CN108298751A - 一种实验室复杂废水高效处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于环保领域，本发明涉及一种实验室复杂废水高效处理装置，包括罐体，所述罐体侧面下端设有废水进口，废水进口处设有废水预处理组件，所述罐体底部设有固渣出口，罐体顶部设有净化水出口；所述罐体内从下到上依次设有微纳米铁粉层、臭氧分布器、铁碳微电解材料层、紫外光灯及活性炭层，所述铁碳微电解材料层上方设有氧化钛光催化剂；本发明可以实现实验室复杂废水中重金属离子、病原体菌和各类有机污染物的彻底高效净化处理，实现达标排放；同时本发明中的装置具有整体优化、高度集成、适应性强、运行方便、处理费用低的特点。

Description

一种实验室复杂废水高效处理装置

技术领域

本发明涉及一种方法和装置，属于环保领域，更具体地说，本发明涉及一种实验室复杂废水高效处理装置。

背景技术

目前，随着我国科学技术日新月异的迅猛发展，科学技术的快速飞跃，国民生活水平质量安全的提高，对生活质量及生存环境质量要求和安全意识日益提升，环境污染、大气污染、水质下降、食品药品安全等等严峻问题日益增加，为提高产品质量，从研发、生产、销售及服务重质量保障，科学研究、检验检测分析化验的实验室日益增多。而随着各类需求的检验检测分析化验(主要集中在中、高等院校、科研院所、医疗机构、生物制药、疾控、环监、质检、商检、食品药品检验检测、血站、畜牧、医院、企业等行业)日益增多的实验室大步建设及业务开展工程中，随之而来大量实验室产物—实验室废物排放问题不容忽视。实验室污染物质实际上是一类典型严重的污染源，污染物常被人们忽视，实验室规模数量越多，污染的总量越大。目前在我国大多数实验室产生的污染物一般未经无害化处理或经简单酸碱综合处理后直接就排放了，所以实验室废物未经无害化处理直接排放，就实质性不可避免造成环境污染。而实验室废水成分比较复杂，例如含有的铅、汞、镉、六价铬、铜、锑、二价铁、铝、锰等重金属以及细菌、病毒、虫卵等致病病原体，各类化学药剂和放射性元素等，大型生活及工业污水处理厂的处理设施设备，无法满足复杂的实验室废的无害化水处理措施的需要，故大多数实验室废水一般经酸碱中和或稀释后处理后直接排入城市排污管网，形成交叉污染、急性传染和潜伏性传染因素，流入江河中或者渗入地下，对水质和土壤造成污染，例如：重金属元素进入水源或土壤沉淀后，造成环境污染，可能进入生物的食物链进行传播，造成对人类的伤害。例如土壤的重金属超标造成农作物重金属含量超标，经食物链，传播到人畜，造成人体损害等。

目前，关于实验室废水的方法和装置较多，专利201110143803.9公开了一种可综合处理含有机、无机及生化废水的实验室复杂废水集中处理装置，包括中央处理器和废水集中处理单元，废水集中处理单元由复杂废水收集及预沉淀装置、新型催化活性微电解处理装置、复杂废水集中反应沉淀处理装置、过滤沉淀分离装置、高低电位差微电解系统、电化学催化氧化还原处理系统、两级有机生物膜净化系统、臭氧消毒器、MBR膜生物反应器、终端酸碱中和单元前后顺序连通组成，废水依次经过上述装置的处理以达到处理复杂废水的效果。专利201710087906.5也公开了一种实验室智能废水处理装置，该装置包括废水收集箱、水处理装置及中和沉淀箱，水处理装置内部设有控制装置，废水处理在反应器内完成，通过进水、加药、反应、沉淀、淤泥离心等工序，达标排放。专利201410733522.2公开了一种实验室高危废水处理仪及处理方法，该处理仪包括储液罐、循环泵、电化学反应池和光催化反应池与储池罐，提高电极反应效率和水处理效果。这些发明所提出的方法和装置主要存在以下缺点：

1.处理工艺和装置涉及的设备较多且相互分散，不能达到协同处理效果，导致单个过程和设备的处理效率较低。

2.各个过程和设备之间的动力依据泵提高，运行费用较高且导至实验室的噪音较大。

3.处理工序多，工艺流程长，占地面积较大。

发明内容

基于以上技术问题，本发明提供了一种实验室复杂废水高效处理装置，从而解决了以往实验室废水处理效率低、运行费用高、噪音大、处理工序多、工艺流程长及占地面积较大的技术问题。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种实验室复杂废水高效处理装置，包括罐体，

所述罐体侧面下端设有废水进口，废水进口处设有废水预处理组件，所述罐体底部设有固渣出口，罐体顶部设有净化水出口；所述罐体内从下到上依次设有微纳米铁粉层、臭氧分布器、铁碳微电解材料层、紫外光灯及活性炭层，所述铁碳微电解材料层上方设有氧化钛光催化剂。

在以上技术方案基础上：所述罐体带有圆锥形的顶部和圆锥形的底部，所述固渣出口位于圆锥形底部，所述活性炭层位于圆锥形顶部，所述净化水出口位于活性炭层上方；所述罐体的材质为不锈钢材质或PP、PVC、UPVC等有机材质。

在上述方案基础上：所述废水预处理组件包括过滤池，过滤池顶部设有进液口，过滤池的底部设有倾斜板，倾斜板高端与过滤池底部转动连接，倾斜板低端靠近罐体，倾斜板低端通过连接件与过滤池侧壁连接，倾斜板上设有3个固定座，每个所述固定座顶部均设有卡槽；所述过滤池顶部固定连接有3个过滤网，过滤网下端分别卡在固定座上相应的卡槽中；所述过滤池底部设有出液口，出液口通过废水进管与罐体的废水进口连接，所述废水进管的端部转动连接有第一挡板，第一挡板的端部设有固定杆；所述罐体侧壁设有废水倒流口，废水倒流口位于废水进口下方，废水倒流口处设有废水倒流管，废水倒流管伸入罐体的端部转动连接有第二挡板。

在以上技术方案基础上：所述微纳米铁粉层中的铁粉为零价铁粉，铁粉的粒度小于200um，铁粉装于不锈钢丝网内，不锈钢丝网固定于罐体内。

在以上技术方案基础上：所述臭氧分布器的材质为多孔瓷板或多孔塑料板。

在以上基础方案基础上：所述紫外光灯中光的波长为253nm，灯管功率高于5W。

在以上技术方案基础上：所述活性炭层内设有悬浮的颗粒活性炭，颗粒活性炭的粒径大小为1-100um。

在以上技术方案基础上：所述氧化钛光催化剂为颗粒状氧化钛，颗粒状氧化钛的粒径大小为1-4um。

在以上技术方案基础上：所述过滤网滤孔的大小从进液口到出液口逐渐减小；所述第一挡板的长度等于1.5倍废水进口的直径。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明可以对实验室复杂废水中的重金属离子、病原体菌和各类有机污染物进行一体化高效净化处理，实现废水的达标排放；同时，本发明中的装置高度集成、适应性强、运行方便且废水处理成本低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是废水预处理组件的结构示意图；

图中标记：1-罐体；2-废水进口；3-固渣出口；4-净化水出口；5-微纳米铁粉层；6-臭氧分布器；7-铁碳微电解材料层；8-紫外光灯；9-活性炭层；10-氧化钛光催化剂；11-过滤池；12-倾斜板；13-进液口；14-出液口；15-固定座；16-卡槽；17-过滤网；18-废水进管；19-第一挡板；20-固定杆；21-废水倒流管；22-第二挡板；23-废水倒流口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

具体实施例

实施例1

如图1-2所示，一种实验室复杂废水高效处理装置，包括罐体1，

所述罐体1侧面下端设有废水进口2，罐体1底部设有固渣出口3，罐体1顶部设有净化水出口4；所述罐体1内从下到上依次设有微纳米铁粉层5、臭氧分布器6、铁碳微电解材料层7、紫外光灯8及活性炭层9，所述铁碳微电解材料层7上方设有氧化钛光催化剂10；

本实施例使用时，实验室复杂废水由罐体1的废水进口2进入罐体1中，废水在压力作用下充满罐体1空腔后，自下而上穿过微纳米铁粉层5，外部的臭氧气体由臭氧分布器6输入并扩散到废水中，废水再穿过铁碳微电解材料层7，再通过悬浮态氧化钛光催化剂10区域，在通过悬浮态氧化钛光催化剂10区域的同时开启紫外光灯8，最后废水再经过活性炭层9吸附后，处理后的净化水由罐体1的净化水出口4排出，实现废水的达标排放；同时，废水处理过程中产生的固渣由罐体1的固渣出口3排出；因此，此装置中，实验室复杂废水依次经过微纳米铁粉层5、臭氧分布器6、铁碳微电解材料层7、紫外光灯8、氧化钛光催化剂10及活性炭层9的处理后可以除去实验室复杂废水中的重金属离子、病原体菌和各类有机污染物等污染物，使废水达到排放的标准；同时，此装置中的多个处理过程一体化，可使装置高度集成、减小工艺流程、减小占地面积，使装置的适应性强、运行方便；此外，此装置中不需要泵提供动力，可以减小实验室噪音，降低废水处理成本。

实施例2

如图1所示，所述罐体1带有圆锥形的顶部和圆锥形的底部，所述固渣出口3位于圆锥形底部，所述活性炭层9位于圆锥形顶部，所述净化水出口4位于活性炭层9上方；所述罐体1的材质为不锈钢材质或PP、PVC、UPVC等有机材质；

本实施例使用时，罐体1顶部和底部分别为圆锥形可以使净化水和固渣集中排出，防止分散排出导致净化水和固渣不容易收集。

实施例3

如图1-2所示，所述废水预处理组件包括过滤池11，过滤池11顶部设有进液口13，过滤池11的底部设有倾斜板12，倾斜板12高端与过滤池11底部转动连接，倾斜板12低端靠近罐体1，倾斜板12低端通过连接件与过滤池11侧壁连接，倾斜板12上设有3个固定座15，每个所述固定座15顶部均设有卡槽16；所述过滤池11顶部固定连接有3个过滤网17，过滤网17下端分别卡在固定座15上相应的卡槽16中；所述过滤池11底部设有出液口14，出液口14通过废水进管18与罐体1的废水进口2连接，所述废水进管18的端部转动连接有第一挡板19，第一挡板19的端部设有固定杆20；所述罐体1侧壁设有废水倒流口23，废水倒流口23位于废水进口2下方，废水倒流口23处设有废水倒流管21，废水倒流管21伸入罐体1的端部转动连接有第二挡板22；

本实施例使用时，实验室复杂废水首先通过进液口13进入到过滤池11中，过滤池11中的过滤网17将废水中的较大固体废物除去，使出液口14流出的废水中含有较少的大直径固体杂质，废水通过出液口14进入到废水进管18中，废水流进的过程中废水的压力将第一挡板19推至水平，从而使废水可以顺利的通过废水进口2进入到罐体1中进行处理；当罐体1中的废水的压力大于废水进口2处的压力时，废水将回流，废水回流时给第一挡板19一个向下的力，推动第一挡板19向下转动而挡住废水进管18的出水口，防止废水通过进水管回流到过滤池11中造成过滤池11中废水过多溢出而造成实验室卫生差；同时，第一挡板19在向下转动的过程中，第一转动板端部的固定杆20给第二挡板22一个推力，推动第二转动板转开，使回流的废水流入废水倒流管21中，通过废水倒流管21排出罐体1；工作一段时间后，打开连接件，是倾斜板12绕过滤池11底部转动，从而对过滤池11中的固体废渣进行清洗，保证过滤池11的过滤效果；因此，此结构可以防止废水倒流对实验室环境造成污染，从而保证实验室的整洁度。

实施例4

如图1所示，所述微纳米铁粉层5中的铁粉为零价铁粉，铁粉的粒度小于200um，铁粉装于不锈钢丝网内，不锈钢丝网固定于罐体1内；

本实施例使用时，铁粉通过不锈钢网设于罐体1内可以防止铁粉随废水的流动而在罐体1中随意分布，从而破坏其他部分的净化效果；同时，微纳米铁粉层5主要利用微纳米零价铁的高活性，将Cr⁶⁺、Cr³⁺、Pb²⁺、Co³⁺、Hg²⁺、Mn⁴⁺、As³⁺、Cd²⁺等还原成Cr、Pb、Co、Hg、Mn、As和Cd等单质，并附着在微纳米铁粉层5，实现重金属离子的无害化处理。

实施例5

如图1所示，所述臭氧分布器6的材质为多孔瓷板或多孔塑料板；

本实施例使用时，臭氧分布器6主要引入臭氧气体，臭氧自身具有降解作用，因为臭氧具有强氧化性，氧化废水中的活性基团，使废水中的气味消失，达到除臭的目的；同时，臭氧在除臭的同时形成富氧环境，可防止臭味的再次产生；此外，臭氧进入废液后部分溶于废液中，随废液运动到后序的铁碳微电解材料层7和光催化层，在后续铁碳微电解和光催化降解过程中具有协作催化降解的作用，极大地利用臭氧氧化效率，极大地强化了有机污染物的降解效率；

实施例6

如图1所示，所述铁碳微电解材料层7的主要成份为氧化铁和炭；

本实施例使用时，铁碳微电解材料层7可以在不通电的情况下,利用填充在废水中的氧化铁和炭自身产生的电位差对废水进行电解处理，从而达到降解有机污染物的目的。

实施例7

如图1所示，所述紫外光灯8中光的波长为253nm，灯管功率高于5W；所述氧化钛光催化剂10为颗粒状氧化钛，颗粒状氧化钛的粒径大小为1-4um；

本实施例使用时，紫外光灯8产生的紫外线可以杀灭废水中的微生物，对废水起到杀毒的作用，同时，紫外光灯8的波长为253nm可以使紫外光灯8产生253nm的谱线，253nm的谱线具有较高的光子能量，可以有效的杀灭微生物和激活氧化钛光催化剂10，氧化钛光催化剂10的激活可以提高化学反应的速率，从而进一步提高紫外光灯8的杀毒速率；同时，253nm的谱线会电离废水中的空气，产生臭氧，产生的臭氧对废水可以起到进一步的杀菌、除味及除色的作用。

实施例8

如图1所示，所述活性炭层9内设有悬浮的颗粒活性炭，颗粒活性炭的粒径大小为1-100um；

本实施例使用时，活性炭层9可以对废水进行进一步的除杂、除味及除色，从而保证从净化水出口4流出的液体达到排放标准。

实施例9

如图1-2所示，所述过滤网17滤孔的大小从进液口13到出液口14逐渐减小；所述第一挡板19的长度等于1.5倍废水进口2的直径；

本实施例使用时，过滤网17的滤孔逐渐减小可以逐步对实验室复杂废水中固体杂质进行过滤，保证从废水进口2进入罐体1中的废水中不含有较大直径的固体杂质，防止废水进口2堵塞；第一挡板19的长度等于1.5倍废水进口2的直径可以保证第一挡板19在向下转动的过程中可以对第二挡板22产生一个推力，从而使第二挡板22转动离开废水倒流管21，使倒流的废水可以通过废水倒流口23排出罐体1，从而防止废水倒流进过滤池11中从过滤池11中溢出污染实验室环境。

如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种实验室复杂废水高效处理装置，包括罐体(1)，其特征在于：

所述罐体(1)侧面下端设有废水进口(2)，罐体(1)底部设有固渣出口(3)，罐体(1)顶部设有净化水出口(4)；所述罐体(1)内从下到上依次设有微纳米铁粉层(5)、臭氧分布器(6)、铁碳微电解材料层(7)、紫外光灯(8)及活性炭层(9)，所述铁碳微电解材料层(7)上方设有氧化钛光催化剂(10)。

2.根据权利要求1所述的一种实验室复杂废水高效处理装置，其特征在于：所述罐体(1)带有圆锥形的顶部和圆锥形的底部，所述固渣出口(3)位于圆锥形底部，所述活性炭层(9)位于圆锥形顶部，所述净化水出口(4)位于活性炭层(9)上方；所述罐体(1)的材质为不锈钢材质或PP、PVC、UPVC等有机材质。

3.根据权利要求1所述的一种实验室复杂废水高效处理装置，其特征在于：所述废水预处理组件包括过滤池(11)，过滤池(11)顶部设有进液口(13)，过滤池(11)的底部设有倾斜板(12)，倾斜板(12)高端与过滤池(11)底部转动连接，倾斜板(12)低端靠近罐体(1)，倾斜板(12)低端通过连接件与过滤池(11)侧壁连接，倾斜板(12)上设有3个固定座(15)，每个所述固定座(15)顶部均设有卡槽(16)；所述过滤池(11)顶部固定连接有3个过滤网(17)，过滤网(17)下端分别卡在固定座(15)上相应的卡槽(16)中；所述过滤池(11)底部设有出液口(14)，出液口(14)通过废水进管(18)与罐体(1)的废水进口(2)连接，所述废水进管(18)的端部转动连接有第一挡板(19)，第一挡板(19)的端部设有固定杆(20)；所述罐体(1)侧壁设有废水倒流口(23)，废水倒流口(23)位于废水进口(2)下方，废水倒流口(23)处设有废水倒流管(21)，废水倒流管(21)伸入罐体(1)的端部转动连接有第二挡板(22)。

4.根据权利要求1所述的一种实验室复杂废水高效处理装置，其特征在于：所述微纳米铁粉层(5)中的铁粉为零价铁粉，铁粉的粒度小于200um，铁粉装于不锈钢丝网内，不锈钢丝网固定于罐体(1)内。

5.根据权利要求1所述的一种实验室复杂废水高效处理装置，其特征在于：所述臭氧分布器(6)的材质为多孔瓷板或多孔塑料板。

6.根据权利要求1所述的一种实验室复杂废水高效处理装置，其特征在于：所述紫外光灯(8)中光的波长为253nm，灯管功率高于5W。

7.根据权利要求2所述的一种实验室复杂废水高效处理装置，其特征在于：所述活性炭层(9)内设有颗粒活性炭，颗粒活性炭的粒径大小为1-100um。

8.根据权利要求1所述的一种实验室复杂废水高效处理装置，其特征在于：所述氧化钛光催化剂(10)为悬浮的颗粒状氧化钛，颗粒状氧化钛的粒径大小为1-4um。

9.根据权利要求3所述的一种实验室复杂废水高效处理装置，其特征在于：所述过滤网(17)滤孔的大小从进液口(13)到出液口(14)逐渐减小；所述第一挡板(19)的长度等于1.5倍废水进口(2)的直径。