摘要】本发明公开一种低温等离子体和微电解联合处理硝基甲苯生产污水的方法，包括以下步骤：调节pH值，然后进入微电解池；出水经沉淀后去除污泥；进入低温等离子体反应器，采用高压气液混合放电产生的等离子体进行处理；低温等离子体处理后的废水经经加碱调节后进入生化系统，经生化后污水排放。通过本发明硝基甲苯污水的COD可降低到1500以下，且B/C可提高至0.3以上，另外污水中有毒副作用的芳香类化合物会改变化学结构，使污水的生化性得到很大的提高，再经过生化处理后，出水的各项主要指标均可达到一级排放标准。杜绝由于硝基甲苯生产污水排放产生的污染，有利于环境保护，并且实现能源的资源的循环重复利用。
【专利说明】一种低温等离子体和微电解联合处理硝基甲苯生产污水的方法
【技术领域】
[0001]本发明设计一种化工污水处理方法。特别是涉及一种低温等离子体和微电解联合处理硝基甲苯生产污水的方法，属于工业污水处理领域。
【背景技术】
[0002]在生产硝基甲苯的过程中会产生一定量的污水，污水主要产生于生产工艺中的硝化过程，污水中主要还有硝基酚钠盐、邻硝基甲苯、对硝基甲苯、间硝基甲苯、甲苯等有机物。此类污水的COD —般均在30000mg/L以上，总酚约为3000mg/L，硝基物达300mg/L，污水成分复杂，浓度高，且毒性较大难以处理。
[0003]微电解技术，又称为内电解、铁还原、铁碳法、零价铁法等技术，是被广泛研究与应用的一项废水处理技术。生物难降解废水，如染料、印染、农药、制药等工业废水的处理可以用微电解为预处理手段，从而实现大分子有机污染物的断链、发色与助色基团的脱色。
[0004]等离子体是物质存在的第四种状态，它由电离的导电气体组成，其中包括六种典型的粒子，即电子、正离子、负离子、激发态的原子或分子、基态的原子或分子以及光子。最常用的人工产生等离子体的方法是高压放电，高压放电过程中形成大量高能电子，在有水分子存在时，高能电子在极短时间内(I(T7S)与水反应形成大量自由基和臭氧，在高压放电等离子体中自由基种类很多，主要有羟基自由基.0H、水合电子ea(1_、.0、H02.等，它们都具有强的氧化性，此外放电过程中产生的紫外线也有很强的催化作用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在`于提供一种低温等离子体和微电解联合处理硝基甲苯生产污水的方法。
[0006]本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
[0007]一种低温等离子体和微电解联合处理硝基甲苯生产污水的方法，包含以下步骤:
[0008]( I)将硝基甲苯生产污水用硫酸调节pH到I~3 ;
[0009](2)调节pH值后的硝基甲苯生产污水进入微电解池反应，微电解池中铁屑与活性炭的质量比为I~3:1，同时进行鼓风曝气，气水体积比为1.5~4:1，停留时间40~90min,出水进入沉淀池经沉淀去除污泥；
[0010](3)沉淀池出水进入低温等离子体反应器反应，低温等离子体反应器中高压放电由高频高压电源产生，高频高压电源的功率为20~100w，产生的电流频率为5~35kHZ ；高压放电采用针板式反应器，正负电极间距5~10mm，放电气体由风机供给；反应时间120~180min。针板式反应器的具体规格根据通过最大进水量设计，针板式反应器的针电极一般采用中空的不锈钢针电极，板电极一般为正方形不锈钢板。
[0011](4)经低温等离子体处理后的出水调节pH值至6~8，进入生化系统，经生化处理后排放。一般可采用石灰水或其他碱性溶液调节低温等离子体处理后出水的PH值。[0012]步骤(2)中气水体积比优选为2~4:1，停留时间优选为50~70min。
[0013]步骤(3)中所述的电流频率优选为15~25kHZ。更进一步优选为20kHZ。
[0014]由于高含盐废水的电导率一般较高，气液混相放电比较难以实现，一定程度上限制了低温等离子体在高盐废水领域的应用。本发明研究表明Fe2+的存在可以在一定程度上解决高电导率废水的放电问题。
[0015]此外低温等离子体能高效去除水中污染物的一个重要原因就在于放电过程中产生的紫外线的催化作用，但是硝基甲苯污水由色度过高会削弱紫外线的催化作用从而降低低温等离子体的处理效率。
[0016]本发明通过采用铁碳微电解与低温等离子体的联用解决了上述问题。铁碳微电解可以有效的去除硝基甲苯污水中的色度和盐分，同时可以产生一定的二价铁离子。一方面降低电导率，产生二价铁离子可以使气液混相放电更加容易实现，另一方面色度的去除可以提高低温等离子体的效率。因此步骤(1)中的硝基甲苯生产污水的调节pH值和步骤(2)微电解池中铁屑与活性炭的质量比显著影响步骤(3)的等离子体反应效果，进一步影响污水处理效果。
[0017]本发明方法所涉及的微电解池、低温等离子体反应器和生化系统的结构均为本领域技术人员所公知的。
[0018]本发明的有益效果体现在:
[0019]( I)污水通过微 电解池可以完成对污水的脱色并去除污水中的部分盐分。
[0020](2)等离子体反应器中产生的羟基自由基.0H、水合电子eaq_、.0、HO2.等可以无选择性的与污水中的有机物反应，尤其是可以有效的将硝基苯等有毒的物质转化为无毒的小分子物质。
[0021](3)本发明方法中经过低温等离子体反应处理后的硝基甲苯生产污水的COD可降低到1500以下，且B/C可提高至0.3以上，另外污水中有毒副作用的芳香类化合物会改变化学结构，使污水的生化性得到很大的提高；再经过生化处理后，出水的各项主要指标均可达到一级排放标准。
[0022](4)杜绝由于硝基甲苯生产污水排放产生的污染，有利于环境保护，并且实现能源的资源的循环重复利用。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0024]实施例1
[0025](I)将生产硝基甲苯过程中产生的污水统一收集后进入调节池，用硫酸调节pH到2。
[0026](2)污水进入微电解池反应，微电解池中铁屑与活性炭的质量比为2:1，同时进行鼓风曝气，气水体积比为2.5:1，停留时间60min，出水进入沉淀池经沉淀去除污泥。
[0027](3)沉淀池出水进入低温等离子体反应器反应，低温等离子体反应器中高压放电由高频高压电源产生，高频高压电源的功率为20~100w，产生的电流频率为20kHZ ;高压放电采用针板式反应器，针板式反应器的具体规格根据通过最大进水量设计，针板式反应器的针电极采用中空的不锈钢针电极，板电极为正方形不锈钢板，正负电极间距8mm，放电气体由风机供给，反应时间120min。
[0028](4)经低温等离子体处理后的出水调节pH值至7.5，一般可采用石灰水或其他碱性溶液调节低温等离子体处理后出水的PH值。调解后的出水进入生化系统，经生化处理后排放。
[0029]实施例2
[0030](I)将生产硝基甲苯过程中产生的污水统一收集后进入调节池，用硫酸调节pH到3。
[0031](2)污水进入微电解池反应，微电解池中铁屑与活性炭的质量比为3:1，同时进行鼓风曝气，气水体积比为2.5:1，停留时间60min，出水进入沉淀池经沉淀去除污泥。
[0032](3)沉淀池出水进入低温等离子体反应器反应。低温等离子体反应器中高压放电由高频高压电源产生，高频高压电源的功率为20~100w，产生的电流频率为20kHZ ;高压放电采用针板式反应器，针板式反应器的具体规格根据通过最大进水量设计；针板式反应器的针电极采用中空的不锈钢针电极，板电极为正方形不锈钢板，正负电极间距8mm，放电气体由风机供给，反应时间120min。
[0033](4)经低温等离子体处理后的出水调节pH值至7.5，一般可采用石灰水或其他碱性溶液调节低温等离子体处理后出水的PH值。调解后的出水进入生化系统，经生化处理后排放。
[0034]实施例3
[0035]步骤(1)中调节pH到2 ;步骤(2)微电解池中铁屑与活性炭的质量比为3:1，其他操作过程同实施例1。
[0036]实施例4
[0037]步骤(1)中调节pH到3 ;步骤(2)微电解池中铁屑与活性炭的质量比为2:1，其他操作过程同实施例1。
[0038]实施例5
[0039]步骤(1)中调节pH到I ;步骤(2)微电解池中铁屑与活性炭的质量比为1:1，其他操作过程同实施例1。
[0040]比较例I
[0041](I)将生产硝基甲苯过程中产生的污水统一收集后进入调节池，用硫酸调节pH到
0.6。
[0042](2)污水进入微电解池反应，微电解池中铁屑与活性炭的质量比为4:1，同时进行鼓风曝气，气水体积比为2.5:1，停留时间60min，出水进入沉淀池经沉淀去除污泥。
[0043](3)沉淀池出水进入低温等离子体反应器反应，低温等离子体反应器中高压放电由高频高压电源产生，高频高压电源的功率为20~100w，产生的电流频率为20kHZ ;高压放电采用针板式反应器，针板式反应器的具体规格根据通过最大进水量设计，针板式反应器的针电极采用中空的不锈钢针电极，板电极为正方形不锈钢板，正负电极间距8mm，放电气体由风机供给，反应时间120min。
[0044](4)经低温等离子体处理后的出水调节pH值至7.5，一般可采用石灰水或其他碱性溶液调节低温等离子体处理后出水的pH值。调解后的出水进入生化系统，经生化处理后排放。
[0045]比较例2
[0046](1)将生产硝基甲苯过程中产生的污水统一收集后进入调节池，用硫酸调节pH到4。
[0047](2)污水进入微电解池反应，微电解池中铁屑与活性炭的质量比为1:1，同时进行鼓风曝气，气水体积比为2.5:1，停留时间60min，出水进入沉淀池经沉淀去除污泥。
[0048](3)沉淀池出水进入低温等离子体反应器反应。低温等离子体反应器中高压放电由高频高压电源产生，高频高压电源的功率为20~100w，产生的电流频率为20kHZ ;高压放电采用针板式反应器，针板式反应器的具体规格根据通过最大进水量设计；针板式反应器的针电极采用中空的不锈钢针电极，板电极为正方形不锈钢板，正负电极间距8mm，放电气体由风机供给，反应时间120min。
[0049](4)经低温等离子体处理后的出水调节pH值至7.5，一般可采用石灰水或其他碱性溶液调节低温等离子体处理后出水的PH值。调解后的出水进入生化系统，经生化处理后排放。
[0050]表1实施例1~5与比较例1~2的生产污水经过步骤(3)低温等离子体反应后的检测结果
[0051]
【权利要求】
1.一种低温等离子体和微电解联合处理硝基甲苯生产污水的方法，其特征在于包含以下步骤: (1)将硝基甲苯生产污水用硫酸调节PH到I~3; (2)调节pH值后的硝基甲苯生产污水进入微电解池反应，微电解池中铁屑与活性炭的质量比为I~3:1，同时进行鼓风曝气，气水体积比为1.5~4:1，停留时间40~90min，出水进入沉淀池经沉淀去除污泥； (3)沉淀池出水进入低温等离子体反应器反应，低温等离子体反应器中高压放电由高频高压电源产生，高频高压电源的功率为20~100w，产生的电流频率为5~35kHZ ;高压放电米用针板式反应器，正负电极间距5~IOmm,放电气体由风机供给；反应时间120~180mino (4 )经低温等离子体处理后的出水调节pH值至6~8，进入生化系统，经生化处理后排放。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中气水体积比为2~4:1，停留时间为50~70min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)中所述的电流频率为15~25kHZ。
4.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述的电流频率为20kHZ。
【文档编号】C02F1/461GK103601332SQ201310557219
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】孙亚兵, 李舜斌, 赵泽华, 何东 申请人:南京大学