专利名称：：一种从废水中去除挥发性有害物的装置及工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种从废水中去除挥发性有害物的装置及工艺。技术背景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部分随着废水排出或通过沉降进入水体。这些化合物大多有毒，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》对水中有害物含量有明确的规定；GB8978-1996《污水综合排放标准》对排放的废水中含有的有害物也有明确的规定。这些废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，如曱醛、曱醇、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。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种从废水中去除挥发性有害物的装置及工艺，采用本发明所述装置，气体放电等离子体结合气液相同时氧化，从废水中去除挥发性有害物，去除效率高，能耗小，装置运行使用费用低廉。本发明所采用的技术方案为一种从废水中去除挥发性有害物的装置，所述的装置由一个或两个以上气液固三相放电反应器串联组成，所述的气液固三相放电反应器包括反应腔，所述的反应腔由充填有介电陶瓷颗粒的介电陶瓷层分成上腔体和下腔体，所述的上腔体和下腔体分别设有相反的放电电极，其中一个放电电极与电源正极连接，另一放电电极与电源负极或零极连接，所述的反应腔壁相对上腔体放电电极下方部位分别设有废水入口、废水出口，所述的反应腔设有曝气气体入口，所述的上腔体上部设有气体出口。本发明所述的介电陶瓷层中介电陶瓷颗粒是不饱和充填，所采用的介电陶资颗粒的介电常数一般为10-8000,介电常数越大，抗击穿电压越高，效果越好。所述的介电陶瓷颗粒一般为球形或圆柱形，粒径一般为0.5~25mm。优选的介电陶覺颗粒为介电常数为2000~6000的铁电体钛酸钡颗粒或钛酸铅颗粒，在此介电常数范围处理效果大体相当，颗粒为球形，粒径一般为0.5~5mm。介电陶瓷的制备可参看相关陶瓷制备手册，国内外相关陶瓷生产厂家均有生产。本发明所述装置的曝气气体入口设在下腔体，所述的曝气气体入口还可以设有布气器与反应腔连通，使得布气均勻而且可以控制气流速度。本发明所采用的放电电极对主要有线_板式、板-板和针-板式等，具体可参看相关文献(化工进展，2007，26:957-963)。当所述的装置由两个以上的气液固三相放电反应器串联组成。一般而言，反应器串联时，前一反应器的气体出口和废水出口分别与后一反应器的曝气气体入口和废水入口连通，所述的废水出口推荐设在相对介电陶瓷层上沿与上腔体放电电极之间位置的反应腔壁上。将上述装置用于含挥发性有害物废水的处理，其技术方案为一种从废水中去除挥发性有害物的工艺，处理过程如下采用上述装置，把待处理的含有挥发性有害物的废水导入气液固三相放电反应器，使得废水液面高于介电陶瓷层和废水出口但低于反应器上腔体中的放电电极，向废水中鼓入曝气气体气提带出挥发性有害物在液面上方形成含挥发性有害物的气相，同时对设置在上腔体中的放电电极和设置在下腔体中的放电电极供电，发生放电使废水中和气相中的挥发性有害物得到降解，处理后的废水和气体分别从废水出口和气体出口排出。在处理过程中对两个力文电电极施加电压，在电场作用下，液面上方和液面下沿电介质表面发生放电现象，在气相和液相同时产生O、H02、03、和OH等活性粒子，这些活性粒子与废水和气体中的有害物进行反应，最终把有害物降解。具体来说，在气相中发生电晕放电产生活性粒子，而在废水中，介电陶瓷层内的介电陶瓷颗粒在电场作用下发生极化，在颗粒表面发生电化学反应，即在颗粒一端发生阳极反应，而在另一端发生阴极反应，在曝气气流的作用下，颗粒间通过碰撞产生了具有强氧化性的OH、H02等自由基，达到三维电极的效果，这些强氧化物质与流过其缝隙的溶液中的有害物发生化学反应，把有害物转化为无害物。本发明中可以调节两个放电电极的距离来调节能量的输入。一般液面上方电才及距离液面l-100mm。所述的供电方式为脉冲或交流供电，供电产生的电压峰值为10-100kV，脉冲或交流频率为10-1000Hz。本发明中所述的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、胺等，所述挥发性无机物为硫化氢、二氧化硫、氨等。本发明中所述的曝气气体一般采用空气或氧气，也可采用惰性气体或惰性气体与氧气的混合气体，如为混合气体，混合气体中氧气含量一般为0.5-95%,氧含量少放电效果好。惰性气体可以是氮气、氩气、氦气、氖气等，其效果大体相当。曝气气体气提带出废水中的挥发性污染物，曝气气体在水相中的停留时间一般为0.1-30秒，气液比(通入曝气气体后水相体积增量与原水相体积之比定义为气液比)一般为0.050.8。本发明中含挥发性有害物的废水可以是序批处理或流动处理，所述的反应器也可串联使用，以进一步提高降解效率。与现有技术相比，本发明的优点在于本发明采用气体放电结合三维电极方法，去除废水中含有的挥发性有害物，通过设置水面上部和水面下部的电极，可以利用气相电暈放电和三维电极同时在气相和水相产生反应自由基，对废水中的挥发性有害物进行降解，具有去除效率高、运行使用费用低廉等优点，并且装置操作简单，适合推广使用。图1为实施例1采用的气液固三相放电反应器的结构示意图1下腔体中的放电电极；2废水入口；3介电陶瓷层；4上腔体中的》文电电极；5气体出口；6废水出口；7曝气气体入口。图2为实施例2采用的气液固三相放电反应器两级串联组合示意图。具体实施方式以下结合具体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:实验装置系统流程如图1所示气液固三相放电反应器包括反应腔，所述的反应腔由充填有介电陶资颗粒的介电陶瓷层3分成上腔体和下腔体，所述的上腔体和下腔体分别设有相反的放电电极4、1,其中一个放电电极与电源正极连接，另一放电电极与电源负极或零极连接，所述的反应腔壁相对介电陶瓷层部位分别设有废水入口2、废水出口6,所述的废水出口设在相对介电陶资层上方靠近上腔体^:电电极位置的反应腔壁上，所述的反应腔设有曝气气体入口7，所述的上腔体上部设有气体出口5。废水处理过程如下把待处理的含有挥发性有害物的废水导入气液固三相放电反应器，使得废水液面高于介电陶瓷层3但低于反应器上腔体中的放电电极4,向废水中鼓入曝气气体气提带出挥发性有害物在液面上方形成含挥发性有害物的气相，同时对设置在上腔体中的放电电极4和设置在下腔体中的放电电极1供电，发生放电使废水中和气相中的挥发性有害物得到降解，处理后的废水和气体分别从废水出口6和气体出口5排出。条件参数设置如下气液固三相》文电反应器结构尺寸为250mmx200mmx80mm,电极对为针-板式，水面上部为针电极，针间距离为12mm，离水面距离为10mm，水面下部为网板电极，废水层高度50mm，介电陶资材料为钛酸钡颗粒或氧化铝陶瓷颗粒，粒径均为2.5mm，钛酸钡颗粒的介电常数为4200，氧化铝陶瓷颗粒的介电常数为55,介电陶资层堆积高度为40mm。曝气气体为空气，气体在水相停留时间为0.5s,气液比(体积)为0.3。放电处理时间为3min。电源参数脉冲电源，功率0.2kW,脉沖电压峰值约23kV，脉冲频率80Hz;废水组成挥发性有害物/水实验结果如表1所示。表1废水中含有不同挥发性有害物的情况<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>实施例2:实验装置如图2所示，为两个同例1的单个反应器串联组成，前一反应器的气体出口和废水出口分别与后一反应器的曝气气体入口和废水入口连通，反应器结构尺寸为250mmx200mmx80mm,原;故电电^^对改为线-才反式，水面上部为线电^L,线间距离为12mm,介电材料为钛酸钡颗粒，曝气气体为空气或氧气或惰性气体或混合气体，其他同例1。电源参数交流电源，功率0.2kW;电压峰值为25kV,脉沖频率50Hz;废水组成挥发性有害物/水；废水流量为O.OlmVh;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>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>权利要求1、一种从废水中去除挥发性有害物的装置，其特征在于所述的装置由一个或两个以上气液固三相放电反应器串联组成，所述的气液固三相放电反应器包括反应腔，所述的反应腔由充填有介电陶瓷颗粒的介电陶瓷层分成上腔体和下腔体，所述的上腔体和下腔体分别设有相反的放电电极，其中一个放电电极与电源正极连接，另一放电电极与电源负极或零极连接，所述的反应腔壁相对上腔体放电电极下方部位分别设有废水入口、废水出口，所述的反应腔设有曝气气体入口，所述的上腔体上部设有气体出口。2、如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的介电陶瓷颗粒的介电常数为10~8000，所述的介电陶资颗粒在介电陶f:层不饱和填充。3、如权利要求2所述的装置，其特征在于所述的介电陶瓷颗粒为球形或圓柱形，粒径为0.5~25mm。4、如权利要求3所述的装置，其特征在于所述的介电陶瓷颗粒为介电常数为2000~6000的铁电体钬酸钡颗粒或钬酸铅颗粒。5、如权利要求14之一所述的装置，其特征在于当所述的装置由两个以上的气液固三相放电反应器串联组成时，前一反应器的气体出口和废水出口分别与后一反应器的曝气气体入口和废水入口连通，所述的废水出口设在相对介电陶瓷层上沿与上腔体放电电极之间位置的反应腔壁上。6、一种利用如权利要求1所述装置从废水中去除挥发性有害物的工艺，其特征在于所述工艺的处理过程如下把待处理的含有挥发性有害物的废水导入气液固三相放电反应器，使得废水液面高于介电陶乾层和废水出口但低于反应器上腔体中的放电电极，向废水中鼓入曝气气体气提带出挥发性有害物在液面上方形成含挥发性有害物的气相，同时对设置在上腔体中的放电电极和设置在下腔体中的放电电极供电，发生放电使废水中和气相中的挥发性有害物得到降解，处理后的废水和气体分别从废水出口和气体出口排出。7、如权利要求6所述的工艺，其特征在于所述的挥发性有害物为挥发性有机物和/或挥发性无机物。8、如权利要求6所述的工艺，其特征在于所述挥发性有害物为下列一种或两种以上的混合烃、醇、醚、醛、酚、酮、酯、胺、硫化氲、二氧化硫、氨。9、如权利要求6所述的工艺，其特征在于所述的供电方式为脉沖或交流供电，供电产生的电压峰值为10~100kV，脉沖或交流频率为10~1000Hz。10、如权利要求6所述的工艺，其特征在于所述的曝气气体采用空气、氧气、惰性气体或惰性气体与氧气的混合气体；所述惰性气体为氮气、氩气、氖气或氦气o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装置及工艺，该装置由一个或两个以上气液固三相放电反应器串联组成，所述放电反应器包括反应腔，所述的反应腔由充填有介电陶瓷颗粒的介电陶瓷层分成上腔体和下腔体，所述的上腔体和下腔体分别设有相反的放电电极。将所述装置用于从废水中去除挥发性有害物的工艺，使得两个放电电极分别设置在液面上方和液面下方，向废水中鼓入曝气气体气提带出挥发性有害物在液面上方形成含挥发性有害物的气相，利用放电同时在气相和水相产生反应自由基，使得废水中和气相中的挥发性有害物得到降解。本发明具有去除效率高、运行使用费用低廉等优点，并且装置操作简单，适合推广使用。文档编号C02F1/20GK101239743SQ20081006011公开日2008年8月13日申请日期2008年3月7日优先权日2008年3月7日发明者黄立维申请人:黄立维