CN101659504A - 一种实验室废水处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及实验室废水的处理，具体公开了一种实验室废水处理方法及装置。该方法是将实验室废水依次经过内电解、微电解和生物吸附的处理，处理的过程伴随曝气；并对废水处理过程产生的污泥进行干化处理，所述干化处理是利用曝气过程中产生的气体将污泥吹干。装置包括电控系统和废水处理单元，所述废水处理单元包括依前后依次连接的内电解池、微电解池、生物吸附池和沉淀池，所述内电解池、微电解池和生物吸附池中设有曝气系统；此外，设置污泥过滤池用于处理污泥。本发明的方法及装置可以广泛用于各类有机化工实验室废水的处理。

Description

一种实验室废水处理方法及装置

技术领域

本发明涉及一种废水处理的方法，具体涉及一种实验室废水处理的方法及装置。

背景技术

由于实验室废水成分复杂，种类繁多，废水量也无规律，导致用常规的技术来处理实验室废水难度很大；并且在实验室废水建设中，作为精密的科研单位，必须考虑周边环境的相互协调。因此，实验室废水处理机的开发势在必行。从2005年开始，实验室排放的废水也纳入管理范围。目前，有些厂家开发了相关的实验室废水处理装置，采用的是工程废水处理方面的技术，由于实验室废水成本复杂，设备空间小，很难真正满足科研单位的需要。目前实验室废水处理机普遍采用pH计控制废水的pH值，由于废水量少，pH探头控制的滞后性，会导致控制系统经常出现错误。另外，现有的设备通常使用常规氧化法处理有机物，处理效率仅30％左右，并且药剂量大。此外，在已有的实验室废水处理设备中，很少对实验室污泥进行处理，原因是污泥量少，找不到合适的简单的方法来处理这些污泥。但这些污泥毒性较大，特别是含重金属的污泥，如果直接排放，等于实验室废水处理机的重金属并没有得到处理。

李保标等人发明的“综合废水处理机”(中国发明专利申请公开说明书CN101041536A)中利用沉淀，氧化，活性炭过滤和反渗透等技术进行实验室废水的处理，但对沉淀的污泥并未进行处理，还存在活性炭容易饱和，在pH控制系统中常常需要对pH探头进行校正等问题。在其使用的反渗透技术中，压力大，动力消耗大，且反渗透膜需要经常更换，对反渗透膜浓缩的废水也没法合理有效的处理措施。

发明内容

为解决现有实验室废水处理方法所存在的上述缺陷，本发明的首要目的是提供一种实验室废水处理方法。

本发明的另一目的实现上述方法的实验室废水处理装置。

上述方法及装置可用于包括有机化工实验室，制药实验室，疾控中心实验室，医疗机构实验室，药检所实验室等实验室机构的废水处理。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种实验室废水处理方法，是将实验室废水依次经过内电解、微电解和生物吸附的处理，处理的过程伴随曝气；并对废水处理过程产生的污泥进行干化处理，所述干化处理是利用曝气过程中产生的气体将污泥吹干。

为更好实现上述方法：

所述内电解所使用的内电解材料优选主要由铁、碳、碳酸钙和镁组成，碳粉与铁粉比例在(1.5～2.5)∶1，这两种组分占总个电解材料的50％～80％；一般碳酸钙的量是按照统计中废水中含的酸的数量而定的，也即根据加药的周期，算出可能排放的总酸量，再乘以0.6的系数。

所述内电解材料还可以包括微量的镍、铜、锌、钛和锆中的任一种或两种以上的混合物，加入量是根据废水的性质而设定的，一般加量在1％左右。

所述电解材料优选使用下述的方法制备，即是将各种组分按上述比例磨成粉状，粒度在200目以下，然后加入交联剂(优选聚苯乙烯)，制成粒度为0.1～0.63mm的圆形颗粒。交联剂的用量优选为内电解材料总重量的3～5％。电解材料烘干密闭保存，反应时间优选为2～4小时。如上所述，此过程伴随曝气，曝气可以促进内电解反应，也可以起搅拌作用。

在微电解步骤中，所述微电解的工作电压一般为2～6v，催化电极优选是钌钛网或钌钛铱网。

在生物吸附步骤中，优选是使用以多孔纤维素醚为主的填料进行吸附。

本发明还提供了一种实验室废水处理装置，包括电控系统和废水处理单元，所述废水处理单元包括依前后依次连接的集水池、内电解池、微电解池、生物吸附池和沉淀池；所述内电解池、微电解池和生物吸附池中设有曝气系统；还设有污泥过滤池，污泥过滤池与沉淀池之间通过自动控制的污泥泵送系统连接，所述内电解池、微电解池和生物吸附池产生的气体的出口设置在污泥过滤池内。

所述污泥过滤池优选位于废水处理单元之上，这种位置设置更便于废水处理单元因曝气而产生的气体用于吹干污泥过滤池中污泥。

废水处理单元在沉淀池之后还可设有杀菌池，优选使用臭氧杀菌的方式进行杀菌，之后还可设置一清水池，用于处理后废水的稀释。

利用本发明实验室废水的处理装置处理废水的基本原理如下：

实验室废水首先通过内电解池，废水的酸与催化材料立即形成无数微电池，在电池反应中，废水中的酸被消耗，从而使得pH能自行调整到6左右，同时在电池反应中，把有机物污染物进行分解成简单的低分子易降解有机物和二氧化碳等；在微电解池中，经过低压催化电解的催化作用，一些结构非常稳定的有机物，比如含二噁英，多环有机物，多氯取代物等，被彻底电解成小分子化合物，比如小分子有机物，二氧化碳，硫酸盐等，从而能够降低废水的COD；生物吸附池可以实现有机物的快速处理，从而减少设备空间，当有机物浓度较高时，有机物的清除以吸附为主；本发明的污泥过滤池设计为一种污泥干化系统，通过压力变送器，当沉淀池压力变大时，给污泥泵一个信号，这时启动污泥泵，把污泥打到过滤系统，在过滤系统中，由于曝气中多余的氧气和其他气体与污泥的换热，使污泥的失水较快，干化的污泥随滤布一起作为固体垃圾处理。

本发明的方法及其装置与现有技术相比具有以下有益效果：

(1)本发明的方法可以针对不同pH的废水进行自动处理，而不会出现目前使用的用pH计来加酸加碱的技术中的滞后现象和探头钝化或者无法显示现象。在实验室废水中，pH的变化范围很大，有时酸的浓度会达到5％或者更高(比如矿产实验室)，普通的pH计无法读出pH在零以下的读数，且在高浓度酸情况下，探头很容易钝化。pH计另一个缺点是需要经常校正，这样导致管理不方便。用pH计控制酸碱中和技术上，在工程上已普遍使用，但在实验室废水处理机中，却使用起来极其不方便。例如，在酸碱中和处理过程中，如果废水量少，由于控制的滞后，在达到需要的酸碱度后，加药系统管道中还有部分酸或者碱，导致加药量过多的假象。系统会马上启用相反的碱或者酸，形成恶性循环，造成药剂的浪费，并产生额外的排废负担。而在本系统谈到的pH中和技术，在酸性情况下，发生内电解反应，自动耗掉酸。在碱性情况下，反应很慢，对药剂几乎不消耗。真正能够达到实验室废水中和处理的效果。

(2)本发明的微电解技术，工业领域由于投资成本太高无法使用。但在实验室废水中，用户都能接受。该技术对于再复杂的有机废水，有机金属废水都能处理，并且能把COD降到很低。

(3)本发明的生物吸附池中，利用的是纤维素醚填料，其既可以起吸附作用，又可以起生物降COD的效果。在COD浓度较高时，吸附性能可以把有机物快速吸附，使废水达标。当COD浓度较低时，生物技术为主，把吸附的有机物慢慢分解，就象牛吃草的“反刍”一样。在本发明使用的纤维素醚，对生物的醚有很好的亲和作用，使得生物膜很厚，同时可以起到好氧，缺氧，厌氧的效果。

(4)本发明提到的污泥处理技术，充分利用搅拌和曝气过程释放的气体的能量，使污泥得到干化。

附图说明

图1为本发明一种优选地处理有机实验室废水时的工艺流程图。

图2是本发明的有机实验室废水处理装置的外形结构示意图。

图3为本发明废水处理单元中各处理池的平面布置图。

其中主要的附图标记如下：

1-触摸屏控制箱

2-污泥过滤池

3-溢流孔

4-废水处理单元

5-排气孔

6-泵柜

7-集水池

8-内电解池

9-微电解池

10-生物吸附池

11-沉淀池

12-杀菌池

13-清水池

61-提升泵

62-反冲洗泵

63-污泥泵。

具体实施方式

以下为本发明优选的实施例，以助于进一步理解本发明，但本发明的实施方式不限于此。

图1是本发明的方法在处理有机实验室废水时的一种优选的工艺流程图。如图所示，实验室废水流入集水池7，通过液位控制开关，把实验室废水通过提升泵6把废水抽到废水处理单元4，依次经过内电解池8、微电解池9和生物吸附池10的处理，处理的过程伴随曝气；经上述处理的废水进入沉淀池11进行沉淀，形成污泥层。经过在沉淀池11的沉淀后，废水再经过杀菌池12的消毒，达标的废水经出口排出。

对沉淀池11中产生的污泥的干化处理，通过压力变送器的控制，当沉淀池11压力变大时，给污泥泵一个信号，这时启动污泥泵，把污泥打到污泥过滤系统2，在污泥过滤系统2中，来自曝气过程中多余的氧气和其他气体对污泥进行吹干，使污泥的失水较快，干化的污泥随滤布一起作为固体垃圾定期处理。

图2示出了实现上述工艺的一种具体装置的外形图。该装置设置为一方形结构，占地面积小，可以放在实验底层的楼梯间下，也可以放在地下室，或者埋在地底下。如图所示，该装置顶部设置有一个触摸屏控制箱1，采用PLC自动控制。污泥过滤池2设置在装置的顶层，排气孔5位于整个装置的顶端。其下为废水处理单元4，交界处设有一个溢流孔3，装置的泵送系统集中收纳在泵柜6中。

废水处理单元4的平面布置如图3所示。废水处理单元4的中间为生物吸附池10。集水池7，内电解池8和微电解池9，位于生物吸附池10的一侧，集水池7经由提升泵61与内电解池8连通，内电解池8、电解池9、生物吸附池10依次连通；沉淀池11，杀菌池12和清水池13依次连通，位于生物吸附池10的另一侧，生物吸附池10与沉淀池11连通。生物吸附池10还连有一个反冲洗泵62，沉淀池11经由污泥泵63与污泥沉淀池2连通。

利用本发明的装置处理废水时，废水首先进入集水池7，当集水池7的液位达到设定的高位时，通过浮球控制开关或者压力变送器开关，控制提升泵61的开启，把废水抽到内电解池8中，并使废水逆流通过内电解池8，然后流到微电解池9中，在微电解池9中充分反应后，通过自流流到生物吸附池10.其中内电解池8，微电解池9和生物吸附池10都需要曝气，利用这些排出的气体吹污泥过滤单元2的污泥，使污泥干化。生物吸附池10中设有压力控制开关，当废水阻力增加时，自动开启反冲洗泵62，生物吸附池10的废水通过自流到沉淀池11，使污泥得到沉淀，从沉淀池11中设立了虹吸控制系统或者压力变送器，当污泥增加到一定量时，压力增加，这时污泥泵63开启，把污泥打到污泥过滤池2。沉淀池11的上清液自流到杀菌池12。杀菌后的水经过清水池13排到下水道。

装置中的污泥过滤池2的结构主要是包括由支撑网及支架支撑的过滤网(滤网上可附有滤布)，从沉淀池11泵送的污泥置于过滤网上，底部废水处理单元4曝气过程产生的气体透过过滤网的空隙作用于污泥，过程中产生的液体通过出水管路流入到生物吸附池10中。污泥干化后，连同滤布一起作为固体垃圾处理掉。

实施例1

1、目标废水

处理废水为进出口检验局实验过程产生的废水，废水处理量为2吨/天。进水COD变化很大，在100～8000mg/L之间，pH变化范围是0～7。废水的主要成分为有机物，并含微量有机铅，锰，铜，锌，铬等。

2、工艺参数

使用如图2和图3所示的装置，具体的工艺参数如下：

(1)污泥过滤池2：厚度为10cm，每次处理量按1～3个月来设计。

(2)集水池7：在集水池中设置高液位和低液位，高液位离地面700mm，低液位离地面100mm，采用压力变送控制系统控制。当水位在高液位时，自动开启提升泵和曝气泵。当在低液位时，停止提升泵和曝气泵。

(3)内电解池8：

电解材料：是由碳酸钙，铁粉，碳粉，磷酸镁盐，铜粉和二氧化钛粉组成，其中各组分的比例分别为：20％，50％，25％，4.4％，0.3％，0.3％。

电解材料的制备方法：将碳酸钙，铁粉，碳粉，磷酸镁盐，铜粉，二氧化钛粉按比例磨成粉状，粒度在200目以下，然后加入4％电解材料重量的聚苯乙烯作为交联剂，制成粒度为0.1～0.63mm的圆形颗粒。

电解条件：在酸性条件下，发生电池反应，生成无数的原电池，使得有机物被分解。此外，在内电解池中按每月补充5kg碳酸盐，水力停留时间为2小时。

(4)微电解池9：

电极：钌钛电极，用稳流电压3v，反应时间为3小时。

生物吸附池10：

填料：多孔纤维素醚。

(5)杀菌池12：使用臭氧杀菌装置通过延时开关进行控制。

3、废水处理的效果：

从检测结果可以看出，该方法可以耐废水负荷冲击，出水能稳定达标。

实施例2

1、目标废水

在二噁英研究室中，不定期会排放一些含二噁英废水，该废水毒性很强，几乎没法生化，很难被氧化。二噁英含量在2～2000μg/L，COD_Cr在100mg/L左右，pH在弱酸性。

2、工艺参数

使用如图2和图3所示的装置，具体的工艺参数如下：

(1)污泥过滤池2：同实施例1。

(2)集水池7：同实施例1。

(3)内电解池8：同实施例1。

电解材料：碳酸钙(2％)，铁粉(60％)，碳粉(28％)，磷酸镁盐(3％)，聚苯乙烯(4％)，二氧化钛(3％)。

电解材料的制备方法：将碳酸钙，铁粉，碳粉，磷酸镁盐，铜粉，二氧化钛粉按比例磨成粉状，粒度在200目以下，然后加入4％电解材料重量的聚苯乙烯作为交联剂，制成粒度为0.1～0.63mm的圆形颗粒。

电解条件：在pH为4左右进行原电池反应。

(4)微电解池9：

电极：电解条件，在钌钛铱催化电极的作用下，电压控制在3v，电流在10毫安条件下，进行电解。

(5)生物吸附池10：

填料：多孔纤维素醚。

(6)杀菌池12：使用臭氧杀菌装置通过延时开关进行控制。

3、废水处理的效果：

在排放中几乎无法检测出二噁英。这是由于通过多维催化内电解和催化微电解，可以把打破大部分二噁英分子结构，再通过生物吸附作用，剩余的二噁英被吸附，再在其他碳源的共作用下，被生化，使得二噁英被处理。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种实验室废水处理方法，其特征在于：是将实验室废水依次经过内电解、微电解和生物吸附的处理，处理的过程伴随曝气；并对废水处理过程产生的污泥进行干化处理，所述干化处理是利用曝气过程中产生的气体将污泥吹干。

2、根据权利要求1所述的实验室废水处理方法，其特征在于：所述内电解所使用的内电解材料主要由铁、碳、碳酸钙和镁组成。

3、根据权利要求2所述的所述的实验室废水处理方法，其特征在于：所述内电解材料还包括镍、铜、锌、钛和锆中的任一种或两种以上的混合物。

4、根据权利要求2或3所述的实验室废水处理方法，其特征在于：所述内电解材料由如下方法制得：将各种组分磨成粉状，粒度在200目以下，然后加入交联剂，制成粒度为0.1～0.63mm的圆形颗粒。

5、根据权利要求4所述的实验室废水处理方法，其特征在于：所述交联剂为聚苯乙烯，所述交联剂的用量为内电解材料总重量的3～5％。

6、根据权利要求1所述的实验室废水处理方法，其特征在于：所述微电解的工作电压为2～6v，催化电极是钌钛网或钌钛铱网。

7、根据权利要求1所述的实验室废水处理方法，其特征在于：所述生物吸附是使用以多孔纤维素醚为主的填料进行吸附。

8、一种实验室废水处理装置，包括电控系统和废水处理单元，其特征在于：所述废水处理单元包括前后依次连接的集水池、内电解池、微电解池、生物吸附池和沉淀池，所述内电解池、微电解池和生物吸附池中设有曝气系统；还设有污泥过滤池，污泥过滤池与沉淀池之间通过自动控制的污泥泵送系统连接，所述内电解池、微电解池和生物吸附池产生的气体的出口设置在污泥过滤池内。

9、根据权利要求8所述的实验室废水处理装置，其特征在于：所述污泥过滤池位于废水处理单元之上。

10、根据权利要求8所述的实验室废水处理装置，其特征在于：所述装置在沉淀池之后还设有杀菌池。

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