CN105253959B - 一种用于实验室有机废水处理的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于实验室有机废水处理的设备和方法，将实验室有机废水、EDTA废水、酸性废水注入反应釜直至没过阳电极、阴电极为止，控制反应釜内反应液的PH在2～4之间，启动搅拌机构、电磁装置、曝气装置、循环泵并给阳电极、阴电极供电，调控阳电极、阴电极的电流强度为1.4～1.6A、磁场强度590～600mt进行反应。上述技术方案可对实验室有机废水进行可靠处理，且设备的制造成本低。

Description

一种用于实验室有机废水处理的设备和方法
技术领域
本发明涉及实验室污水处理领域，具体涉及一种用于实验室有机废水处理的设备。
背景技术
全国各大高等院校的有机化学实验室建设数量不断增加，相应的有机实验室的污水排放量也在随之增加。由于各大院校多为相对独立的事业单位，区域分布不集中，废水排放量不大，所以其污染易于被忽视。这些有机实验室，尤其是在中心城区和居民区的化学实验室对环境的危害特别大，因为历史的原因，许多有机化学实验室的排水管道与居民的排水管道相通，污染物通过下水道形成交叉污染，最后流入江河中或者渗入地下，对水资源的危害不可估量。随着人们环保意识的不断增强和相应环保法规的不断完善，有机化学实验室废水处理的制度化、规范化已是迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的就是提供一种用于实验室有机废水处理的设备，其可以对实验室产生的有机废水进行可靠处理。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种用于实验室有机废水处理的设备，其特征在于：包括用于储存EDTA废水的第一储罐、用于储存酸性废水的第二储罐、用于为有机废水反应处理提供场所的反应釜，第一、二储罐分别通过第一、二管道与反应釜相连接，反应釜上设置有机废水通入管，反应釜内部置有用于电极反应的阳电极、阴电极。
上述技术方案中提供的有机废水处理设备可对实验室有机废水进行可靠处理，且设备的制造成本低。
附图说明
图1为本发明的侧视图；
图2为釜体的结构示意图；
图3为本发明的剖视结构示意图；
图4为环形布料件的结构示意图；
图5为图4的A处放大示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
本发明提供的一种用于实验室有机废水处理的设备，其结构如图1、2、3、4所示，包括用于储存EDTA废水的第一储罐11、用于储存酸性废水的第一储罐12、用于为有机废水反应处理提供场所的反应釜13，第一、二储罐分别通过第一、二管道11、12与反应釜13相连接，反应釜13上设置有机废水通入管，反应釜13内部置有用于电极反应的阳电极18、阴电极16。由于校园实验室的EDTA试验以及其他实验，可以为体系提供充足的EDTA废水和酸性废液，大幅度的减少络合试剂和酸性试剂的用量，对实验室的废水进行综合处理，对废弃物进行资源整合，符合“减量化”，“无害化”，“资源化”的“三化”原则。
反应釜13内设置有用于对反应液进行搅拌的搅拌机构19，以提高反应速率。电-Fenton氧化法体系中阳极产生的氧气是阴极反应的反应物，通过曝气作用，可以提高阴极反应的效率，因此反应釜13内设置有用于向反应液内曝气的曝气装置。将光源引入电Fenton体系中，紫外光主要可促Fe3+/Fe2+的转化，另一方面紫外光也促使有机污染物的光解；可见光主要针对有色有机污染物如有机染料等，通过有色有机污染物的敏化作用，促使有机污染物的降解；太阳光具备有紫外光和可见光的双重协同催化作用。在光电协同作用下的Fenton方法既可以促进Fenton反应中Fe3+向Fe2+的转化，也可促进H2O2的产生，使H2O2产生羟基自由基的效率提高，充分利用氧化试剂和太阳光降解有毒有机污染物，因此，反应釜13设置在光照区域。此外，由于太阳光是无污染，无耗能的天然光源，因此是高等院校废水处理光源的首选，根据此原理，反应釜表面是光电Fenton体系的反应活性最高的区域，因此，环形电极应安装在反应釜的上部位置。另外，当强磁场与Fenton试剂共同作用于废水时，除对化学反应有一定的推动作用外，在水溶液中，磁化作用还可以减少因氢键能发生的分子缔合，提高羟基自由基与有机物碰撞结合的概率，有利于反应的进行，氧化速率提高，因此，反应釜13上设置有提供磁场的电磁装置14。
进一步的方案为，阳电极18、阴电极16均为环形电极，阳电极18、阴电极16同芯布置且两者的中心线均沿竖直方向布置，阴电极16位于阳电极18的上侧，阳电极18位于阴电极16的外围，阳电极18和阴电极16的直径均沿铅垂方向逐渐增大或减小。环形电极极大的扩展了有效反应区域的反应面积，并且环形电极克服了电极水平安装气滞断电、垂直安装利用率不高的缺点，曝气装置的出气口位于阴电极16的底部，使得通入的空气(氧气)可以在电极之间从下到上通过，增加氧气在阴极和反应液中的利用率。
详细的方案为：阳电极18和阴电极16之间设置有环形布料件17，阳电极18、阴电极16、环形布料件17同芯布置，环形布料件17为夹腔结构，环形布料件17上与阴电极16相对布置的壁面为第一壁面，环形布料件17上与阳电极18相对布置的壁面为第二壁面，环形布料件17下部的第一壁面上均匀开设布气孔181，环形布料件17中部的第一、二壁面上均开设通气孔182，环形布料件17上部的第二壁面上开设布液孔183，曝气装置与环形布料件17的下部相连接。这样环形布料件17的夹腔可由上至下分隔成三个相互隔离的第一、二、三腔体，构成第三腔体的第一壁面上均匀开设布气孔181，构成第二腔体的第一、二壁面上均开设通气孔182，构成第一腔体的第二壁面上开设布液孔183，如图4、5所示。环形布料件17下部的单侧孔用于通入空气(与曝气孔相连)，使得反应区域(环形电极之间)氧气浓度大幅度增加，并且可以起到分散氧气扩大反应面积的作用，加强了电极反应；环形布料件17中部双侧开孔，用于阳电极18反应生成的氧气顺利到达阴电极16，在增加了反应效率的基础上起到了氧气合理利用的作用。环形布料件17上部单侧开孔与第四管道相连，增加了循环反应的效率。
另外，反应釜13内设置有隔网15，隔网15将反应釜13的釜腔分隔成上、下布置的两个区域，反应釜13的上部区域设置阳电极18、阴电极16、搅拌机构19，反应釜13的下部区域设置与循环泵25相连接第三管道23，循环泵25的出液口通过第四管道24与环形布料件17的上部相连接。反应釜13为倒锥形反应釜13，阳电极18、阴电极16位于反应釜13的上部。这样反应生成的矿渣穿过隔网15落至反应釜13的下部区域被储存，隔网15的设置使得固液快速分离。此外，倒锥状的反应釜13和隔网15可以使底部矿物免于搅拌机构19的流体扰动，便于后续处理。优选将反应釜13的锥角设置为45°。
本发明的反应原理为：
阳极反应：2H2O-4e--O2+4H+
阴极反应：O2+2e-+2H+-H2O2
Fe3++e--Fe2+
溶液中反应：Fe2++H2O2+H+-Fe3++H2O+·OH
由于在反应中会产生氧化能力很强的·OH自由基，因此其反应速率快、氧化效率高，可使有机物的C-C键断裂，并在适当的条件下最终将有机物氧化成CO2和H2O。
实验室有机废水在处理设备中进行净化处理的具体操作为：将实验室有机废水、EDTA废水、酸性废水注入反应釜13直至没过阳电极18、阴电极16为止，控制反应釜13内反应液的PH在2～4之间，启动搅拌机构19、电磁装置14、曝气装置、循环泵并给阳电极18、阴电极16供电，调控阳电极18、阴电极16的电流强度为1.4～1.6A、磁场强度590～600mt进行反应。最为优选的条件为：反应液的pH＝3、环形电极的电流强度1.5A，磁场强度592mt，搅拌速度50转/分钟，运行一个小时有机物即可分解完毕，排除废水。
上述设备利用的是Fenton氧化法对实验室有机废水进行处理，其处理的效果好，处理的试剂来源于实验室排放的废弃物，成本低而且环保。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于实验室有机废水处理的设备，其特征在于：包括用于储存EDTA废水的第一储罐、用于储存酸性废水的第二储罐、用于为有机废水反应处理提供场所的反应釜，第一、二储罐分别通过第一、二管道与反应釜相连接，反应釜上设置有机废水通入管，反应釜内部置有用于电极反应的阳电极、阴电极；
反应釜内设置有用于对反应液进行搅拌的搅拌机构；反应釜内设置有用于向反应液内曝气的曝气装置；
阳电极和阴电极之间设置有环形布料件，阳电极、阴电极、环形布料件同芯布置，环形布料件为夹腔结构，环形布料件上与阴电极相对布置的壁面为第一壁面，环形布料件上与阳电极相对布置的壁面为第二壁面，环形布料件下部的第一壁面上均匀开设布气孔，环形布料件中部的第一、二壁面上均开设通气孔，环形布料件上部的第二壁面上开设布液孔，曝气装置与环形布料件的下部相连接。
2.根据权利要求1所述的用于实验室有机废水处理的设备，其特征在于：反应釜上设置有提供磁场的电磁装置。
3.根据权利要求1或2所述的用于实验室有机废水处理的设备，其特征在于：阳电极、阴电极均为环形电极，阳电极、阴电极同芯布置且两者的中心线均沿竖直方向布置，阴电极位于阳电极的上侧，阳电极位于阴电极的外围，阳电极和阴电极的直径均沿铅垂方向逐渐增大或减小。
4.根据权利要求1所述的用于实验室有机废水处理的设备，其特征在于：反应釜内设置有隔网，隔网将反应釜的釜腔分隔成上、下布置的两个区域，反应釜的上部区域设置阳电极、阴电极、搅拌机构，反应釜的下部区域设置与循环泵相连接第三管道，循环泵的出液口通过第四管道与环形布料件的上部相连接。
5.根据权利要求4所述的用于实验室有机废水处理的设备，其特征在于：反应釜为倒锥形反应釜，阳电极、阴电极位于反应釜的上部。
6.根据权利要求4所述的用于实验室有机废水处理的设备，其特征在于：反应釜设置在光照区域。
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