[实用新型]一种有机废水处理装置与系统

说明书

技术领域

本实用新型属于有机废水处理技术领域，具体涉及一种有机废水处理装置与系统。

背景技术

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。

发明内容

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型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；