利用固体吸附剂与低温等离子体脱附的有机废水处理装置与系统制造方法及图纸

本发明专利技术属于有机废水处理技术领域，具体为一种利用固体吸附剂与低温等离子体脱附的有机废水处理装置与系统。本发明专利技术的有机废水处理装置，由多管并联的同轴式反应腔、金属地电极电磁屏蔽外壳、阳极连接环和绝缘支架等组成。有机废水处理系统包括上述的有机废水处理装置，以及高压纳秒脉冲电源、气泵、水泵、氧气瓶、蓄水池、气相检测仪、水质检测仪等。本发明专利技术在不引入其他化学药品的情况下，以高压纳秒脉冲技术和介质阻挡放电形成的低温等离子体为技术核心，利用固体吸附剂对废水中有机污染物的吸附特性和其本身内部多孔结构易于进行气体放电的电气特性，以电能为唯一运营成本，绿色、高效地进行有机废水的降解处理。并通过多个反应腔的交替使用，达到无间断连续处理有机废水的工业实际需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机废水处理
，具体涉及一种有机废水处理装置与系统。
技术介绍
目前我国正面临严重的水污染危机，水污染问题不但制约了我国经济社会的可持续发展，更危及我们和子孙后代的生活健康。工业废水中最难治理的是高浓度难降解工业有机污水，排放污水中含有大量有毒有害物质通过食物和饮用水进入生物体，造成永久性中毒和慢性积累变异，致使生态环境破坏，严重危害人们身体健康。为适应我国水污染治理需要，2015年初国务院颁布了“水十条”，旨在进一步深化我国水污染控制治理。然而与发达国家相比，我国难降解有机工业污水治理水平差距较大，有效污水处理技术尤其缺乏，远远不能满足当前我国当前水体污染治理迫切需要。目前难降解有机污水常规处理技术主要包括膜分离法、吸附法、化学沉淀法以及化学氧化法等，这些方法的处理成本高，难以满足难降解有机污水治理的迫切需求。以羟基自由基（以下统一为·OH）为标志的高级氧化处理技术（Advanced Oxidation Processes, AOPs）是难降解工业污水有效方法之一。由于·OH具有仅次于氟的强氧化能力，从理论上讲·OH可以彻底氧化（矿化）绝大部分有机污染物。通过不同途径产生的·OH会通过加成、夺氢、电子转移等方式攻击污染物的各种价键，诱发一系列的自由基链反应，使其降解为二氧化碳、水和其他无机物。目前高级氧化法通常采用物理-化学方法实现，即利用氧化剂如O3、H2O2或者它们的组合，在紫外光作用下照射引发·OH产生，还包括利用H2O2与Fe离子产生的芬顿反应（Fenton）、光催化氧化生成·OH等。总体来讲，目前使用氧化剂的高级氧化技术尽管在环保领域已得到部分应用，但由于普遍存在氧化剂生产、贮存和运输问题、运行条件复杂、成本高等缺点，大大限制了工业应用。开展工艺简单、能耗低、效率高的新型污水治理技术研究一直是学术界关注的焦点。在潮湿空气（或气液共存）状态下进行等离子体放电可以产生大量包括·OH在内的多种活性物质，具有高级氧化的综合优势的同时，也避免了氧化剂生产、贮存和运输问题，运行条件复杂、成本高等缺点。但必须看到，单一的等离子体放电处理污水技术存在一些固有的缺陷，主要表现在如下几个方面：（1）等离子体放电通道少（如针-板放电），所产生的活性成分有限，放电过程产生的高活性基团与有机污染物接触面积小；（2）气相放电（如水面放电）产生的活性自由基（如·OH、·H、·O），由于存活寿命短（在10-100μs量级），同时受到从气相到液相传质的限制，活性自由基与目标污染物接触不充分，没有得到有效利用；（3）等离子体放电处理系统能耗大（如电弧放电），能量利用效率低，电源提供的大部分能量转化为水体热量，而没有用于污染物降解；因此，通过将现有的各种废水处理技术进行整合创新，并结合等离子体放电技术和吸附剂脱附技术，研发出高效、经济的有机废水降解技术具有现实和重大的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种绿色、高效的有机废水处理装置及降解系统。本专利技术提供的有机废水降解系统，在避免引入额外化学药品的情况下，以固体吸附剂的吸附和脱附过程为媒介，以电能为唯一运营成本，以高压纳秒脉冲技术和介质阻挡放电形成的低温等离子体为技术核心，先利用由非导电材料制成的固体吸附剂对废水中的有机污染物进行吸附浓缩，再利用低温等离子体对浓缩后的有机污染物进行集中降解脱附。本专利技术提供的有机废水处理装置，由多管并联的同轴式反应腔、密封盖、装置压板、金属地电极电磁屏蔽外壳、阳极连接环和绝缘支架组成；其结构参见图2所示，其中：所述的同轴式反应腔，其中填充由非导电材料制成的固体吸附剂，用于有机废水吸附净化和固态吸附剂脱附再生的实际反应，其具体并联个数可由实际应用需求和高压纳秒脉冲电源的负载能力决定；所述的同轴式反应腔，以紫铜管为高压电极，以石英玻璃管为介质阻挡层，以铜网为地电极；从内到外依次为紫铜管、石英玻璃管和铜网，其结构参见图3、图4所示所示，其中：所述的紫铜管和石英玻璃管之间留有适当的放电间隙，用以盛放固体吸附剂，在放电脱附过程中，高压电极和地电极之间建立起强电场，并在固体吸附剂内部的多孔结构中产生低温等离子体，实现固体吸附剂的脱附再生；所述的密封盖由不锈钢制成，内部贴密封条，在方便拆卸和更换吸附剂的同时，保证从入口进入的废水或氧气能顺利进入反应腔；所述的装置压板由绝缘材料制成，用于固定反应腔上端的位置，并盛放从入口注入的废水，形成一定压强方便从压板上的入水口灌入反应腔；所述的金属地电极电磁屏蔽外壳由不锈钢制成，包围整个反应区域，能有效屏蔽装置内部放电产生的电磁辐射，同时避免高压触电危险；所述的阳极连接环，用于连接各反应腔的高压电极，均衡电位；所述的绝缘支架用于固定阳极连接环和反应腔下端的位置，并确保高压电极和地电极外壳之间的电气绝缘安全。本专利技术提供的有机废水处理系统，由高压纳秒脉冲电源、气泵、水泵、氧气瓶、处理装置、蓄水池、气相检测仪、水质检测仪组成；其结构参见图1所示，其中：所述的处理装置为上述的有机废水处理装置，是用于有机废水吸附净化和固体吸附剂脱附再生的一体化设备，是由两个或多个并联组成，通过轮换操作的方式，对有机废水持续进行净化处理；所述的水泵用于在污水中有机污染物浓缩吸附过程中，向处理装置内通入污水；所述高压纳秒脉冲电源用于对处理装置提供放电条件，产生高效的低温等离子体；所述的气泵用于在固体吸附剂中污染物脱附分解过程中，向处理装置内通入氧气；所述的氧气瓶用于向放电脱附过程中的处理装置提供充足的氧气，提升分解率；所述的蓄水池用于盛放净化后的水样，便于对水样进行实时监控；所述的气相检测仪用于检测降解尾气的实际成分，以此判别固体吸附剂是否完全脱附再生，是否可以重新待用；所述的水质检测仪用于检验净化后水样的是否符合排放标准，以此判别固体吸附剂是否饱和，是否需要更换处理装置。本专利技术所述的有机废水处理系统，其具体操作步骤为：（1）将固体吸附剂置于有机废水处理装置的反应腔内，盖上密封盖封闭反应腔；（2）将待处理的废水从有机废水处理装置的入水口通入反应腔，经过固体吸附剂的充分吸附后，从出水口取样，监测净化后的有机污水是否符合排放标准；（3）待出水口水样的监测数据接近排放标准后，及时切换另一个空载的有机废水处理装置，以便对有机废水持续进行净化处理；（4）将替换下来的满载的有机废水处理装置的高压电极接到高压纳秒脉冲电源上，地电极接地；（5）向该有机废水处理装置的反应腔内持续鼓入氧气，提供一个富氧环境；（6）打开高压纳秒脉冲电源，在氧气环境下集中降解潮湿固体吸附剂中的有机污染物；（7）监测出气口的CO2浓度，当出气口检测不到CO2时，说明反应腔内的固体吸附剂中吸附的有机污染物已被低温等离子体完全降解，可作为空载有机废水处理装置重新投入吸附使用。本专利技术提供的有机废水处理系统，其特点在于：（1）使用由非导电材料制成的固体吸附剂，将废水中的有机污染物浓缩吸附到固体吸附剂中，所述固体吸附剂是易于吸附有机污染物、电导率低和内部疏松多孔结构；（2）使用水质检测仪实时监测蓄水池中处理后水质情况，达到排放标准上限后切换空载处理装置继续吸附；（3）停止向满载处理装置供水后，使用高压纳秒脉冲电源和介质阻挡放电产生的低温等离子体，在氧气环境下将潮湿固体吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用固体吸附剂与低温等离子体脱附的有机废水处理装置，其特征在于，由多管并联的同轴式反应腔、密封盖、装置压板、金属地电极电磁屏蔽外壳、阳极连接环和绝缘支架组成；其中：所述的同轴式反应腔，其中填充由非导电材料制成的固体吸附剂，用于有机废水吸附净化和固态吸附剂脱附再生的实际反应，其并联个数由实际应用需求和高压纳秒脉冲电源的负载能力决定；所述的同轴式反应腔，以紫铜管为高压电极，以石英玻璃管为介质阻挡层，以铜网为地电极；从内到外依次为紫铜管、石英玻璃管和铜网，其中：所述的紫铜管和石英玻璃管之间留有适当的放电间隙，用以盛放固体吸附剂，在放电脱附过程中，高压电极和地电极之间建立起强电场，并在固体吸附剂内部的多孔结构中产生低温等离子体，实现固体吸附剂的脱附再生；所述的密封盖由不锈钢制成，内部贴密封条，在方便拆卸和更换吸附剂的同时，保证从入口进入的废水或氧气能顺利进入反应腔；所述的装置压板由绝缘材料制成，用于固定反应腔上端的位置，并盛放从入口注入的废水，形成一定压强方便从压板上的入水口灌入反应腔；所述的金属地电极电磁屏蔽外壳由不锈钢制成，包围整个反应区域，能有效屏蔽装置内部放电产生的电磁辐射，同时避免高压触电危险；所述的阳极连接环，用于连接各反应腔的高压电极，均衡电位；所述的绝缘支架用于固定阳极连接环和反应腔下端的位置，并确保高压电极和地电极外壳之间的电气绝缘安全。...

【技术特征摘要】
1.一种利用固体吸附剂与低温等离子体脱附的有机废水处理装置，其特征在于，由多管并联的同轴式反应腔、密封盖、装置压板、金属地电极电磁屏蔽外壳、阳极连接环和绝缘支架组成；其中：所述的同轴式反应腔，其中填充由非导电材料制成的固体吸附剂，用于有机废水吸附净化和固态吸附剂脱附再生的实际反应，其并联个数由实际应用需求和高压纳秒脉冲电源的负载能力决定；所述的同轴式反应腔，以紫铜管为高压电极，以石英玻璃管为介质阻挡层，以铜网为地电极；从内到外依次为紫铜管、石英玻璃管和铜网，其中：所述的紫铜管和石英玻璃管之间留有适当的放电间隙，用以盛放固体吸附剂，在放电脱附过程中，高压电极和地电极之间建立起强电场，并在固体吸附剂内部的多孔结构中产生低温等离子体，实现固体吸附剂的脱附再生；所述的密封盖由不锈钢制成，内部贴密封条，在方便拆卸和更换吸附剂的同时，保证从入口进入的废水或氧气能顺利进入反应腔；所述的装置压板由绝缘材料制成，用于固定反应腔上端的位置，并盛放从入口注入的废水，形成一定压强方便从压板上的入水口灌入反应腔；所述的金属地电极电磁屏蔽外壳由不锈钢制成，包围整个反应区域，能有效屏蔽装置内部放电产生的电磁辐射，同时避免高压触电危险；所述的阳极连接环，用于连接各反应腔的高压电极，均衡电位；所述的绝缘支架用于固定阳极连接环和反应腔下端的位置，并确保高压电极和地电极外壳之间的电气绝缘安全。2.一种利用固体吸附剂与低温等离子体脱附的有机废水处理系统，其特征在于，由高压纳秒脉冲电源、气泵、水泵、氧气瓶、处理装置、蓄水池、气相检测仪、水质检测仪组成；其中：所述的处理装置为权利要求1所述的有机废水处理装置，是用于有机废水吸附净化和固体吸附剂脱附再生...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘克富，徐迪，郝春静，邱剑，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31