CN113620486B - 一种有机化学实验污水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种有机化学实验污水处理装置，包括储水箱、破乳沉降联合处理机构和光催化降解处理机构。有机化学实验污水排水管出水端与储水箱进水端流体导通连接，储水箱出水端与污水分散管进水端流体导通连接，污水分散管出水端设置在初级破乳用壳体内，初级破乳用壳体出水端与沉降用壳体进水端流体导通连接，沉降用壳体出水管与光催化降解处理机构进水端流体导通连接。本发明满足研发机构对小量有机化学实验污水的处理，通过二级破乳处理可以最有效地去除有机化学污水中处于乳化状态的有机物和处于悬浮状态的有机物小液滴，减轻光催化降解环节的处理压力。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域。具体地说是一种有机化学实验污水处理装置。
背景技术
作为有机材料研发必不可少的一个环节，有机化学实验常常会被用来验证或测试一些工艺，亦或制备一些新材料。其中，一些有机化学实验需要用到大量的水作为溶剂或者清洗剂来使用，会产生较多的有机化学实验污水。这些有机化学实验污水，相对于工厂产生的富含有机物的污水而言，体量较小，若使用现有的污水处理装置进行处理，不仅成本较高，工艺流程繁琐，而且设备闲置率较高。而将有机化学实验污水直接排放到城市污水排放系统里，虽然可以在污水处理厂的集中处理下成为对环境无害或者危害性较小的可排放水，但会对城市污水排放系统造成潜在的危险，因此需要考虑在将有机化学实验污水排放到城市污水排放系统前将其进行处理。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种有机化学实验污水处理装置，满足研发机构对小量有机化学实验污水的处理，通过二级破乳处理可以最有效地去除有机化学污水中处于乳化状态的有机物和处于悬浮状态的有机物小液滴，减轻光催化降解环节的处理压力。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种有机化学实验污水处理装置，包括：
储水箱，用于暂时存放有机化学实验污水；
破乳沉降联合处理机构，用于对有机化学实验污水中憎水物质的分离去除；破乳沉降联合处理机构包括初级破乳结构和二级破乳沉降联合结构，初级破乳结构包括污水分散管和初级破乳用壳体；二级破乳沉降联合结构包括沉降用壳体和曝气板；
光催化降解处理机构，用于对经过沉降分离处理后的有机化学实验污水中的有机物进行降解；
有机化学实验污水排水管出水端与储水箱进水端流体导通连接，储水箱出水端与污水分散管进水端流体导通连接，污水分散管出水端设置在初级破乳用壳体内，初级破乳用壳体出水端与沉降用壳体进水端流体导通连接，沉降用壳体出水管与光催化降解处理机构进水端流体导通连接，光催化降解处理机构出水端与城市污水排放系统流体导通连接；污水分散管出水端侧壁上设有出液孔，污水分散管出水端管口设有封堵板，封堵板上设有泄流孔，泄流孔径与出液孔孔径之比为1:3～1:5；曝气板进气端与气泵出气端流体导通连接且曝气板设置在沉降用壳体内且位于沉降用壳体底板上；沉降用壳体的盖板包括固定盖板和活动盖板，固定盖板下板面设有设置在沉降用壳体内且将沉降用壳体内部分隔为两个流体导通的腔室的挡板，活动盖板上可拆卸安装有有机物吸附部设置在沉降用壳体内的有机物吸附构件，活动盖板还设有排气管；沉降用壳体进水端和沉降用壳体出水管分别设置在沉降用壳体侧壁上，且位于沉降用壳体出油端下方2～10cm处的沉降用壳体侧壁上设有水位监测管。
上述有机化学实验污水处理装置，排气管与光催化降解处理机构进气端流体导通连接，光催化降解处理机构出气端与储气罐进气端流体导通连接，储气罐出气端与气泵进气端流体导通连接。
上述有机化学实验污水处理装置，初级破乳用壳体安装在沉降用壳体侧壁上且污水分散管出液端位于沉降用壳体上方，初级破乳用壳体底板与水平面之间的夹角为5～30°。
上述有机化学实验污水处理装置，初级破乳用壳体底板下板面上设置有支撑件。
上述有机化学实验污水处理装置，有机物吸附部包括基体和亲油性涂层，基体上端与设置在沉降用壳体外侧的安装头可拆卸连接，基体下端上包裹有亲油性涂层。
上述有机化学实验污水处理装置，排气管下端安装在活动盖板上的排气安装孔内，排气安装孔下端为锥形孔。
上述有机化学实验污水处理装置，曝气板位于挡板与沉降用壳体出水管之间的沉降用壳体内。
上述有机化学实验污水处理装置，在光催化降解处理机构中，光催化降解壳体侧壁内壁上和顶壁内壁上均设有紫外光源，光催化降解壳体底壁内壁上设有与供氧泵流体导通连接的曝气头；光催化降解壳体内设有负载有光催化剂的光催化构件。
上述有机化学实验污水处理装置，光催化构件包括网状基体和负载有颗粒态光催化剂的棒状体，棒状体一端与网状基体固定连接。
上述有机化学实验污水处理装置，多个棒状体呈无序状态设置在网状基体上；网状基体竖立着放置在光催化降解壳体顶壁与底壁之间且相邻的两个网状基体之间至少有一个曝气头和一个紫外光源。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
1.利用两级破乳，减少有机化学实验污水中乳化有机物的存有量，相较于一次破乳而言，同样的工艺条件下，在取得同样破乳效果的要求下，两级破乳耗时较短。而将两级破乳用于有机化学实验污水处理中可以充分利用有机化学实验污水处理量较小以及处理紧迫感不强的特点，能够最大限度地将有机化学实验污水中乳化有机物破乳分离出来，从而减轻光催化降解环节的压力。
2.将光催化降解产生的气体通过曝气板通入沉降用壳体内用于二次破乳，可以利用较高浓度的二氧化碳气体来提高破乳效率，实现了废气利用。
附图说明
图1为本发明有机化学实验污水处理装置的结构示意图；
图2为本发明有机化学实验污水处理装置的破乳沉降联合处理机构的结构示意图；
图3为本发明有机化学实验污水处理装置的有机物吸附部的结构示意图；
图4为本发明有机化学实验污水处理装置的光催化降解处理机构的结构示意图；
图5为本发明有机化学实验污水处理装置的棒状体在网状基体上的堆放状态示意图；
图6为本发明有机化学实验污水处理装置的网状基体的结构示意图。
图中，100-储水箱；200-破乳沉降联合处理机构，201-污水分散管，202-初级破乳用壳体，203-封堵板，204-沉降用壳体，205-固定盖板，206-活动盖板，207-挡板，208-安装头，209-有机物吸附构件，210-出水管，211-出油端，212-水位监测管，213-曝气板，214-支撑件，215-亲油性涂层，216-基体，217-排气管；300-光催化处理机构，301-光催化降解壳体，302-紫外光源，303-光催化构件，304-网状基体，305-棒状体，306-通流孔，307-曝气头；400-储气罐。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明有机化学实验污水处理装置，包括用于暂时存放有机化学实验污水的储水箱100、用于对有机化学实验污水中憎水物质的分离去除的破乳沉降联合处理机构200和用于对经过沉降分离处理后的有机化学实验污水中的有机物进行降解的光催化降解处理机构300。其中，破乳沉降联合处理机构200包括初级破乳结构和二级破乳沉降联合结构，初级破乳结构包括污水分散管201和初级破乳用壳体202；二级破乳沉降联合结构包括沉降用壳体204和曝气板213。
有机化学实验污水排水管出水端与储水箱100进水端流体导通连接，储水箱100出水端与污水分散管201进水端流体导通连接，污水分散管201出水端设置在初级破乳用壳体202内，初级破乳用壳体202出水端与沉降用壳体204进水端流体导通连接，沉降用壳体204出水管210与光催化降解处理机构300进水端流体导通连接，光催化降解处理机构300出水端与城市污水排放系统流体导通连接；污水分散管201出水端侧壁上设有出液孔，污水分散管201出水端管口设有封堵板203，封堵板203上设有泄流孔，泄流孔径与出液孔孔径之比为1:4.16；曝气板213进气端与气泵出气端流体导通连接且曝气板213设置在沉降用壳体204内且位于沉降用壳体204底板上；沉降用壳体204的盖板包括固定盖板205和活动盖板206，如图2所示，固定盖板205下板面设有设置在沉降用壳体204内且将沉降用壳体204内部分隔为两个流体导通的腔室的挡板207，活动盖板206上可拆卸安装有有机物吸附部设置在沉降用壳体204内的有机物吸附构件209，活动盖板206还设有排气管217；沉降用壳体204进水端和沉降用壳体204出水管210分别设置在沉降用壳体204侧壁上，且位于沉降用壳体204出油端211下方5cm处的沉降用壳体204侧壁上设有水位监测管212。当沉降用壳体204内进行破乳的有机化学实验污水经由水位监测管212流出时，暂停向初级破乳用壳体202内注入有机化学实验污水，以免有机化学实验污水经由出油端211流出。
在本发明有机化学实验污水处理装置中，污水分散管201利用不同孔径的孔将有机化学实验污水分散到初级破乳用壳体202内，形成不同状况的流体，不同状况的流体混合时会形成内部流动状态较为紊乱的混合流，从而可以使有机化学实验污水中容易破乳的乳化态有机物破乳，完成初级破乳，而在气浮式破乳作用下，有机化学实验污水中残留的破乳难度较大的乳化态有机物会附着在微气泡上并在泡壁形成油水两相，在微气泡上浮过程中，乳化态有机物形成聚集，实现第二次破乳。这种分级式两级破乳，可以有效降低有机化学实验污水中的乳化态有机物，且相较于常规的同工艺的破乳处理而言，在同一处理时长下，分级式两级破乳可以将有机化学实验污水中乳化态有机物含量降低17％～31％。
鉴于有些有机化学实验污水中含有可挥发有机物，气浮式破乳会使可挥发有机物化作气体，直接排入环境大气中会造成环境污染，因此将排气管217与光催化降解处理机构300进气端流体导通连接，光催化降解处理机构300出气端与储气罐400进气端流体导通连接，储气罐400出气端与气泵进气端流体导通连接，这样不仅可以将气浮式破乳产生的含有有机物气体的混合气体去除有机物，又可以利用有机物分解产生的二氧化碳进行气浮式破乳。
其中，如图2所示，初级破乳用壳体202安装在沉降用壳体204侧壁上且污水分散管201出液端位于沉降用壳体204上方，初级破乳用壳体202底板与水平面之间的夹角为17°，并且初级破乳用壳体202底板下板面上设置有支撑件214，以免由污水分散管201短时间注入初级破乳用壳体202内的污水量较大致使初级破乳用壳体202与沉降用壳体204连接处出现损坏的情况发生。
有机物吸附部包括基体216和亲油性涂层215，如图3所示，基体216上端与设置在沉降用壳体204外侧的安装头208可拆卸连接，基体216下端上包裹有亲油性涂层215，亲油性涂层215。基体216可以采用杆状物，也可以采用网状物，本实施例中，优选下端封端的塑料管作为基体216，亲油性涂层215则选用超亲油超疏水涂料。
为了避免沉降用壳体204内有机物集聚过多后进入排气管217进气端内不易脱落，将排气管217下端安装在活动盖板206上的排气安装孔内，且排气安装孔下端为锥形孔，如图2所示。
曝气板213位于挡板207与沉降用壳体204出水管210之间的沉降用壳体204内，可以避免曝气板213产生的微气泡对流入位于沉降用壳体204进水端与挡板207之间的有机化学实验污水产生作用，进而减少有机物在沉降用壳体204进水端与挡板207之间的集聚。
在光催化降解处理机构300中，如图4所示，光催化降解壳体301侧壁内壁上和顶壁内壁上均设有紫外光源302，光催化降解壳体301底壁内壁上设有与供氧泵流体导通连接的曝气头307；光催化降解壳体301内设有负载有光催化剂的光催化构件303。其中，光催化构件303包括网状基体304和负载有颗粒态光催化剂的棒状体305，棒状体305一端与网状基体304固定连接，且多个棒状体305呈无序状态设置在网状基体304上，如图5所示；网状基体304竖立着放置在光催化降解壳体301顶壁与底壁之间且相邻的两个网状基体304之间至少有一个曝气头和一个紫外光源302，而网状基体304上的通流孔306则供有机化学实验污水通过，如图6所示。多个棒状体305呈无序状态设置在网状基体304上，可以为在有机化学实验污水中运动的有机物提供更多的被吸附机会，从而提高了有机化学实验污水中有机物光催化降解效率，相较于现有的常规有序棒状体设置，提高高达21％。
有机化学实验污水产出生后注入储水箱100存放，有机化学实验污水从储水箱100内流出后经由污水分散管201流入初级破乳用壳体202内，在污水分散管201上的出液孔和封堵板203上的泄流孔分流作用下，形成具有不同流动状态的水流，然后在初级破乳用壳体202内混合成一种流动状态不均匀的混合流，从而可以使有机化学实验污水中一些较为容易破乳的乳化态有机物破乳。经过初级破乳的有机化学实验污水进入沉降用壳体204后，曝气板213产生的微气泡由下至上进行运动，并对一些乳化态有机物进行吸附，从而使有机化学实验污水中的有机物上浮，而水则向下沉降，实现油水分层。经过二级破乳处理后的有机化学实验污水流入光催化降解壳体301内，在紫外光的照射下以及光催化剂的催化作用下，有机化学实验污水中残留的有机物被氧化分解为二氧化碳和水。
在本发明有机化学实验污水处理装置中，将有机物经过光催化降解生成的二氧化碳回流至沉降用壳体204内生成用于破乳的微气泡，可以提高对有机化学实验污水中乳化态有机物的吸附，而将沉降用壳体204内的气体送入光催化降解壳体301内进行降解，则可以避免挥发性有机物排入环境。而且，与现有的有机污水处理装置相比，在同样的时间内对同一有机化学实验污水进行处理，本发明有机化学实验污水处理装置处理后得到的排放水中有机物含量较低，最多可以低23％。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种有机化学实验污水处理装置，其特征在于，包括：
储水箱（100），用于暂时存放有机化学实验污水；
破乳沉降联合处理机构（200），用于对有机化学实验污水中憎水物质的分离去除；破乳沉降联合处理机构（200）包括初级破乳结构和二级破乳沉降联合结构，初级破乳结构包括污水分散管（201）和初级破乳用壳体（202）；二级破乳沉降联合结构包括沉降用壳体（204）和曝气板（213）；
光催化降解处理机构（300），用于对经过沉降分离处理后的有机化学实验污水中的有机物进行降解；
有机化学实验污水排水管出水端与储水箱（100）进水端流体导通连接，储水箱（100）出水端与污水分散管（201）进水端流体导通连接，污水分散管（201）出水端设置在初级破乳用壳体（202）内，初级破乳用壳体（202）出水端与沉降用壳体（204）进水端流体导通连接，沉降用壳体（204）出水管（210）与光催化降解处理机构（300）进水端流体导通连接，光催化降解处理机构（300）出水端与城市污水排放系统流体导通连接；污水分散管（201）出水端侧壁上设有出液孔，污水分散管（201）出水端管口设有封堵板（203），封堵板（203）上设有泄流孔，泄流孔径与出液孔孔径之比为1:3～1:5；曝气板（213）进气端与气泵出气端流体导通连接且曝气板（213）设置在沉降用壳体（204）内且位于沉降用壳体（204）底板上；沉降用壳体（204）的盖板包括固定盖板（205）和活动盖板（206），固定盖板（205）下板面设有设置在沉降用壳体（204）内且将沉降用壳体（204）内部分隔为两个流体导通的腔室的挡板（207），活动盖板（206）上可拆卸安装有有机物吸附部设置在沉降用壳体（204）内的有机物吸附构件（209），活动盖板（206）上还设有排气管（217）；沉降用壳体（204）进水端和沉降用壳体（204）出水管（210）分别设置在沉降用壳体（204）侧壁上，且位于沉降用壳体（204）出油端（211）下方2～10cm处的沉降用壳体（204）侧壁上设有水位监测管（212）。
2.根据权利要求1所述的有机化学实验污水处理装置，其特征在于，排气管（217）与光催化降解处理机构（300）进气端流体导通连接，光催化降解处理机构（300）出气端与储气罐（400）进气端流体导通连接，储气罐（400）出气端与气泵进气端流体导通连接。
3.根据权利要求1所述的有机化学实验污水处理装置，其特征在于，初级破乳用壳体（202）安装在沉降用壳体（204）侧壁上且污水分散管（201）出液端位于沉降用壳体（204）上方，初级破乳用壳体（202）底板与水平面之间的夹角为5～30°。
4.根据权利要求2所述的有机化学实验污水处理装置，其特征在于，初级破乳用壳体（202）底板下板面上设置有支撑件（214）。
5.根据权利要求1所述的有机化学实验污水处理装置，其特征在于，有机物吸附部包括基体（216）和亲油性涂层（215），基体（216）上端与设置在沉降用壳体（204）外侧的安装头（208）可拆卸连接，基体（216）下端上包裹有亲油性涂层（215）。
6.根据权利要求1所述的有机化学实验污水处理装置，其特征在于，排气管（217）下端安装在活动盖板（206）上的排气安装孔内，排气安装孔下端为锥形孔。
7.根据权利要求1所述的有机化学实验污水处理装置，其特征在于，曝气板（213）位于挡板（207）与沉降用壳体（204）出水管（210）之间的沉降用壳体（204）内。
8.根据权利要求1～7任一所述的有机化学实验污水处理装置，其特征在于，在光催化降解处理机构（300）中，光催化降解壳体（301）侧壁内壁上和顶壁内壁上均设有紫外光源（302），光催化降解壳体（301）底壁内壁上设有与供氧泵流体导通连接的曝气头（307）；光催化降解壳体（301）内设有负载有光催化剂的光催化构件（303）。
9.根据权利要求8所述的有机化学实验污水处理装置，其特征在于，光催化构件（303）包括网状基体（304）和负载有颗粒态光催化剂的棒状体（305），棒状体（305）一端与网状基体（304）固定连接。
10.根据权利要求9所述的有机化学实验污水处理装置，其特征在于，多个棒状体（305）呈无序状态设置在网状基体（304）上；网状基体（304）竖立着放置在光催化降解壳体（301）顶壁与底壁之间且相邻的两个网状基体（304）之间至少有一个曝气头（307）和一个紫外光源（302）。
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