一种人工湿地-等离子体耦合系统及高效废水处理方法技术方案

本发明专利技术涉及一种人工湿地

【技术实现步骤摘要】
一种人工湿地
‑
等离子体耦合系统及高效废水处理方法


[0001]本专利技术属于污水处理领域，具体涉及一种人工湿地
‑
等离子体耦合系统及高效废水处理方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]随着化学工业的迅速发展以及不断累积叠加，人工合成的有机物，如合成染料、杀虫剂、有机农药、塑料制品等，在给人们的生活带来便利的同时，也在环境中逐渐累积。这些化学物质虽然在环境中检测到的含量低，但是具有难降解性和持久性，而且在人类等生物体内具有蓄积性，通过食物链进行放大和富集，对生态系统和人体健康造成严重影响。水环境作为污染物的重要归趋，近年来不断被检出含有有机微污染物，如酞酸酯类、酚类污染物、多环芳烃、抗生素、微塑料等。同时，随着我国社会经济的快速发展，污水营养元素结构发生变化，城镇生活污水逐渐呈现低碳高氮的趋势。因此，如何同步去除废水中的氮磷和有机微污染物成为目前水处理领域所要解决的问题之一。
[0004]放电等离子体技术是一种高级氧化技术，具有操作简便、处理效率高、不易产生二次污染的特点。该技术是利用放电直接在水溶液中溶液中产生等离子体，如活性自由基、离子、激发态原子和分子等，将气体中放电产生的活性粒子导入水中，与水中的有机物发生作用从而达到降解目的。此外，放电等离子体技术亦可杀死污水中的沙门氏菌、大肠杆菌等致病菌，对污水净化有一定的重要意义。
[0005]人工湿地污水处理系统具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资少、运行成本低、维护管理方便以及景观效益的优点，被广泛用于处理各种类型的废水。但是，随着有机微污染物的种类逐渐增多，毒性增强，且大分子有机微污染物的支链较长，导致人工湿地的降解效果较差。

技术实现思路

[0006]针对如何高效去除污水体系中的有机微污染物，本专利技术提供一种强化处理效果好、运行成本低、不易堵塞的人工湿地技术。
[0007]为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术的第一个方面，提供了一种高效人工湿地
‑
等离子体耦合系统，包括：等离子体电解装置、人工湿地系统；所述等离子体电解装置的出水口与人工湿地系统的布水系统的进水口相连。
[0009]本专利技术将放电等离子体技术与人工湿地技术相结合，解决了人工湿地系统在实际运用中的问题，实现了污水中有机微污染物的高效净化。
[0010]本专利技术的第二个方面，提供了一种高效人工湿地
‑
等离子体耦合系统处理废水的
方法，包括：
[0011]处理污水时，使等离子体放电池保持持续通气状态，待反应器干燥后，将污水注入等离子体放电池中，调节空气流量计，打开电源，施加高压电处理；
[0012]等离子体处理后的污水引入人工湿地系统进行处理；
[0013]当等离子体放电池内的污水排尽后，注入新的污水开始新一轮处理，当达到人工湿地系统处理的水量要求后，等离子体放电池停止工作。
[0014]本专利技术的第三个方面，提供了任一上述的高效人工湿地
‑
等离子体耦合系统在污水处理中的应用。
[0015]本专利技术的有益效果在于：
[0016](1)本专利技术将放电等离子体技术与人工湿地技术耦合，污水通过等离子体放电池处理后，将大分子的有机物降解为小分子物质，提高了难降解有机物的生物可利用性，强化人工湿地工艺对有机微污染物的处理效能。
[0017](2)本专利技术中放电等离子体产生的活性氧化粒子，如
·
OH、
·
HO2、H2O2、O3等，可杀死污水中的大肠杆菌、病原菌等病原微生物，也可延缓人工湿地系统堵塞的发生。
[0018](3)本专利技术在人工湿地系统填料层中选用新型填料，具有较强的机械强度、较大的比表面积、良好的稳定性，可强化脱氮除磷；且人工湿地系统设置曝气体系，采用间歇曝气方式，为微生物提供交替的厌氧
‑
好氧环境，促进硝化
‑
反硝化作用，提高氮的去除效果。
[0019](4)本专利技术所提供的系统具有污水处理效果好，能量消耗低，建造、运行、维护成本低，管理简单等优点，解决了有机微污染物和低碳高氮废水脱氮除磷的问题。
[0020](5)与现有的等离子体和人工湿地的组合系统相比，本专利技术通过对等离子体、人工湿地各自的结构上的独特设计，可更有效同步高效去除废水中氮磷和有机微污染物。比如：可通过调控适宜的等离子体电压和时间，将难降解有机物去除的同时，将其降解为小分子有机物，有利于为人工湿地系统强化脱氮提高碳源；人工湿地中石油焦或油页岩等填料组合，可通过碳源储存和缓慢释放进一步强化系统脱氮效率，同时，煤矸石、磁铁矿等填料可大幅提升系统的除磷效果，即：实现了等离子体、人工湿地在污水处理上协同高效配合。本申请的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。
附图说明
[0021]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0022]图1为本专利技术放电等离子体技术耦合人工湿地系统的主体结构示意图。
[0023]图2为介质阻挡等离子体反应电极结构示意图。
[0024]图3为人工湿地系统结构示意图。
[0025]其中：1、电源控制箱，2、臭氧检测仪，3、数字示波器，4、低压电极，5、等离子体放电池，6、出气口，7、放电介质管，8、曝气头，9、高压电极，10、进气口，11、气体流量计，12、鼓风机，13、潜水泵，14、潜水泵引水管，15、人工湿地布水管，16、曝气引管，17、人工湿地系统，18、曝气系统，19、防渗层，20、湿地植物，21、表面基质，22、填料层，23、承托层。
具体实施方式
[0026]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0027]正如
技术介绍
所介绍的，现有的有机微污染物和低碳氮比污水处理工艺存在净化效果差，污染物去除率低，处理成本高的问题，难以满足现有有机微污染物和低碳氮比污水高效处理的需求。
[0028]为此，本专利技术提供了一种同步去除废水中氮磷和有机微污染物的放电等离子体耦合人工湿地系统及运行方法，所述耦合系统包括等离子体放电池、电源控制箱、臭氧检测仪、数字示波器、人工湿地系统、输水管以及流量计和鼓风机，所述池体和底部均设有防渗层。
[0029]所述等离子体放电池，其特征在于由施加电压的高压和低压电极、放电介质管及用于将放电生成的活性离子转移到水体中的曝气头组成。
[0030]高压电极由不锈钢丝、铜丝、铝丝、铁丝、铂丝等材质中的一种或多种构成，将其通过顺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效人工湿地等离子体耦合系统，其特征在于，包括：等离子体电解装置、人工湿地系统；所述等离子体电解装置的出水口与人工湿地系统的布水系统的进水口相连。2.如权利要求1所述的高效人工湿地等离子体耦合系统，其特征在于，所述等离子体电解装置包括：等离子体电解池、放电介质管、高压电极、低压电极；所述等离子体电解池内设置放电介质管，所述放电介质管的内壁设置有高压电极，所述等离子体电解池内、放电介质管外间隔设置有多个低压电极，所述放电介质管一端设置有进气口，一端设置有曝气头。3.如权利要求1所述的高效人工湿地等离子体耦合系统，其特征在于，高压电极由不锈钢丝、铜丝、铝丝、铁丝、铂丝等材质中的一种或多种构成，将其通过顺时针扭转为螺旋弹簧；或，低压电极，即接地电极，为待处理溶液和插入到等离子体放电池中的低压线，材质与高压电极相同；或，放电介质管由普通玻璃、石英玻璃、氧化钛、云母中的一种或多种构成。4.如权利要求1所述的高效人工湿地等离子体耦合系统，其特征在于，高压电极与交流高压电源相连，电压可调节范围为0
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30kV，频率范围为50Hz
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20kHz，放电时间为15
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30min。5.如权利要求1所述的高效人工湿地等离子体耦合系统，其特征在于，所述等离子体电解装置还设置有臭氧检测仪和数字示波器，优选地，数字示波器配有电压探头和电流探头。6.如权利要求1所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海明，赵欣，张建，胡振，梁爽，谢慧君，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：