一种处理低浓度有机废水的装置及方法

1.本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种处理低浓度有机废水的装置及方法。


背景技术：

2.随着工业的快速发展和人类活动的加强，来自化工、纺织、医疗等多个行业都不可避免地排放出了大量cod浓度在200-500mg/l之间的低浓度有机废水，这样的废水在处理过程中面临较大挑战，在全球范围内引起了日益关注。
3.近年来，为解决废水中低浓度有机物的降解难题，国内外均进行了许多研究。目前对低浓度有机废水的主要处理方法为利用等离子体技术对水中污染物直接降解，但这种方法需要的功率较大，而且高压下长时间运行会产生大量能耗，成本昂贵。也有研究者采用吸附剂对废水中有机物进行吸附，但是废水中有机物容易堵塞吸附剂的孔道导致吸附剂失去了吸附能力，因此达到吸附饱和后如果没有合适的处理方法便不能重复利用，大幅度增加了处理成本。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术中存在的处理低浓度有机废水的成本高、效果差的问题，提供一种处理低浓度有机废水的装置及方法。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种处理低浓度有机废水的装置，包括外壳、盖板、等离子反应器、进气管、废水进水管；所述外壳内设置有开口向上的废水处理池，所述盖板设置在外壳上端，所述盖板与外壳密闭连接；所述等离子反应器设置在废水处理池内部，所述等离子反应器与废水处理池内壁之间填充有吸附剂，所述等离子反应器连接有等离子发生装置；所述进气管一端设置在等离子反应器内，另一端贯穿盖板向外延伸并连接有气泵；所述废水进水管一端设置在废水处理池内，另一端贯穿盖板向外延伸并连接有水泵；所述外壳右下端设置有排水口。
6.优选地，所述等离子反应器由多孔介质管、高压电极和地电极组成，所述多孔介质管上分布有多个小孔，所述高压电极为不锈钢棒，所述高压电极竖直设置在多孔介质管内，所述地电极为铜线，所述地电极环绕设置在多孔介质管的外周。
7.优选地，所述进气管与气泵之间设置有质量流量控制器。
8.优选地，所述外壳上端设置有法兰，所述盖板与外壳法兰之间通过螺栓固定连接，所述盖板与外壳法兰之间还设置有垫圈进行密封。
9.本发明同时提供了一种处理低浓度有机废水的方法，其特征在于，使用上述装置，水泵将低浓度有机废水通过废水进水管进入废水处理池中，通过水泵控制其流速；同时利用气泵通过进气管向等离子反应器内通入气体，由质量流量控制器控制通入装置内气体的流速；然后开启等离子发生装置，等离子反应器和废水处理池中的吸附剂对低浓度有机废水进行处理。
10.优选地，所述质量流量控制器控制通入装置内气体的流速为200ml/min-500ml/min。
11.优选地，所述吸附剂为大吸附树脂、分子筛、活性炭中的一种或多种混合物。
12.本发明所具有的有益效果：
13.(一)本发明的装置中，将低浓度有机废水通过废水进水管进入废水处理池中，同时通过水泵控制其流速，并利用气泵向等离子反应器内通入气体，由质量流量控制器控制通入装置内气体的流速。在等离子发生装置的激励下，等离子反应器放电产生活性粒子，如高能电子以及o、o3、oh等活性基团，这些活性粒子通过多孔介质管上的小孔进入到含有吸附剂的废水处理池中，一方面对废水中有机污染物进行降解，另一方面对吸附剂进行制孔并接枝oh、cooh等极性官能团，增强吸附剂与污染物的极性相互作用，从而达到对低浓度有机废水的高效处理；
14.(二)本发明的装置在吸附剂吸附达到饱和后，关闭装置进水管以及出水口，在通入气体情况下，将等离子反应器运行45min。等离子体产生的高能电子、o、o3、oh等活性粒子作用于饱和吸附剂，使得吸附剂表面的污染物解吸附，实现吸附剂的高效原位再生。经检测再生一次的吸附剂对废水中cod的去除效率可以达到原始吸附剂的97％；再生5次后的吸附剂对有机污染物仍有较高的吸附效果，其去除效率为原始吸附剂的90％及以上。因此，本装置可以使吸附剂再生循环使用，从而显著降低生产成本。
附图说明
15.图1为本发明装置的主视图；
16.图2为本发明装置中等离子反应器的结构图。
17.图中：1-外壳，2-废水进水管，3-等离子发生装置，4-进气管，5-盖板，6-质量流量控制器，7-气泵，8-多孔介质管，9-吸附剂，10-排水口，11-水泵，12-废水处理池，13-高压电极，14-地电极，15-小孔。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
19.实施例1一种处理低浓度有机废水的装置
20.一种处理低浓度有机废水的装置，包括外壳1、盖板5、等离子反应器、进气管4、废水进水管2；外壳1内设置有开口向上的废水处理池，外壳1上端有法兰结构，盖板5设置在外壳1上端，盖板5与外壳1法兰之间通过螺栓固定连接，盖板5与外壳1法兰之间还设置有垫圈进行密封。
21.等离子反应器设置在废水处理池内部，等离子反应器由多孔介质管8、高压电极13和地电极14组成，多孔介质管8上分布有多个小孔15，高压电极13为不锈钢棒，高压电极13竖直设置在多孔介质管8内，地电极14为铜线，地电极14环绕设置在多孔介质管8的外周。等离子反应器与废水处理池内壁之间填充有吸附剂9，等离子反应器连接有等离子发生装置3；进气管4一端设置在等离子反应器内，另一端贯穿盖板5向外延伸并连接有气泵7，进气管4与气泵7之间设置有质量流量控制器6；废水进水管2一端设置在废水处理池内，另一端贯穿盖板5向外延伸并连接有水泵11；外壳1右下端设置有排水口10。
22.实施例2
23.使用实施例1中的装置，对低浓度有机废水进行处理。将低浓度有机废水通过废水进水管2进入废水处理池中，同时通过水泵11控制其流速，并利用气泵7向等离子反应器内通入气体，由质量流量控制器6控制通入装置内气体的流速为300ml/min。在等离子发生装置3的激励下，等离子反应器放电产生活性粒子，如高能电子以及o、o3、oh等活性基团，活性粒子通过多孔介质管8上的小孔15进入到含有吸附剂9的废水处理池12中，这些活性粒子一方面对废水中有机污染物进行降解，另一方面对吸附剂9进行制孔并接枝oh、cooh等极性官能团，增强吸附剂9与污染物的极性相互作用，从而达到对低浓度有机废水的高效处理。本实施例中的吸附剂9为大孔吸附树脂，进水口废水的cod浓度为400mg/l,每隔1h，对该装置出水口的废水检测一次，发现12h内出水口废水的cod浓度≦15mg/l。
24.实施例3
25.本实施例中对低浓度有机废水的处理方法与实施例2相同，区别在于本实施中吸附剂为椰壳活性炭，进水口废水的cod浓度为400mg/l,每隔1h，对该装置出水口的废水检测一次，发现12h内出水口废水的cod浓度≦20mg/l。
26.实施例4
27.本实施例中对低浓度有机废水的处理方法与实施例2相同，区别在于本实施中吸附剂为分子筛，进水口废水的cod浓度为400mg/l,每隔1h，对该装置出水口的废水检测一次，发现12h内出水口废水的cod浓度≦18mg/l。
28.实施例5
29.本实施例中对低浓度有机废水的处理方法与实施例2相同，区别在于本实施中由质量流量控制器控制通入装置内气体的流速为500ml/min，进水口废水的cod浓度为400mg/l,每隔1h，对该装置出水口的废水检测一次，发现12h内出水口废水的cod浓度≦45mg/l。
30.实施例6
31.本实施例中对低浓度有机废水的处理方法与实施例2相同，区别在于本实施中由质量流量控制器控制通入装置内气体的流速为200ml/min，进水口废水的cod浓度为400mg/l,每隔1h，对该装置出水口的废水检测一次，发现12h内出水口废水的cod浓度≦12mg/l。
32.实施例7吸附剂再生实验
33.实施例2中的吸附剂(大孔吸附树脂)吸附达到饱和后，关闭装置进水管以及出水口，在通入气体情况下，将等离子反应器运行45min。等离子体产生的高能电子、o、o3、oh等活性粒子作用于饱和吸附剂，使得吸附剂表面的污染物解吸附，实现吸附剂的高效原位再生，得到再生的大孔吸附树脂。
34.按照上述再生方法，分别对实施例3中吸附达到饱和的吸附剂(椰壳活性炭)和实施例4中吸附达到饱和的吸附剂(分子筛)进行再生。得到再生的椰壳活性炭和再生的分子筛。
35.分别取1g再生后的吸附剂(再生后的大孔吸附树脂、再生后的椰壳活性炭、再生后的分子筛)和其对应的初始吸附剂(初始大孔吸附树脂、初始椰壳活性炭、初始分子筛)在相同条件下用于cod浓度为400mg/l的废水的吸附。经检测再生一次的吸附剂对废水中cod的去除效率可以达到原始吸附剂的97％；再生5次后的吸附剂对有机污染物(cod浓度为400mg/l的有机废水)仍有较高的吸附效果，其去除效率为原始吸附剂的90％及以上。
36.本发明的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本发明基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征做出一些替换和变形，均在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种处理低浓度有机废水的装置，其特征在于，包括外壳、盖板、等离子反应器、进气管、废水进水管；所述外壳内设置有开口向上的废水处理池，所述盖板设置在外壳上端，所述盖板与外壳密闭连接；所述等离子反应器设置在废水处理池内部，所述等离子反应器与废水处理池内壁之间填充有吸附剂，所述等离子反应器连接有等离子发生装置；所述进气管一端设置在等离子反应器内，另一端贯穿盖板向外延伸并连接有气泵；所述废水进水管一端设置在废水处理池内，另一端贯穿盖板向外延伸并连接有水泵；所述外壳右下端设置有排水口。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述等离子反应器由多孔介质管、高压电极和地电极组成，所述多孔介质管上分布有多个小孔，所述高压电极为不锈钢棒，所述高压电极竖直设置在多孔介质管内，所述地电极为铜线，所述地电极环绕设置在多孔介质管的外周。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进气管与气泵之间设置有质量流量控制器。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外壳上端设置有法兰，所述盖板与外壳法兰之间通过螺栓固定连接，所述盖板与外壳法兰之间还设置有垫圈进行密封。5.一种处理低浓度有机废水的方法，其特征在于，使用如权利要求1-4任一项所述的装置，水泵将低浓度有机废水通过废水进水管进入废水处理池中，通过水泵控制其流速；同时利用气泵通过进气管向等离子反应器内通入气体，由质量流量控制器控制通入装置内气体的流速；然后开启等离子发生装置，等离子反应器和废水处理池中的吸附剂对低浓度有机废水进行处理。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述质量流量控制器控制通入装置内气体的流速为200ml/min-500ml/min。7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述吸附剂为大吸附树脂、分子筛、活性炭中的一种或多种混合物。

技术总结
本发明中公开了一种处理低浓度有机废水的装置及利用该装置处理低浓度有机废水的方法。本发明中，等离子反应器放电产生大量活性粒子，如高能电子以及O、O3、OH等活性基团，这些活性粒子通过多孔介质管上的小孔进入到含有吸附剂的废水处理池中，一方面对废水中有机污染物进行降解，另一方面对吸附剂进行制孔并接枝OH、COOH等极性官能团，增强吸附剂与污染物的极性相互作用，从而达到对低浓度有机废水的高效处理；且本发明的装置在吸附剂吸附达到饱和后，利用该等离子反应器可以去除吸附剂吸附的污染物，实现吸附剂的高效原位再生，而且再生后的吸附剂仍有较高的吸附效果，显著降低生产成本，提高对低浓度有机废水的处理效率。提高对低浓度有机废水的处理效率。提高对低浓度有机废水的处理效率。


技术研发人员：杨德正 陈朝军 卢可
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2023.06.08
技术公布日：2023/8/1