申請日2013.11.28

　　公開(公告)日2014.03.05

　　IPC分類號C02F1/78; C02F1/44

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種火花發(fā)電等離子體協(xié)同多級膜技術(shù)的廢水回用方法及系統(tǒng)。1)采用閘流管開關(guān)電源和針板式火花放電等離子體發(fā)生器為基礎(chǔ)，采用火花放電產(chǎn)生等離子體對超濾膜、反滲透膜進行改性;2)在推流式反應(yīng)器中通過活性炭吸附和微濾膜對廢水進行預(yù)處理;3)通過控制有機負荷的投加量控制待處理廢水的電導(dǎo)率，保證在火花放電模式下進行廢水處理;4)采用火花放電等離子體技術(shù)在曝包含臭氧的氧氣條件下脈沖放電產(chǎn)生等離子體與活性炭、紫外輻射協(xié)同處理廢水;5)利用超濾/反滲透雙膜技術(shù)協(xié)同等離子技術(shù)處理廢水。本發(fā)明對各類印染廢水的濁度去除率在99%以上，電導(dǎo)去除率在99%以上，COD去除率在97%以上，BOD去除率在96%以上且將膜污染程度降到最低。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種火花發(fā)電等離子體協(xié)同多級膜技術(shù)的廢水回用方法，其特征在于，

　　1)采用閘流管開關(guān)電源和針板式火花放電等離子體發(fā)生器為基礎(chǔ)，采用火花放電產(chǎn)生等離子體對超濾膜、反滲透膜進行改性;

　　2)在推流式反應(yīng)器中通過活性炭吸附和微濾膜對廢水進行預(yù)處理;

　　3)通過控制有機負荷的投加量控制待處理廢水的電導(dǎo)率，保證在火花放電模式下進行廢水處理;

　　4)采用火花放電等離子體技術(shù)在曝包含臭氧的氧氣條件下脈沖放電產(chǎn)生等離子體與活性炭、紫外輻射協(xié)同處理廢水;

　　5) 利用超濾/反滲透雙膜技術(shù)協(xié)同等離子技術(shù)處理廢水。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步，6)定期利用EDTA清洗反滲透膜。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的針板式火花放電等離子體發(fā)生器，高壓放電針電極包括16根中空不銹鋼針，?0.8mm,外圈呈橢圓狀，均勻分布12根針電極，間隔為20mm，內(nèi)圈為4根,放電針電極由板中心向兩邊遞減，左右上下均呈對稱分布，針電極處的通氣孔用不銹鋼微管?1.0mm×4.0mm制成，板電極接地;所述脈沖放電電源的峰值電壓0-25KV，脈沖頻率100-300Hz;所述針電極與板電極的間距為1.0-4.0cm。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，出水采用間歇運行方式，即產(chǎn)水10 min、空曝氣2 min。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用三廊道推流式曝氣池，以減弱廢水對多級膜的沖擊，在壓差作用下螺旋式前進，使廢水與膜充分接觸進而得到有效處理。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的廢水為印染廢水，pH值為4-10，應(yīng)用所述的方法后，濁度去除率在99%以上，電導(dǎo)去除率在99%以上，COD去除率在97%以上，BOD去除率在96%以上。

　　7.一種火花發(fā)電等離子體協(xié)同多級膜技術(shù)的廢水回用系統(tǒng)，其特征在于，它包括針板式火花放電等離子體發(fā)生器、等離子體改性多級生物膜協(xié)同等離子體技術(shù)推流式反應(yīng)器、電導(dǎo)率控制系統(tǒng);

　　所述的針板式火花放電等離子體發(fā)生器包括高壓放電針電極(6)，板電極(7)，水夾套(8)，閘流管開關(guān)高壓脈沖電源(13)、氣流計(16)，氣室(17)，氣體罐(18)，微管(19)，冷卻水(20);

　　高壓放電針電極(6)處的通氣孔由微管(19)做成，與氣室(17)相連，氣體罐(18)充有包含臭氧的氧氣，氣體順次流過氣閥、氣流計(16)、微管(19)，在高壓放電針電極(6)的針尖形成氣泡，板電極(7)接地，由水夾套(8)通入冷卻水(20);

　　所述的等離子體改性多級生物膜協(xié)同等離子體技術(shù)推流式反應(yīng)器包括中空纖維微濾膜組件(1)、液位控制器(3)、進水泵(4)、PCL控制器(5)、超濾膜(9)、反滲透膜(10)、PVC載體(21)，廢水通過進水泵(4)由進水管進入反應(yīng)器，通過液位控制器(3)控制水位，并反饋到PCL控制器(5);廢水首先經(jīng)聚偏氟乙烯中空纖維簾式微濾膜1)預(yù)處理，由曝氣池連續(xù)曝氣，利用針板式火花放電等離子體發(fā)生器曝入包含臭氧的氧氣產(chǎn)生等離子體，同時在火花放電中，從等離子體通道輻射出來的紫外光和裝置內(nèi)PVC載體(21)中的活性炭，與不斷曝入的臭氧形成臭氧/紫外輻射組合、臭氧與活性炭協(xié)同作用的高級氧化技術(shù)強化對廢水的處理;在出水泵(12)負壓抽吸作用下，廢水依次透過超濾膜(9)、反滲透膜(10);

　　所述的電導(dǎo)率控制系統(tǒng)包括采樣管(2)、所述的PCL控制器(5)、所述的出水泵(12)、電導(dǎo)儀，由采樣管(2)定時吸取水樣，由電導(dǎo)儀測定，反饋給PCL控制器(5)，另外同時對出水泵(12)的出水電導(dǎo)進行監(jiān)測。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的曝氣池為三廊道推流式曝氣池。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述的超濾膜(9)采用PSF/SPSF;所述的反滲透膜(10)采用CPA2-4040復(fù)合聚酰胺。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的針板式火花放電等離子體發(fā)生器，高壓放電針電極(6)包括16根中空不銹鋼針，?0.8mm,外圈呈橢圓狀，均勻分布12根針電極，間隔為20mm，內(nèi)圈為4根,放電針電極由板中心向兩邊遞減，左右上下均呈對稱分布，針電極處的通氣孔用不銹鋼微管?1.0mm×4.0mm制成。

　　說明書

　　火花發(fā)電等離子體協(xié)同多級膜技術(shù)的廢水回用方法及系統(tǒng)

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及火花發(fā)電等離子體協(xié)同多級膜技術(shù)的廢水回用方法及系統(tǒng)，屬于廢水處理領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　隨著染料工業(yè)的迅猛發(fā)展，其生產(chǎn)廢水已成為當前最主要的水體污染源之一，其水質(zhì)呈現(xiàn)高色度、高濃度、高COD和BOD值。印染廢水約占企業(yè)廢水總排放量的30%，一旦印染廢水排入企業(yè)的廢水處理系統(tǒng)，將使廢水處理效果降低，處理難度和處理成本增大。

　　反滲透技術(shù)具有設(shè)備投資省、能量消耗低、建設(shè)周期短等諸多優(yōu)點，利用RO技術(shù)對廢水進行回用處理作為非直接飲用水源意義深遠，而膜污染始終是制約該技術(shù)廣泛應(yīng)用的瓶頸，目前缺乏有效降低膜污染的措施。

　　應(yīng)用臭氧處理廢水也是常用的一種選擇，但是目前至少還有兩個關(guān)鍵問題需要解決:一是臭氧能耗較高，產(chǎn)率較低，使運行的成本增大;二是臭氧在水中的溶解度較低，未得到有效利用而溢出。

　　最后，單一的等離子體技術(shù)、生物膜技術(shù)或高級氧化技術(shù)處理范圍有限，綜合各種技術(shù)不僅需要克服上述各種技術(shù)問題，還需要跨領(lǐng)域的經(jīng)驗和知識。因此，目前尚缺少一種協(xié)調(diào)的組合系統(tǒng)可使各項廢水排放指標同時有效降低。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供火花發(fā)電等離子體協(xié)同多級膜技術(shù)的廢水回用方法及系統(tǒng)。

　　火花發(fā)電等離子體協(xié)同多級膜技術(shù)的廢水回用方法，

　　1)采用閘流管開關(guān)電源和針板式火花放電等離子體發(fā)生器為基礎(chǔ)，采用火花放電產(chǎn)生等離子體對超濾膜、反滲透膜進行改性;

　　2)在推流式反應(yīng)器中通過活性炭吸附和微濾膜對廢水進行預(yù)處理;

　　3)通過控制有機負荷的投加量控制待處理廢水的電導(dǎo)率，保證在火花放電模式下進行廢水處理;

　　4)采用火花放電等離子體技術(shù)在曝包含臭氧的氧氣條件下脈沖放電產(chǎn)生等離子體與活性炭、紫外輻射協(xié)同處理廢水;

　　5) 利用超濾/反滲透雙膜技術(shù)協(xié)同等離子技術(shù)處理廢水。

　　進一步，6)定期利用EDTA清洗反滲透膜。

　　優(yōu)選地，所述的針板式火花放電等離子體發(fā)生器，高壓放電針電極包括16根中空不銹鋼針，?0.8mm,外圈呈橢圓狀，均勻分布12根針電極，間隔為20mm，內(nèi)圈為4根,放電針電極由板中心向兩邊遞減，左右上下均呈對稱分布，針電極處的通氣孔用不銹鋼微管?1.0mm×4.0mm制成，板電極接地;所述脈沖放電電源的峰值電壓0-25KV，脈沖頻率100-300Hz;所述針電極與板電極的間距為1.0-4.0cm。

　　優(yōu)選地，出水采用間歇運行方式，即產(chǎn)水10 min、空曝氣2 min。

　　優(yōu)選地，采用三廊道推流式曝氣池，以減弱廢水對多級膜的沖擊，在壓差作用下螺旋式前進，使廢水與膜充分接觸進而得到有效處理。

　　所述的廢水為印染廢水，pH值為4-10，應(yīng)用所述的方法后，濁度去除率在99%以上，電導(dǎo)去除率在99%以上，COD去除率在97%以上，BOD去除率在96%以上。

　　一種火花發(fā)電等離子體協(xié)同多級膜技術(shù)的廢水回用系統(tǒng)，包括針板式火花放電等離子體發(fā)生器、等離子體改性多級生物膜協(xié)同等離子體技術(shù)推流式反應(yīng)器、電導(dǎo)率控制系統(tǒng);

　　所述的針板式火花放電等離子體發(fā)生器包括高壓放電針電極，板電極，水夾套，閘流管開關(guān)高壓脈沖電源、氣流計，氣室，氣體罐，微管，冷卻水;

　　高壓放電針電極處的通氣孔由微管做成，與氣室相連，氣體罐充有包含臭氧的氧氣，氣體順次流過氣閥、氣流計、微管，在高壓放電針電極的針尖形成氣泡，板電極接地，由水夾套通入冷卻水;

　　所述的等離子體改性多級生物膜協(xié)同等離子體技術(shù)推流式反應(yīng)器包括中空纖維微濾膜組件、液位控制器、進水泵、PCL控制器、超濾膜、反滲透膜、PVC載體，廢水通過進水泵由進水管進入反應(yīng)器，通過液位控制器控制水位，并反饋到PCL控制器;廢水首先經(jīng)聚偏氟乙烯中空纖維簾式微濾膜預(yù)處理，由曝氣池連續(xù)曝氣，利用針板式火花放電等離子體發(fā)生器曝入包含臭氧的氧氣產(chǎn)生等離子體，同時在火花放電中，從等離子體通道輻射出來的紫外光和裝置內(nèi)PVC載體中的活性炭，與不斷曝入的臭氧形成臭氧/紫外輻射組合、臭氧與活性炭協(xié)同作用的高級氧化技術(shù)強化對廢水的處理;在出水泵負壓抽吸作用下，廢水依次透過超濾膜、反滲透膜;

　　所述的電導(dǎo)率控制系統(tǒng)包括采樣管、所述的PCL控制器、所述的出水泵、電導(dǎo)儀，由采樣管定時吸取水樣，由電導(dǎo)儀測定，反饋給PCL控制器，另外同時對出水泵的出水電導(dǎo)進行監(jiān)測。

　　優(yōu)選地，所述的曝氣池為三廊道推流式曝氣池。

　　優(yōu)選地，所述的超濾膜采用PSF/SPSF;所述的反滲透膜采用CPA2-4040復(fù)合聚酰胺。

　　優(yōu)選地，所述的針板式火花放電等離子體發(fā)生器，高壓放電針電極包括16根中空不銹鋼針，?0.8mm,外圈呈橢圓狀，均勻分布12根針電極，間隔為20mm，內(nèi)圈為4根,放電針電極由板中心向兩邊遞減，左右上下均呈對稱分布，針電極 處的通氣孔用不銹鋼微管?1.0mm×4.0mm制成。

　　本發(fā)明具有的有益效益，依靠火花放電產(chǎn)生等離子體協(xié)同微濾/超濾/反滲透多級膜技術(shù)降解污染物質(zhì)，同時使用膜分離技術(shù)、等離子體技術(shù)以及高級氧化技術(shù)處理廢水，對各類印染廢水的濁度去除率在99%以上，電導(dǎo)去除率在99%以上，COD去除率在97%以上，BOD去除率在96%以上，并且都達到印染廢水回用指標。且將膜污染程度降到最低，幾乎不產(chǎn)生二次污染，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益和良好的環(huán)境效益。