脉冲电晕放电处理焦化废水的研究_何正浩

新技术新设备新仪器脉冲电晕放电处理焦化废水的研究StudyonthePulsedCoronaDischargeintheTreatmentofWastewaterinCokingPlant何正浩1,邵瑰玮1,王万林1,李劲1,李胜利1,杨怀远2,张瑜2,杜建敏2(1.华中科技大学,武汉430074;2.武汉钢铁集团公司,武汉430083)摘要焦化废水中的难降解有机酚、氰化物等不仅很难被活性污泥法完全降解,而且会引起活性污泥中好氧微生物的休克甚至死亡。针对这一问题,采用脉冲电晕放电非平衡等离子体技术对焦化废水进行处理,研究结果表明,焦化废水中的有机物酚、氰化物可以被有效地降解,为后续活性污泥法处理创造了有利条件,使焦化废水的排放污染得到有效降低。AbstractInthetreatmentofdistilledammoniacokingwastewatertheexcessivecontentofrefractoryorganicsofhydrozybenzeneandprussiatewouldbringoninactivityofaerobicbacteriainactivatedsludgeandresultinpoortreat-mentefficiency.Inthispaperthedistilledammoniacokingwastewaterispre-treatedbypulsedcoronadischarge.Theresultshowthatthehydroxybenzeneandprussiateinthecokingwastewaterarereduedeffectively.关键词脉冲电晕放电焦化废水降解Keywordspulsedcoronadischargecokingwastewaterreduction中图分类号TM836文献标识码A0引言近年来,将脉冲电晕放电等离子体技术应用于废气废水治理,已受到国内外重视和研究,并在某些领域取得可喜进展和成果[1～5]。但脉冲电晕放电用于焦化废水的治理研究报道还很少见。焦化生产是钢铁工业必不可少的生产工艺过程,但焦化生产工艺过程中不可避免要产生焦化废水。我国钢铁工业焦化厂的生产用水量很大,一个年产300万t焦碳的焦化厂,每年焦化废水的排放量约为4600万t。焦化废水成分复杂,含有氰化物、氨氮、难降解的大分子有机物等多种污染物,对环境的危害极大[6]。至今,国际国内对焦化废水的处理还没有一个很好的方法[6]。目前,处理焦化废水多采用具有一定效果的活性污泥法。由于焦化废水中的难降解有机物酚、氰化物及氨氮等很难被活性污泥法完全降解,并且它们的浓度过高时,会引起活性污泥中好氧微生物的休克甚至死亡,给废水处理效果带来很大影响,使排放往往超标[7～8]。基于我们在前一阶段脉冲放电水处理研究取得的进展和成果,本文中将脉冲电晕放电技术应用于焦化废水的治理研究,取得初步成效。1实验装置和试验方法脉冲电晕放电处理焦化废水是以喷雾中的纳秒脉冲电晕放电进行研究的。实验装置及流程见图1。1.电晕线正电极;2.电晕线接地极;3.焦化废水水泵;4.焦化废水输送水管;5.焦化废水喷头;6.焦化废水集水槽;7.放电处理室;8.处理水排出口图1实验装置示意图在图1中,放电处理室7内部空间为1m×1m,其中布置有多组线—线电晕电极,每组线—线电极间距为35mm。实验开始时,在水槽6中待处理的焦化废水经水泵3和水管4输送到放电处理室上部的焦化废水喷头5,以雾状向下面的多组线—线电极空间喷淋,施加在多组线—线电极上的正纳秒极脉冲高压使线—线电极空间产生脉冲电晕放电,气雾状的焦化废水便得到处理。实验中所用的正脉冲电压的脉宽为200ns,脉冲前沿上升时间为50ns,脉冲频率为50Hz,脉冲峰值最大为50kV。2脉冲放电处理焦化废水的依据从化学角度看,脉冲电晕放电处理焦化废水的依据是等离子体的化学反应过程。等离子体空间富集的离子、电子、激发态的原子、分子和自由基,提供·29·2003年4月高电压技术第29卷第4期DOI:10.13336/j.1003-6520.hve.2003.04.012了极活泼的反应性物种。这些活性物种在通常的化学反应中不易得到,但在等离子态却可持续地产生,而且是靠电子动能激发的,从而产生高活性物种。如:H2O→OH·+H·O2→2O·C6H6→C6H5·+H·R1R2→R1·+R2·式中R表示链烃。产生的这一类高活性物种在放电化学过程中起着特别重要的作用,从而使并行地进行多种化学过程成为可能,如激发分子解离、离子分子反应、激发能传递、慢电子溶剂化以及它们之间也发生反应等。焦化废水喷雾中的纳秒脉冲电晕放电所产生的非平衡等离子体,因为脉宽小,脉冲前沿上升时间短,其能量基本上不消耗在对