一種實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種水處理設(shè)備，具體說是針對(duì)多成分、高濃度、高毒性的實(shí)驗(yàn)室 高危廢水進(jìn)行處理的處理儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國近年來的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及對(duì)各類生產(chǎn)及產(chǎn)品的監(jiān)管和檢測(cè)力度的 加強(qiáng)，各類研發(fā)型實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)型實(shí)驗(yàn)室如雨后春筍般地冒出，導(dǎo)致各種實(shí)驗(yàn)室廢水急增。 實(shí)驗(yàn)室廢水主要產(chǎn)生于各種研發(fā)實(shí)驗(yàn)、檢驗(yàn)檢測(cè)的過程，因其自身的特殊性質(zhì)，比如排放量 少，間斷性強(qiáng)，高毒性高危害，成分復(fù)雜多變等，致使實(shí)驗(yàn)室廢水的處理極為困難。目前的現(xiàn) 實(shí)是許多實(shí)驗(yàn)室廢水未經(jīng)處理就直接被排放，成為嚴(yán)重的水資源污染源。
[0003] 不同工作性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室廢水中所含污染物的成分是不同的，一般可分為無機(jī)廢水 和有機(jī)廢水兩大類。實(shí)驗(yàn)室無機(jī)廢水主要含有重金屬、重金屬絡(luò)合物、酸堿、氰化物、硫化 物、鹵素離子以及其他無機(jī)離子等。實(shí)驗(yàn)室有機(jī)廢水含有常用的有機(jī)溶劑、有機(jī)酸、醚類、多 氯聯(lián)苯、有機(jī)磷化合物、石油類、油脂類、酚類、酮等物質(zhì)，相比而言，有機(jī)廢水比無機(jī)廢水的 毒性更高，污染的范圍更廣，帶來的危害更嚴(yán)重?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水根據(jù)其濃度的不同，又可 分為低濃度廢水和高濃度廢水。實(shí)驗(yàn)室高濃度廢水主要來源于標(biāo)簽脫落后的不明潮解試 齊U，失效的液態(tài)試劑（如有機(jī)溶劑廢液等），科研和實(shí)驗(yàn)中的液態(tài)實(shí)驗(yàn)廢棄產(chǎn)物或副產(chǎn)品 (樣品分析殘液、液體產(chǎn)品和副產(chǎn)品等），劇毒藥物實(shí)驗(yàn)后的洗滌液等。綜合上述對(duì)實(shí)驗(yàn)室 廢水的兩種分類，顯而易見，高濃度、高毒性(有機(jī)）的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水，尤其是難分解有機(jī) 成分的危害度是最高的，很難想象如此的高濃度、高毒性實(shí)驗(yàn)室廢水如果不經(jīng)徹底處理就 排放對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的危害程度。
[0004] 現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)室廢水的處理方法主要包括生物法和物化法。生物法對(duì)于高濃度、高 毒性、間斷性強(qiáng)、且成分復(fù)雜多變的實(shí)驗(yàn)室査機(jī)廢水的處理效果不佳，原因是生物法的主要 工作要素一活性污泥容易受毒性有機(jī)物的污染而死亡，難以操控。而物化法，包括吸附、 混凝、膜分離等技術(shù)在內(nèi)，是將實(shí)驗(yàn)室有機(jī)廢水中的有機(jī)溶劑等回收后，再利用化學(xué)方法進(jìn) 行處理。物化法雖然能通過對(duì)化學(xué)藥品的回收、再利用來減小對(duì)環(huán)境的污染，但此法需要特 殊設(shè)備，投資大，工藝復(fù)雜，而且運(yùn)作成本高。更重要的是，物化法不適用于無法回收的高毒 性有機(jī)廢液的處理。因此，此類廢液一般實(shí)行集中焚燒處理，不僅能耗高，更有造成污染大 氣的潛在次生危害。
[0005] 中國實(shí)用新型專利ZL200810103616. 6公開了一種電化學(xué)降解與光催化氧化技術(shù) 聯(lián)用的廢水處理方法及裝置。該實(shí)用新型的技術(shù)方案中涉及到的裝置有儲(chǔ)液罐、離心泵、恒 溫部件、陽極、陰極、恒流電源及光催化反應(yīng)池；儲(chǔ)液罐通過管道與離心泵的進(jìn)液口連接，離 心泵的出液口通過管道與恒溫部件的進(jìn)液口連接，恒溫部件的出液口通過管道與帶有摻硼 金剛石薄膜電極為陽極、不銹鋼電極為陰極構(gòu)成的流動(dòng)式電解槽連接，流動(dòng)式電解槽的出 液口通過管道與帶有紫外燈的光催化反應(yīng)器的進(jìn)液口連接，光催化反應(yīng)器的出液口連接有 通入儲(chǔ)液罐的管道；所述陽極、陰極分別與恒流電源的正、負(fù)極連接。該裝置是利用離心泵 將儲(chǔ)液罐中的廢水抽出，使之依次經(jīng)過恒溫部件、流動(dòng)式電解槽和光催化反應(yīng)器后，再回到 儲(chǔ)液罐中。在恒電流模式下，含有有機(jī)污染物的廢水在流動(dòng)式電解槽的陽極發(fā)生電催化氧 化反應(yīng)，進(jìn)行電化學(xué)降解；電解出水進(jìn)入裝有光催化劑的光催化反應(yīng)器中，在紫外燈作用下 廢水中的有機(jī)污染物發(fā)生光催化氧化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的降解；同時(shí)電催化氧化反應(yīng)的析氧 副反應(yīng)所產(chǎn)生的氧氣是光催化氧化反應(yīng)時(shí)的光生電子的捕獲劑，可提高光催化光生電子和 空穴的分離效率，從而實(shí)現(xiàn)電化學(xué)降解與光催化技術(shù)聯(lián)用的對(duì)廢水處理的協(xié)同作用。
[0006] 但是，由于該裝置中，流動(dòng)式電解槽陽極為摻硼金剛石薄膜電極、陰極為不銹鋼電 極，因此該電解槽工作時(shí)無法使用交流電，只能使用恒流電源，這樣會(huì)降低電流效應(yīng)的使用 率，增加設(shè)備的運(yùn)行成本。同時(shí)，廢水中的有機(jī)污染物在陽極發(fā)生電催化氧化反應(yīng)，廢水或 電解質(zhì)溶液中含有如銅離子、鐵離子或錳離子等金屬陽離子時(shí)，這些金屬陽離子會(huì)在陰極 表面發(fā)生沉積，產(chǎn)生銅、鐵等金屬、或氫氧化錳等結(jié)垢，覆蓋于陰極表面，使得電催化氧化反 應(yīng)的效率大大降低，最終導(dǎo)致水處理效果的下降。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型要解決的問題是提供一種實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀，采用該處理儀對(duì)實(shí) 驗(yàn)室高危廢水進(jìn)行處理，其電化學(xué)反應(yīng)池可直接連接交流電，能夠提高電流效應(yīng)的使用率， 且其陰極不易產(chǎn)生結(jié)垢，電催化氧化反應(yīng)效率高，可提高水處理的效果。
[0008] 為解決上述問題，采取以下技術(shù)方案：
[0009] 本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀包括儲(chǔ)液罐、循環(huán)泵、電化學(xué)反應(yīng)池和光催 化反應(yīng)池。儲(chǔ)液罐的出液口通過管道與循環(huán)泵的進(jìn)液口相連，循環(huán)泵的出液口通過管道與 電化學(xué)反應(yīng)池的進(jìn)液口相連，電化學(xué)反應(yīng)池的出液口通過管道與光催化反應(yīng)池的進(jìn)液口相 連，光催化反應(yīng)池的出液口通過管道與儲(chǔ)液罐的進(jìn)液口相連。所述電化學(xué)反應(yīng)池含有陰、陽 電極，光催化反應(yīng)池含有紫外光光源。其特點(diǎn)是所述電化學(xué)反應(yīng)池的陰、陽電極采用相同的 材質(zhì)制成。
[0010] 其中，所述電化學(xué)反應(yīng)池的陰、陽電極均為摻硼金剛石電極、不銹鋼電極、石墨電 極、釕鈦氧化物涂層電極或鈦鉛電極。所述光催化反應(yīng)池中有光催化劑載體，該光催化劑載 體表面負(fù)載有光催化劑薄膜。所述光催化劑載體是陶瓷發(fā)泡體、鈦/鎳金屬發(fā)泡體、陶瓷/ 玻璃大顆?；虿ＡЮw維。
[0011] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述循環(huán)泵與電化學(xué)反應(yīng)池間的管道上設(shè)置有 前過濾池。該前過濾池可去除原始廢水溶液中的大顆粒物質(zhì)，保護(hù)后續(xù)單元電化學(xué)反應(yīng)池 的電極不受損傷。
[0012] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述光催化反應(yīng)池與儲(chǔ)液罐間的管道上設(shè)置有 混床式離子交換過濾器，該混床式離子交換過濾器的填料為大孔弱酸丙烯酸性陽離子樹脂 和丙烯酸強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的混合物。該混床式離子交換過濾器中的填料能夠同時(shí)去 除處理水中的電解質(zhì)成分、離子降解產(chǎn)物以及氮、磷和氨氮等成分。
[0013] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述儲(chǔ)液罐進(jìn)液口對(duì)應(yīng)的管道上安裝有流量調(diào) 節(jié)閥。該流量調(diào)節(jié)閥可用于控制管道內(nèi)液體的流動(dòng)速度、各反應(yīng)池中溶液的滯留時(shí)間，以應(yīng) 對(duì)不同廢水溶液的處理需求，提高廢水處理效果。
[0014] 本實(shí)用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)方案是還包括可編程邏輯控制系統(tǒng)，所述循環(huán)泵、電 化學(xué)反應(yīng)池、光催化反應(yīng)池均與該可編程邏輯控制系統(tǒng)呈電連接，或者所述循環(huán)泵、前過濾 池、電化學(xué)反應(yīng)池、光催化反應(yīng)池均與該可編程邏輯控制系統(tǒng)呈電連接，或者所述循環(huán)泵、 電化學(xué)反應(yīng)池、光催化反應(yīng)池、流量調(diào)節(jié)閥均與該可編程邏輯控制系統(tǒng)呈電連接。由可編程 邏輯控制系統(tǒng)、循環(huán)泵和流量調(diào)節(jié)閥所構(gòu)成的智能化控制流程，以上述電化學(xué)反應(yīng)池、光催 化反應(yīng)池和混床式離子交換過濾器為基本受控單元，根據(jù)不同廢水的成分及濃度，通過有 效特定輸出參數(shù)的設(shè)定，對(duì)水處理儀的電壓、處理時(shí)間和流速等進(jìn)行全自動(dòng)化控制，以提高 水處理儀的實(shí)際處理效率。
[0015] 采取上述方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0016] 由于本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀的電化學(xué)反應(yīng)池的陰、陽電極電極采用 相同的材質(zhì)制成，因此該電化學(xué)反應(yīng)池工作時(shí)可直接連接交流電源，從而提高電流效應(yīng)的 使用率，降低設(shè)備的運(yùn)行成本。同時(shí)，由于該電化學(xué)反應(yīng)池的陰陽電極可直接連接交流電 源，當(dāng)交流電源的電流方向做周期性變換的同時(shí)，陰陽電極間也會(huì)進(jìn)行周期性的倒極反應(yīng)， 即上一周期的陽極、陰極分別變?yōu)橄乱恢芷诘年帢O、陽極，這樣在上一周期內(nèi)通過電催化氧 化反應(yīng)附著在陰極電極上的結(jié)垢，在進(jìn)入下一周期后，能夠通過倒極反應(yīng)從已變?yōu)殛枠O的 該電極上剝離下來，即該電化學(xué)反應(yīng)池在接入交流電后，具備自動(dòng)清除電極結(jié)垢的功能，從 而可大大提高電催化氧化反應(yīng)的效率和水處理的效果。
[0017] 另外，通過開發(fā)由可編程邏輯控制系統(tǒng)、循環(huán)泵和流量調(diào)節(jié)閥所構(gòu)成的智能化全 自動(dòng)控制流程，以通過輸入可控參數(shù)，對(duì)該水處理儀的運(yùn)行時(shí)間、流量進(jìn)行全自動(dòng)控制，保 證水處理儀的處理?xiàng)l件適合各種不同性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室廢水的處理，并保證水處理儀運(yùn)行全程 的安全進(jìn)行。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀對(duì)甲基橙溶液的處理效果圖；
[0020] 圖3是本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀對(duì)硝基苯胺溶液的處理效果圖；
[0021] 圖4是本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀對(duì)生物實(shí)驗(yàn)室廢水的處理效果圖；
[0022] 圖5是本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室有機(jī)廢水的處理效果 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0024] 如圖1所示，本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)室高危廢水處理儀包括儲(chǔ)液罐1、循環(huán)泵7、前過濾 池2、電化學(xué)反應(yīng)池3、光催化反應(yīng)池5和混