利用介質阻擋放電等離子體技術處理含氰電鍍廢水的方法與流程

本發明屬于環境污染控制領域，涉及一種電鍍領域中含氰化氫(HCN)廢水的等離子處理技術，尤其涉及一種利用介質阻擋放電等離子體技術處理含氰電鍍廢水的方法。

背景技術：

HCN氰化氫(HCN)為劇毒物質，它的毒性是CO的35倍，其中毒機理主要是氰基(CN^-)在人體內容易與細胞線粒體內的氧化型細胞色素氧化酶中的Fe³⁺結合，從而阻止Fe³⁺的還原，使細胞組織不能利用氧而產生細胞內室息性缺氧，由于HCN的強毒性，使得HCN的排放濃度限制越來越高，因此，對HCN的凈化與污染治理勢在必行。

低溫等離子體技術是近幾十年發展起來的一種新型的污染治理技術，該技術可以在高電壓下使背景氣體電離，產生大量的高能電子、臭氧以及一些具有強氧化能力的自由基團，可以將各種污染物進行深度氧化去除。介質阻擋放電(Dielectric Barrier Discharge(DBD))技術，是低溫等離子體技術中一種重要的放電形式，在大氣污染控制領域有著大量的研究與應用。由于該技術具有水力停留時間短、效率高且無二次污染的特點，是水處理領域中一種新興的污染治理技術，在未來的環保產業中將具有廣闊的應用前景。

通過對現有專利文獻的檢索發現，關于等離子體處理含氰廢水的研究幾乎沒有，此外，本發明將含氰電鍍廢水作為接地極的做法，在現有的專利中更是沒有的。因此，利用本發明將低溫等離子體技術應用于含氰電鍍廢水處理領域，彌補了這方面研究的空白。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對DBD技術在含氰電鍍廢水處理領域的技術空白，提出了一種利用介質阻擋放電等離子體技術處理含氰電鍍廢水的方法。該方法包括含氰電鍍廢水收集-DBD反應器氧化處理-二次凈化裝置-廢水排放等一系列過程。在DBD反應器內含氰物質被徹底氧化為N₂、CO₂和H₂O，實現污染物的徹底凈化處理。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種利用介質阻擋放電等離子體技術處理含氰電鍍廢水的方法，所述方法包括如下步驟：

S1、含氰電鍍廢水進入線-管式DBD反應器進行反應處理；所述線-管式DBD反應器以含氰電鍍廢水作為接地極，以金屬棒作為高壓電極；

S2、處理后的尾氣及出水進入二次凈化裝置進行凈化處理。

優選的，所述線-管式DBD反應器包括曝氣設備1、高壓電極2，以及相嵌套的內介質管7和外介質管8；所述高壓電極2設于內介質管7內反應器中軸線上，并與高壓電源相連；所述曝氣設備1設于內介質管7底部(內介質管與曝氣設備是一體的，含氧氣體在氣體放電空間被氧化形成的強氧化基團由曝氣設備以小氣泡的形式被鼓入外層液相空間。)；所述內介質管7內表面與高壓電極2外表面圍成了氣體放電空間，所述氣體放電空間的進氣口4與富氧氣體供應裝置相連通；所述內介質管7外表面與外介質管8內表面圍成了外層液相空間，所述外層液相空間設有含氰電鍍廢水進水口6和處理出水口5。

優選的，所述內介質管7、外介質管8的介質材料均選用石英、剛玉或者有機玻璃。

優選的，所述高壓電源為高壓交流電源或高壓脈沖電源，電壓范圍為5～30kV，中心頻率為5～15kHz。更優選為10kHz。

優選的，所述線-管式DBD反應器適用的氣氛為富氧氣氛，該富氧氣氛的氧氣含量范圍為70～100％。

優選的，所述線-管式DBD反應器通入的富氧氣氛的濕度范圍為10～100％RH。

優選的，所述線-管式DBD反應器的放電長度通過改變反應器內含氰電鍍廢水體積、高壓電極2長度來調節。

優選的，所述金屬棒選用直徑為1.5～5mm的鎢棒。

優選的，所述二次凈化裝置為含過渡金屬氧化物催化劑(如錳，鎳和鈦)的流動床反應器裝置。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

a)將低溫等離子體技術應用于含氰電鍍廢水處理領域，彌補了這方面研究的空白；

b)利用DBD技術的超強氧化能力將劇毒的含氰污染物進行了深度氧化處理，且沒有產生二次污染。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為線-管式DBD反應器結構示意圖；

其中，1為曝氣設備，2為高壓電極，3為接地極，4為進氣口，5為處理出水口，6為進水口，7為內介質管，8為外介質管。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干調整和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。

實施例

本實施例涉及一種利用介質阻擋放電等離子體技術處理含氰電鍍廢水的方法；該方法包括含氰電鍍廢水收集-DBD反應器氧化處理-二次凈化裝置-廢水排放等一系列過程。

其中，所使用的線-管式DBD反應器如圖1中所示，所述的線-管式DBD反應器由內、外兩層介內質管7、外介質管8組成，內介質管7與高壓電極2圍成了氣體放電空間，內介質管7與外介質管8圍成了外層液相空間。氣、液兩個空間被底部的曝氣平板(曝氣設備1)所阻隔，使氣相空間中的氣體可以均勻、分散地進入外層液相空間中。

工作時，含氰廢水由圖1中反應器下部的進水口6流入外層液相空間；富氧氣體由進氣口4進入DBD反應裝置(內層氣體空間，也稱氣相空間)，在該區域中氧氣被氧化為O₃、超氧自由基等，水份被氧化為羥基自由基(^·OH)，而后這些強氧化基團由曝氣設備1進入外層液相空間，液相中的含氰污染物被高能電子、O₃、超氧自由基以及^·OH氧化為N₂、CO₂和H₂O，同時液相做為接地極3，在其表面一定范圍內也會發生放電反應，使一部分水分子被電離，實現污染物的進一步氧化降解。尾氣和出水由處理出水口5(同時也是尾氣出氣口)進入二次凈化裝置(含過渡金屬氧化物催化劑(如錳，鎳和鈦)的流動床反應器裝置)，此時，尾氣和出水中殘留的O₃經過二次凈化裝置被分解消耗。

上述線-管式DBD反應器中，

外介質管8采用壁厚1.5-5mm的介質管，介質材料為石英、剛玉或者有機玻璃；

外電極(低壓電極/接地極3)采用含氰廢水作為接地極；

內電極(高壓電極2)采用直徑為1.5-5mm的金屬鎢棒，將其固定于反應器的中軸線上，并與高壓電源相連接。

內介質管7采用壁厚1.5-5mm的石英玻璃介質管；介質材料為可選用剛玉或者有機玻璃；

所述反應器的供電電源為高壓交流電源或高壓脈沖電源，電壓范圍為5-30kV，中心頻率為10kHz。根據具體污染源可適當調節所用電壓。

所使用背景氣體(富氧氣氛)的含氧量范圍為70-100％，根據具體情況，可對含氧量做適當調整。

所述反應器通入氣氛的濕度范圍為10-100％RH。

所述反應器的放電長度由改變電鍍污水體積、內部高壓電極長度來調節。

與以往金屬為低壓電極(接地極)不同的是，本發現涉及的DBD反應器由可導電的電鍍廢水為接地極，富氧氣體作為氧化基團的主要來源，由反應器上部的進氣口進去內層氣體空間，當高壓電極接入一定電壓后，在廢水和高壓電極之間就會發生放電作用，使得內層氣體空間中的富氧氣體分子以及液相空間與內層介質管接觸的表層廢水被電離。

本實施例的利用介質阻擋放電等離子體技術處理含氰電鍍廢水的具體的實施方法為：首先對含氰電鍍廢水進行統一收集，而后進入DBD反應器進行氧化處理。含氧氣體由線-管式DBD反應器的進氣口進入在內層氣體空間區域中氧氣被氧化為O₃、超氧自由基等，水份被氧化為羥基自由基(^·OH)，而后這些強氧化基團由曝氣設備以小氣泡的形式被鼓入進外層液相空間。外層液相空間中的含氰廢水由反應器下部的進水口流入反應器，液相中的含氰污染物分子被高能電子、O₃、超氧自由基以及^·OH氧化為N₂、CO₂和H₂O，同時含氰電鍍廢水作為接地極，在其表面一定范圍內也會產生均勻、散漫的絲狀流光放電反應，使一部分水分子被電離，實現污染物的進一步氧化降解。該污水經過幾次循環降解之后，由出水/出氣口進入二次凈化裝置，該二次凈化裝置中實現自由基的淬滅以及臭氧的分解，而后處理過的中水排水市政污水處理廠進行后續處理。

本實施例處理含氰離子濃度在100mg/L以下以及COD在400mg/L以下的含氰電鍍廢水，出水中氰離子濃度均低于0.01mg/L，COD均低于15mg/L。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。