專利名稱:一種實驗室廢水處理方法及裝置的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種廢水處理的方法,具體涉及一種實驗室廢水處理的方法及 裝置。
背景技術:
由于實驗室廢水成分復雜,種類繁多,廢水量也無規(guī)律,導致用常規(guī)的技 術來處理實驗室廢水難度很大;并且在實驗室廢水建設中,作為精密的科研單 位,必須考慮周邊環(huán)境的相互協(xié)調(diào)。因此,實驗室廢水處理機的開發(fā)勢在必行。 從2005年開始,實驗室排放的廢水也納入管理范圍。目前,有些廠家開發(fā)了 相關的實驗室廢水處理裝置,采用的是工程廢水處理方面的技術,由于實驗室 廢水成本復雜,設備空間小,很難真正滿足科研單位的需要。目前實驗室廢水 處理機普遍采用pH計控制廢水的pH值,由于廢水量少,pH探頭控制的滯后 性,會導致控制系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)錯誤。另外,現(xiàn)有的設備通常使用常規(guī)氧化法處 理有機物,處理效率僅30%左右,并且藥劑量大。此外,在已有的實驗室廢水 處理設備中,很少對實驗室污泥進行處理,原因是污泥量少,找不到合適的簡 單的方法來處理這些污泥。但這些污泥毒性較大,特別是含重金屬的污泥,如 果直接排放,等于實驗室廢水處理機的重金屬并沒有得到處理。
李保標等人發(fā)明的"綜合廢水處理機"(中國發(fā)明專利申請公開說明書 CN101041536A)中利用沉淀,氧化,活性炭過濾和反滲透等技術進行實驗室 廢水的處理,但對沉淀的污泥并未進行處理,還存在活性炭容易飽和,在pH 控制系統(tǒng)中常常需要對pH探頭進行校正等問題。在其使用的反滲透技術中, 壓力大,動力消耗大,且反滲透膜需要經(jīng)常更換,對反滲透膜濃縮的廢水也沒 法合理有效的處理措施。
發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有實驗室廢水處理方法所存在的上述缺陷,本發(fā)明的首要目的是 提供一種實驗室廢水處理方法。
本發(fā)明的另一 目的實現(xiàn)上述方法的實驗室廢水處理裝置。上述方法及裝置可用于包括有機化工實驗室,制藥實驗室,疾控中心實驗 室,醫(yī)療機構實驗室,藥檢所實驗室等實驗室機構的廢水處理。 本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)
一種實驗室廢水處理方法,是將實驗室廢水依次經(jīng)過內(nèi)電解、微電解和生 物吸附的處理,處理的過程伴隨曝氣;并對廢水處理過程產(chǎn)生的污泥進行干化 處理,所述干化處理是利用曝氣過程中產(chǎn)生的氣體將污泥吹干。
為更好實現(xiàn)上述方法
所述內(nèi)電解所使用的內(nèi)電解材料優(yōu)選主要由鐵、碳、碳酸鈣和鎂組成,碳
粉與鐵粉比例在(L5 2.5): 1,這兩種組分占總個電解材料的50% 80%;
一般碳酸鈣的量是按照統(tǒng)計中廢水中含的酸的數(shù)量而定的,也即根據(jù)加藥的周
期,算出可能排放的總酸量,再乘以0.6的系數(shù)。
所述內(nèi)電解材料還可以包括微量的鎳、銅、鋅、鈦和鋯中的任一種或兩種 以上的混合物,加入量是根據(jù)廢水的性質(zhì)而設定的, 一般加量在1%左右。 所述電解材料優(yōu)選使用下述的方法制備,即是將各種組分按上述比例磨成
粉狀,粒度在200目以下,然后加入交聯(lián)劑(優(yōu)選聚苯乙烯),制成粒度為0.1 0.63mm的圓形顆粒。交聯(lián)劑的用量優(yōu)選為內(nèi)電解材料總重量的3 5%。電解 材料烘干密閉保存,反應時間優(yōu)選為2 4小時。如上所述,此過程伴隨曝氣, 曝氣可以促進內(nèi)電解反應,也可以起攪拌作用。
在微電解步驟中,所述微電解的工作電壓一般為2 6v,催化電極優(yōu)選是 釕鈦網(wǎng)或釕鈦銥網(wǎng)。
在生物吸附步驟中,優(yōu)選是使用以多孔纖維素醚為主的填料進行吸附。 本發(fā)明還提供了一種實驗室廢水處理裝置,包括電控系統(tǒng)和廢水處理單 元,所述廢水處理單元包括依前后依次連接的集水池、內(nèi)電解池、微電解池、 生物吸附池和沉淀池;所述內(nèi)電解池、微電解池和生物吸附池中設有曝氣系統(tǒng); 還設有污泥過濾池,污泥過濾池與沉淀池之間通過自動控制的污泥泵送系統(tǒng)連 接,所述內(nèi)電解池、微電解池和生物吸附池產(chǎn)生的氣體的出口設置在污泥過濾 池內(nèi)。
所述污泥過濾池優(yōu)選位于廢水處理單元之上,這種位置設置更便于廢水處 理單元因曝氣而產(chǎn)生的氣體用于吹干污泥過濾池中污泥。
廢水處理單元在沉淀池之后還可設有殺菌池,優(yōu)選使用臭氧殺菌的方式進行殺菌,之后還可設置一清水池,用于處理后廢水的稀釋。
利用本發(fā)明實驗室廢水的處理裝置處理廢水的基本原理如下 實驗室廢水首先通過內(nèi)電解池,廢水的酸與催化材料立即形成無數(shù)微電 池,在電池反應中,廢水中的酸被消耗,從而使得pH能自行調(diào)整到6左右, 同時在電池反應中,把有機物污染物迸行分解成簡單的低分子易降解有機物和 二氧化碳等;在微電解池中,經(jīng)過低壓催化電解的催化作用, 一些結(jié)構非常穩(wěn)
定的有機物,比如含二噁英,多環(huán)有機物,多氯取代物等,被徹底電解成小分 子化合物,比如小分子有機物,二氧化碳,硫酸鹽等,從而能夠降低廢水的
COD;生物吸附池可以實現(xiàn)有機物的快速處理,從而減少設備空間,當有機 物濃度較高時,有機物的清除以吸附為主;本發(fā)明的污泥過濾池設計為一種污 泥干化系統(tǒng),通過壓力變送器,當沉淀池壓力變大時,給污泥泵一個信號,這 時啟動污泥泵,把污泥打到過濾系統(tǒng),在過濾系統(tǒng)中,由于曝氣中多余的氧氣 和其他氣體與污泥的換熱,使污泥的失水較快,干化的污泥隨濾布一起作為固 體垃圾處理。
本發(fā)明的方法及其裝置與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果.-
(1) 本發(fā)明的方法可以針對不同pH的廢水進行自動處理,而不會出現(xiàn) 目前使用的用pH計來加酸加堿的技術中的滯后現(xiàn)象和探頭鈍化或者無法顯示 現(xiàn)象。在實驗室廢水中,pH的變化范圍很大,有時酸的濃度會達到5%或者更 高(比如礦產(chǎn)實驗室),普通的pH計無法讀出pH在零以下的讀數(shù),且在高濃 度酸情況下,探頭很容易鈍化。pH計另一個缺點是需要經(jīng)常校正,這樣導致 管理不方便。用pH計控制酸堿中和技術上,在工程上已普遍使用,但在實驗 室廢水處理機中,卻使用起來極其不方便。例如,在酸堿中和處理過程中,如 果廢水量少,由于控制的滯后,在達到需要的酸堿度后,加藥系統(tǒng)管道中還有 部分酸或者堿,導致加藥量過多的假象。系統(tǒng)會馬上啟用相反的堿或者酸,形 成惡性循環(huán),造成藥劑的浪費,并產(chǎn)生額外的排廢負擔。而在本系統(tǒng)談到的 pH中和技術,在酸性情況下,發(fā)生內(nèi)電解反應,自動耗掉酸。在堿性情況下, 反應很慢,對藥劑幾乎不消耗。真正能夠達到實驗室廢水中和處理的效果。
(2) 本發(fā)明的微電解技術,工業(yè)領域由于投資成本太高無法使用。但在 實驗室廢水中,用戶都能接受。該技術對于再復雜的有機廢水,有機金屬廢水 都能處理,并且能把COD降到很低。(3) 本發(fā)明的生物吸附池中,利用的是纖維素醚填料,其既可以起吸附 作用,又可以起生物降COD的效果。在COD濃度較高時,吸附性能可以把 有機物快速吸附,使廢水達標。當COD濃度較低時,生物技術為主,把吸附 的有機物慢慢分解,就象牛吃草的"反芻" 一樣。在本發(fā)明使用的纖維素醚, 對生物的醚有很好的親和作用,使得生物膜很厚,同時可以起到好氧,缺氧, 厭氧的效果。
(4) 本發(fā)明提到的污泥處理技術,充分利用攪拌和曝氣過程釋放的氣體 的能量,使污泥得到干化。
圖1為本發(fā)明一種優(yōu)選地處理有機實驗室廢水時的工藝流程圖。 圖2是本發(fā)明的有機實驗室廢水處理裝置的外形結(jié)構示意圖。 圖3為本發(fā)明廢水處理單元中各處理池的平面布置圖。
其中主要的附圖標記如下
1- 觸摸屏控制箱
2- 污泥過濾池
3- 溢流孔
4- 廢水處理單元
5- 排氣孔
6- 泵柜
7- 集水池
8- 內(nèi)電解池
9- 微電解池
10- 生物吸附池
11- 沉淀池
12- 殺菌池
13- 清水池
61- 提升泵
62- 反沖洗泵
63- 污泥泵。
具體實施方式
以下為本發(fā)明優(yōu)選的實施例,以助于進一步理解本發(fā)明,但本發(fā)明的實施 方式不限于此。
圖1是本發(fā)明的方法在處理有機實驗室廢水時的一種優(yōu)選的工藝流程圖。
如圖所示,實驗室廢水流入集水池7,通過液位控制開關,把實驗室廢水通過 提升泵6把廢水抽到廢水處理單元4,依次經(jīng)過內(nèi)電解池8、微電解池9和生 物吸附池10的處理,處理的過程伴隨曝氣;經(jīng)上述處理的廢水進入沉淀池11 進行沉淀,形成污泥層。經(jīng)過在沉淀池11的沉淀后,廢水再經(jīng)過殺菌池12的 消毒,達標的廢水經(jīng)出口排出。
對沉淀池11中產(chǎn)生的污泥的干化處理,通過壓力變送器的控制,當沉淀 池11壓力變大時,給污泥泵一個信號,這時啟動污泥泵,把污泥打到污泥過 濾系統(tǒng)2,在污泥過濾系統(tǒng)2中,來自曝氣過程中多余的氧氣和其他氣體對污 泥進行吹干,使污泥的失水較快,干化的污泥隨濾布一起作為固體垃圾定期處 理。
圖2示出了實現(xiàn)上述工藝的一種具體裝置的外形圖。該裝置設置為一方形 結(jié)構,占地面積小,可以放在實驗底層的樓梯間下,也可以放在地下室,或者 埋在地底下。如圖所示,該裝置頂部設置有一個觸摸屏控制箱1,采用PLC 自動控制。污泥過濾池2設置在裝置的頂層,排氣孔5位于整個裝置的頂端。 其下為廢水處理單元4,交界處設有一個溢流孔3,裝置的泵送系統(tǒng)集中收納 在泵柜6中。
廢水處理單元4的平面布置如圖3所示。廢水處理單元4的中間為生物吸 附池10。集水池7,內(nèi)電解池8和微電解池9,位于生物吸附池10的一側(cè), 集水池7經(jīng)由提升泵61與內(nèi)電解池8連通,內(nèi)電解池8、電解池9、生物吸附 池10依次連通;沉淀池ll,殺菌池12和清水池13依次連通,位于生物吸附 池10的另一側(cè),生物吸附池10與沉淀池11連通。生物吸附池10還連有一個 反沖洗泵62,沉淀池11經(jīng)由污泥泵63與污泥沉淀池2連通。
利用本發(fā)明的裝置處理廢水時,廢水首先進入集水池7,當集水池7的液 位達到設定的高位時,通過浮球控制開關或者壓力變送器開關,控制提升泵 61的開啟,把廢水抽到內(nèi)電解池8中,并使廢水逆流通過內(nèi)電解池8,然后流 到微電解池9中,在微電解池9中充分反應后,通過自流流到生物吸附池10. 其中內(nèi)電解池8,微電解池9和生物吸附池10都需要曝氣,利用這些排出的氣體吹污泥過濾單元2的污泥,使污泥干化。生物吸附池10中設有壓力控制
開關,當廢水阻力增加時,自動開啟反沖洗泵62,生物吸附池10的廢水通過
自流到沉淀池ll,使污泥得到沉淀,從沉淀池ll中設立了虹吸控制系統(tǒng)或者
壓力變送器,當污泥增加到一定量時,壓力增加,這時污泥泵63開啟,把污 泥打到污泥過濾池2。沉淀池11的上清液自流到殺菌池12。殺菌后的水經(jīng)過 清水池13排到下水道。
裝置中的污泥過濾池2的結(jié)構主要是包括由支撐網(wǎng)及支架支撐的過濾網(wǎng) (濾網(wǎng)上可附有濾布),從沉淀池ll泵送的污泥置于過濾網(wǎng)上,底部廢水處理 單元4曝氣過程產(chǎn)生的氣體透過過濾網(wǎng)的空隙作用于污泥,過程中產(chǎn)生的液體 通過出水管路流入到生物吸附池10中。污泥干化后,連同濾布一起作為固體 垃圾處理掉。
實施例l
1、 目標廢水
處理廢水為進出口檢驗局實驗過程產(chǎn)生的廢水,廢水處理量為2噸/天。 進水COD變化很大,在100 8000mg/L之間,pH變化范圍是0 7。廢水的 主要成分為有機物,并含微量有機鉛,錳,銅,鋅,鉻等。
2、 工藝參數(shù)
使用如圖2和圖3所示的裝置,具體的工藝參數(shù)如下
(1) 污泥過濾池2:厚度為10cm,每次處理量按1 3個月來設計。
(2) 集水池7:在集水池中設置高液位和低液位,高液^:離地面700mm, 低液位離地面100mm,采用壓力變送控制系統(tǒng)控制。當水位在高液位時,自 動開啟提升泵和曝氣泵。當在低液位時,停止提升泵和曝氣泵。
(3) 內(nèi)電解池8:
電解材料是由碳酸鈣,鐵粉,碳粉,磷酸鎂鹽,銅粉和二氧化鈦粉組成,
其中各組分的比例分別為20%, 50%, 25%, 4.4%, 0.3%, 0.3%。
電解材料的制備方法將碳酸鈣,鐵粉,碳粉,磷酸鎂鹽,銅粉,二氧化
鈦粉按比例磨成粉狀,粒度在200目以下,然后加入4%電解材料重量的聚苯 乙烯作為交聯(lián)劑,制成粒度為0.1 0.63mm的圓形顆粒。
電解條件在酸性條件下,發(fā)生電池反應,生成無數(shù)的原電池,使得有機此外,在內(nèi)電解池中按每月補充5kg碳酸鹽,水力停留時間為2小時。
(4) 微電解池9:
電極釕鈦電極,用穩(wěn)流電壓3v,反應時間為3小時。 生物吸附池10: 填料多孔纖維素醚。
(5) 殺菌池12:使用臭氧殺菌裝置通過延時開關進行控制。 3、廢水處理的效果
從檢測結(jié)果可以看出,該方法可以耐廢水負荷沖擊,出水能穩(wěn)定達標。
、目進水內(nèi)電解出水微電解池出生物吸附池出水
CODCrCODCr水CODCrCODCr
運行時flK(mg/1)(mg/1)(mg/l)(mg/1)
i天3002065012
2天2089140026048
3天54237313032
10天7994491236352
ll天102854312
12天56438125842
l月4103218816
2月2001767015
3月2531787215
實施例2 1、目標廢水
在二噁英研究室中,不定期會排放一些含二噁英廢水,該廢水毒性很強,
幾乎沒法生化,很難被氧化。二噁英含量在2 2000嗎/L, CODo在100mg/L 左右,pH在弱酸性。 2、工藝參數(shù)
使用如圖2和圖3所示的裝置,具體的工藝參數(shù)如下-
(1) 污泥過濾池2:同實施例1 。
(2) 集水池7:同實施例1。(3) 內(nèi)電解池8:同實施例l。
電解材料碳酸鈣(2%),鐵粉(60%),碳粉(28%),磷酸鎂鹽(3%), 聚苯乙烯(4%), 二氧化鈦(3%)。
電解材料的制備方法將碳酸鈣,鐵粉,碳粉,磷酸鎂鹽,銅粉,二氧化
鈦粉按比例磨成粉狀,粒度在200目以下,然后加入4%電解材料重量的聚苯 乙烯作為交聯(lián)劑,制成粒度為0.1 0.63mm的圓形顆粒。 電解條件在pH為4左右進行原電池反應。
(4) 微電解池9:
電極電解條件,在釕鈦銥催化電極的作用下,電壓控制在3V,電流在
io毫安條件下,進行電解。
(5) 生物吸附池10: 填料多孔纖維素醚。
(6) 殺菌池12:使用臭氧殺菌裝置通過延時開關進行控制。 3、廢水處理的效果
在排放中幾乎無法檢測出二噁英。這是由于通過多維催化內(nèi)電解和催化微 電解,可以把打破大部分二噁英分子結(jié)構,再通過生物吸附作用,剩余的二噁 英被吸附,再在其他碳源的共作用下,被生化,使得二噁英被處理。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式,但本發(fā)明的實施方式并不受上述實 施例的限制,其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、 替代、組合、簡化,均應為等效的置換方式,都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1、一種實驗室廢水處理方法,其特征在于是將實驗室廢水依次經(jīng)過內(nèi)電解、微電解和生物吸附的處理,處理的過程伴隨曝氣;并對廢水處理過程產(chǎn)生的污泥進行干化處理,所述干化處理是利用曝氣過程中產(chǎn)生的氣體將污泥吹干。
2、 根據(jù)權利要求1所述的實驗室廢水處理方法,其特征在于所述內(nèi)電 解所使用的內(nèi)電解材料主要由鐵、碳、碳酸鈣和鎂組成。
3、 根據(jù)權利要求2所述的所述的實驗室廢水處理方法,其特征在于所 述內(nèi)電解材料還包括鎳、銅、鋅、鈦和鋯中的任一種或兩種以上的混合物。
4、 根據(jù)權利要求2或3所述的實驗室廢水處理方法,其特征在于所述 內(nèi)電解材料由如下方法制得將各種組分磨成粉狀,粒度在200目以下,然后加入交聯(lián)劑,制成粒度為0.1 0.63mm的圓形顆粒。
5、 根據(jù)權利要求4所述的實驗室廢水處理方法,其特征在于所述交聯(lián) 劑為聚苯乙烯,所述交聯(lián)劑的用量為內(nèi)電解材料總重量的3 5%。
6、 根據(jù)權利要求1所述的實驗室廢水處理方法,其特征在于所述微電 解的工作電壓為2 6v,催化電極是釕鈦網(wǎng)或釕鈦銥網(wǎng)。
7、 根據(jù)權利要求1所述的實驗室廢水處理方法,其特征在于所述生物 吸附是使用以多孔纖維素醚為主的填料進行吸附。
8、 一種實驗室廢水處理裝置,包括電控系統(tǒng)和廢水處理單元,其特征在于所述廢水處理單元包括前后依次連接的集水池、內(nèi)電解池、微電解池、生 物吸附池和沉淀池,所述內(nèi)電解池、微電解池和生物吸附池中設有曝氣系統(tǒng); 還設有污泥過濾池,污泥過濾池與沉淀池之間通過自動控制的污泥泵送系統(tǒng)連 接,所述內(nèi)電解池、微電解池和生物吸附池產(chǎn)生的氣體的出口設置在污泥過濾 池內(nèi)。
9、 根據(jù)權利要求8所述的實驗室廢水處理裝置,其特征在于所述污泥 過濾池位于廢水處理單元之上。
10、 根據(jù)權利要求S所述的實驗室廢水處理裝置,其特征在于所述裝置 在沉淀池之后還設有殺菌池。
全文摘要
本發(fā)明涉及實驗室廢水的處理,具體公開了一種實驗室廢水處理方法及裝置。該方法是將實驗室廢水依次經(jīng)過內(nèi)電解、微電解和生物吸附的處理,處理的過程伴隨曝氣;并對廢水處理過程產(chǎn)生的污泥進行干化處理,所述干化處理是利用曝氣過程中產(chǎn)生的氣體將污泥吹干。裝置包括電控系統(tǒng)和廢水處理單元,所述廢水處理單元包括依前后依次連接的內(nèi)電解池、微電解池、生物吸附池和沉淀池,所述內(nèi)電解池、微電解池和生物吸附池中設有曝氣系統(tǒng);此外,設置污泥過濾池用于處理污泥。本發(fā)明的方法及裝置可以廣泛用于各類有機化工實驗室廢水的處理。
文檔編號C02F9/14GK101659504SQ20091019220
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權日2009年9月9日
發(fā)明者周建華, 周瑞興, 王瑞敏, 超 羅, 黃少斌 申請人:周瑞興