專利名稱：微波等離子體氧化水處理方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及工業廢水處理技術領域，特別是一種微波等離子體氧化水處理方法及其應用。
背景技術：
環境污染和生態破壞已經成為危害人民健康、制約一些地方經濟和社會發展的重要因素。1997年我國僅水、大氣污染帶來的經濟損失高達540億美元，如果加上由于環境污染造成的生態惡化所引起的洪澇等自然災害造成的損失更是驚人。
水的污染是一個十分復雜的問題，污染源眾多，污染程度千差萬別，從而導致水處理也是一個十分復雜的工程。要解決水污染問題，首先就需要了解水體的各種污染源。水體的污染源主要分為工業污染源和生活污染源，兩者的成分和性質是有很大差別的。工業污染源不但直接污染水體，而且會在水體中與其它的物質發生各種化學變化從而產生比原先更加有害的物質。生活污染源則對水體的重要危害為消耗水中的溶解氧，產生富營養化的問題。水中的有害物質能夠導致人類的各種疾病，人類80％的疾病都與水有關。為此，人們不斷修改法規和水質標準，同時不斷進行水處理技術和開發應用的研究。
液電脈沖等離子體降解法是一門涉液電脈沖等離子體降解法，其涉及等離子物理、等離子化學、流體力學、熱力學、電工和環境保護等前沿性交叉學科。等離子體作為一種高新技術用于水體凈化的最大優點是效率高，成本低，不引入二次污染。高壓脈沖放電產生高溫等離子體處理廢水將發生高溫熱解、光化學氧化、液電空化降解和超臨界水氧化等傳統的水處理法的綜合效應使得該方法去除有機物迅速有效。
熱等離子體技術能產生10000K以上的高溫，并且其中的粒子都具有很高的反應活性，因此能使污染物迅速熱解，對廢液的處理效率很高，尤其對多氯聯苯(PCB)、劇毒農藥六六六和生物技術及醫院等行業的高毒性與高傳染性廢液的處理有明顯的先進性和優越性”。近年來有些國家已開發出針對難處理和特殊要求廢液的熱等離子體處理技術，有代表性的是澳大利亞CSmo公司與sRLHMma公司聯合開發的HASCoPlTM技術”，有些裝置已實現商業化，著名的有法國的電感鍋臺等離子體流化床反應器(PlasmaRtudized-bedReactor)”，波蘭的聯合等離子體PCB處理裝置等”。我國廈門大學與香港浸會大學合作進行了電感耦合等離子體(ICP)技術的研究，建立了一套實驗室研究用低功率ICP工作系統，并對氟里昂等危險廢物處理進行了初步研究。
超高壓窄脈沖液中放電產生低溫等離子體。冷等離子體處理廢水技術是一種兼具高能電子輻射、臭氧氧化和紫外光解等3種作用于一體的全新的廢水處理技術，能將含苯環有機物破壞。李勝利等用高壓毫微秒脈沖處理印染廢水，能有效地將染料大分子破壞成小分子，在處理時間足夠時，能進一步將染料分子中的芳香類物質轉化為有機酸，能有效脫除其顏色。李勁、劉愛如和E.M.VMVeldhujzen等也分別采用高壓脈沖電暈放電產生低溫等離子體處理三硝基甲苯等難生物降解廢水，對有機物效果良好。
作為新興的處理技術，上述的等離子體處理技術還不夠成熟，所使用電極和罐體價格昂貴，且運行時電極的消耗較大，導致其維護及運行價格昂貴，阻礙它的普及推廣。
微波是一種普遍存在的電磁波，處于紅外和無線電波之間，波長1cm～1m，相應頻率為30GHz～300MHz。波長在1.25cm之間的微波常用于雷達發射，而波長為12.2cm(2.45GHz)或33.3cm(990MHz)的微波用于微波爐，其余的微波則廣泛用于通信行業。
目前，我國已經把環保產業列入今后國家重點投資領域。據估計，今后10年內，我國水處理技術裝備的市場需求將達到3,000億元，用于治理工業廢水的資金投資每年不會低于300億元，治理城市污水的資金投資每年不會低于700億元。由于國情不同，我國不可能完全采用西方發達國家普遍采用的一些傳統方法來解決。面對如此巨大的水處理市場需求和如此艱巨的任務，迫切需要開展環境污染控制高新技術研究，為實現我國環境保護戰略目標和實施可持續發展戰略提供技術支撐。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種簡便易行和快速有效的微波等離子體氧化水處理方法。本方法適應國情，可持續處理印染、染料和造紙等工廠排放的污水，達到處理有機廢水或提高可生化性的目的。
本發明的工作原理是鐵質放電體與活性炭的混合物吸附有機物，通過微波激發鐵質放電體產生等離子體氧化吸附在活性炭表面的有機物，同時鐵質放電體、活性炭與有機物間產生內電解作用降解有機物，從而達到處理有機廢水的目的。并再生活性炭，保持活性炭的最佳活性。
本發明解決上述技術問題的技術方案如下本發明提供的微波等離子體氧化水處理方法是進工業廢水，通過鐵質放電體與活性炭的混合物對廢水中的有機物進行吸附；通過微波激發鐵質放電體產生等離子體，等離子體對吸附在活性炭表面的有機物進行氧化，同時鐵質放電體、活性炭與有機物間產生內電解作用降解有機物；經過氧化和降解后，使廢水達到回用或排放標準，活性炭得到再生并回復活性；將達到回用或排放標準的水進行出水；重復上述過程，完成對工業廢水的處理。
本發明提供的微波等離子體氧化水處理方法，在處理印染、染料或造紙工廠排放的工業廢水中的用途。
本發明與現有技術相比，具有以下顯著的進步其一.可利用微波激發價格便宜的易耗放電材料，產生等離子體處理樣品，同時綜合利用放電產生的副產物充分迅速有效去除有機物，使之區別于脈沖等離子體氧化等類似技術，具有運行費用低廉、維護方便的效果。
其二.對有機廢水可以無選擇地進行氧化。多種高級氧化作用可促進氧化效果。
其三.能解決光氧化法光源壽命短，維持費用高的缺點；并可提高能源利用率，使能源得以更大限度的利用，改善工業廢水的處理效果，降低運行費用。
其四.可持續、高效和較低成本處理中高濃度的的印染、染料和造紙等工廠排放的有機廢水，使之得到有效處理，徹底降解有機物或提高可生化性。
其五.有助于更新等離子氧化法的設計思想。
具體實施例方式
本發明是一種微波等離子體氧化水處理方法及其應用。
下面結合實施例對本發明作進一步說明。
一.微波等離子體氧化水處理方法具體步驟如下進工業廢水，通過鐵質放電體與活性炭的混合物對廢水中的有機物進行吸附；通過微波激發鐵質放電體產生等離子體，等離子體對吸附在活性炭表面的有機物進行氧化，同時鐵質放電體、活性炭與有機物間產生內電解作用降解有機物；經過氧化和降解后，使廢水達到回用或排放標準，活性炭得到再生并回復活性；將達到回用或排放標準的水進行出水；重復上述過程，完成對工業廢水的處理。
上述微波由微波發生器產生，其型號為2M210F，產生的微波頻率為2.45GHz，功率為0.5～5Kw連續可調。
鐵質放電體主要是選用機械加工廠中加工時剩下的可在微波作用下容易放電產生等離子體，并對廢水中的有機物進行無選擇性的氧化、降解的物質，例如具有一定粒徑的廢鐵屑以及廢鋁屑等物質，其粒徑一般為0.9～2mm。
活性炭的粒徑可采用Φ3～5×5mm。
上述由微波激發鐵質放電體產生的等離子體是一種低溫非平衡態的等離子體，與一般的穩等離子體不同，其電子溫度10000℃，而宏觀溫度在80～110℃左右，對有機物的氧化無選擇性，基本上均能發生反應。
二.微波等離子體氧化水處理方法的應用本方法在處理各種濃度的印染、染料或造紙等工廠排放的工業廢水中的用途。
權利要求
1.一種水處理方法，其特征是一種微波等離子體氧化水處理方法，具體步驟如下進工業廢水，通過鐵質放電體與活性炭的混合物對廢水中的有機物進行吸附；通過微波激發鐵質放電體產生等離子體，等離子體對吸附在活性炭表面的有機物進行氧化，同時鐵質放電體、活性炭與有機物間產生內電解作用降解有機物；經過氧化和降解后，使廢水達到回用或排放標準，活性炭得到再生并回復活性；將達到回用或排放標準的水進行出水；重復上述過程，完成對工業廢水的處理。
2.根據權利要求1所述的水處理方法，其特征在于微波由微波發生器產生，其型號為2M210F，產生的微波頻率為2.45GHz，功率為0.5～5Kw連續可調。
3.根據權利要求1所述的水處理方法，其特征在于選用機械加工廠中加工時剩下的廢鐵屑或廢鋁屑物質，作為鐵質放電體。
4.根據權利要求3所述的水處理方法，其特征在于鐵質放電體的粒徑為0.9～2mm。
5.根據權利要求1所述的水處理方法，其特征在于活性炭的粒徑為Φ3～5×5mm。
6.根據權利要求1所述的水處理方法，其特征在于等離子體是一種低溫非平衡態的等離子體，對有機物的氧化無選擇性，均能發生反應；其電子溫度為10000℃，而宏觀溫度為80～110℃。
7.一種微波等離子體氧化水處理方法，在處理印染、染料或造紙工廠排放的工業廢水中的用途。
全文摘要
本發明是一種微波等離子體氧化水處理方法及其應用。本方法的具體步驟是進工業廢水，通過鐵質放電體與活性炭的混合物對廢水中的有機物進行吸附；通過微波激發鐵質放電體產生等離子體，等離子體對吸附在活性炭表面的有機物進行氧化，同時鐵質放電體、活性炭與有機物間產生內電解作用降解有機物；經過氧化和降解后，使廢水達到回用或排放標準，活性炭得到再生并回復活性；將達到回用或排放標準的水進行出水；重復上述過程，完成對工業廢水的處理。本發明對有機廢水可以無選擇地進行氧化，多種高級氧化作用可促進氧化效果；能夠改善工業廢水的處理效果，降低運行費用。
文檔編號C02F1/28GK1785855SQ20051001967
公開日2006年6月14日 申請日期2005年10月27日 優先權日2005年10月27日
發明者曾慶福, 阮新潮, 李海燕, 楊俊 申請人:武漢科技學院