申请日2014.12.05
公开(公告)日2015.05.13
IPC分类号C02F9/08
摘要
本实用新型涉及一种实验室高危废水处理仪。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，它们依次通过管道相连，且光催化反应池与储液罐间也通过管道相连。其特点是所述电化学反应池的阴、阳电极采用相同的材质制成。利用该处理仪对实验室高危废水进行处理，能够在将电化学降解与光催化氧化技术相结合的同时，在电化学反应池中还能够实现阴、阳电极间的倒极反应，从而去除阴极表面的结垢，提高电极反应效率和水处理效果。
摘要附图
权利要求书
1.一种实验室高危废水处理仪，包括储液罐(1)、循环泵(7)、电化学反应池(3)和光催化反应池(5);储液罐(1)的出液口通过管道与循环泵(7)的进液口相连，循环泵(7)的出液口通过管道与电化学反应池(3)的进液口相连，电化学反应池(3)的出液口通过管道与光催化反应池(5)的进液口相连，光催化反应池(5)的出液口通过管道与储液罐(1)的进液口相连;所述电化学反应池(3)含有阴、阳电极，光催化反应池(5)含有紫外光光源;其特征在于所述电化学反应池(3)的阴、阳电极采用相同的材质制成。
2.如权利要求1所述的实验室高危废水处理仪，其特征在于所述电化学反应池(3)的阴、阳电极均为掺硼金刚石电极、不锈钢电极、石墨电极、钌钛氧化物涂层电极或钛铅电极。
3.如权利要求1所述的实验室高危废水处理仪，其特征在于所述光催化反应池(5)中有光催化剂载体，该光催化剂载体表面负载有光催化剂薄膜。
4.如权利要求3所述的实验室高危废水处理仪，其特征在于所述光催化剂载体是陶瓷发泡体、钛/镍金属发泡体、陶瓷/玻璃大颗粒或玻璃纤维。
5.如权利要求1所述的实验室高危废水处理仪，其特征在于所述循环泵(7)与电化学反应池(3)间的管道上设置有前过滤池(2)。
6.如权利要求1所述的实验室高危废水处理仪，其特征在于所述光催化反应池(5)与储液罐(1)间的管道上设置有混床式离子交换过滤器(6)，该混床式离子交换过滤器(6)的填料为大孔弱酸丙烯酸性阳离子树脂和丙烯酸强碱性阴离子交换树脂的混合物。
7.如权利要求1所述的实验室高危废水处理仪，其特征在于所述储液罐(1)进液口对应的管道上安装有流量调节阀(8)。
8.如权利要求1至7中任一项所述的实验室高危废水处理仪，其特征在于还包括可编程逻辑控制系统(4)，所述循环泵(7)、电化学反应池(3)、光催化反应池(5)均与该可编程逻辑控制系统(4)呈电连接，或者所述循环泵(7)、前过滤池(2)、电化学反应池(3)、光催化反应池(5)均与该可编程逻辑控制系统(4)呈电连接，或者所述循环泵(7)、电化学反应池(3)、光催化反应池(5)、流量调节阀(8)均与该可编程逻辑控制系统(4)呈电连接。
说明书
一种实验室高危废水处理仪
技术领域
本实用新型涉及一种水处理设备，具体说是针对多成分、高浓度、高毒性的实验室高危废水进行处理的处理仪。
背景技术
随着我国近年来的科学技术的发展，以及对各类生产及产品的监管和检测力度的加强，各类研发型实验室和检测型实验室如雨后春笋般地冒出，导致各种实验室废水急增。实验室废水主要产生于各种研发实验、检验检测的过程，因其自身的特殊性质，比如排放量少，间断性强，高毒性高危害，成分复杂多变等，致使实验室废水的处理极为困难。目前的现实是许多实验室废水未经处理就直接被排放，成为严重的水资源污染源。
不同工作性质的实验室废水中所含污染物的成分是不同的，一般可分为无机废水和有机废水两大类。实验室无机废水主要含有重金属、重金属络合物、酸碱、氰化物、硫化物、卤素离子以及其他无机离子等。实验室有机废水含有常用的有机溶剂、有机酸、醚类、多氯联苯、有机磷化合物、石油类、油脂类、酚类、酮等物质，相比而言，有机废水比无机废水的毒性更高，污染的范围更广，带来的危害更严重。化学实验室废水根据其浓度的不同，又可分为低浓度废水和高浓度废水。实验室高浓度废水主要来源于标签脱落后的不明潮解试剂,失效的液态试剂(如有机溶剂废液等),科研和实验中的液态实验废弃产物或副产品(样品分析残液、液体产品和副产品等)，剧毒药物实验后的洗涤液等。综合上述对实验室废水的两种分类，显而易见，高浓度、高毒性(有机)的化学实验室废水，尤其是难分解有机成分的危害度是最高的，很难想象如此的高浓度、高毒性实验室废水如果不经彻底处理就排放对环境产生的危害程度。
现行的实验室废水的处理方法主要包括生物法和物化法。生物法对于高浓度、高毒性、间断性强、且成分复杂多变的实验室有机废水的处理效果不佳，原因是生物法的主要工作要素——活性污泥容易受毒性有机物的污染而死亡，难以操控。而物化法，包括吸附、混凝、膜分离等技术在内，是将实验室有机废水中的有机溶剂等回收后，再利用化学方法进行处理。物化法虽然能通过对化学药品的回收、再利用来减小对环境的污染，但此法需要特殊设备，投资大，工艺复杂，而且运作成本高。更重要的是，物化法不适用于无法回收的高毒性有机废液的处理。因此，此类废液一般实行集中焚烧处理，不仅能耗高，更有造成污染大气的潜在次生危害。
中国实用新型专利ZL200810103616.6公开了一种电化学降解与光催化氧化技术联用的废水处理方法及装置。该实用新型的技术方案中涉及到的装置有储液罐、离心泵、恒温部件、阳极、阴极、恒流电源及光催化反应池;储液罐通过管道与离心泵的进液口连接，离心泵的出液口通过管道与恒温部件的进液口连接，恒温部件的出液口通过管道与带有掺硼金刚石薄膜电极为阳极、不锈钢电极为阴极构成的流动式电解槽连接，流动式电解槽的出液口通过管道与带有紫外灯的光催化反应器的进液口连接，光催化反应器的出液口连接有通入储液罐的管道;所述阳极、阴极分别与恒流电源的正、负极连接。该装置是利用离心泵将储液罐中的废水抽出，使之依次经过恒温部件、流动式电解槽和光催化反应器后，再回到储液罐中。在恒电流模式下，含有有机污染物的废水在流动式电解槽的阳极发生电催化氧化反应，进行电化学降解;电解出水进入装有光催化剂的光催化反应器中，在紫外灯作用下废水中的有机污染物发生光催化氧化反应实现进一步的降解;同时电催化氧化反应的析氧副反应所产生的氧气是光催化氧化反应时的光生电子的捕获剂，可提高光催化光生电子和空穴的分离效率，从而实现电化学降解与光催化技术联用的对废水处理的协同作用。
但是，由于该装置中，流动式电解槽阳极为掺硼金刚石薄膜电极、阴极为不锈钢电极，因此该电解槽工作时无法使用交流电，只能使用恒流电源，这样会降低电流效应的使用率，增加设备的运行成本。同时，废水中的有机污染物在阳极发生电催化氧化反应，废水或电解质溶液中含有如铜离子、铁离子或锰离子等金属阳离子时，这些金属阳离子会在阴极表面发生沉积，产生铜、铁等金属、或氢氧化锰等结垢，覆盖于阴极表面，使得电催化氧化反应的效率大大降低，最终导致水处理效果的下降。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题是提供一种实验室高危废水处理仪，采用该处理仪对实验室高危废水进行处理，其电化学反应池可直接连接交流电，能够提高电流效应的使用率，且其阴极不易产生结垢，电催化氧化反应效率高，可提高水处理的效果。
为解决上述问题，采取以下技术方案：
本实用新型的实验室高危废水处理仪包括储液罐、循环泵、电化学反应池和光催化反应池。储液罐的出液口通过管道与循环泵的进液口相连，循环泵的出液口通过管道与电化学反应池的进液口相连，电化学反应池的出液口通过管道与光催化反应池的进液口相连，光催化反应池的出液口通过管道与储液罐的进液口相连。所述电化学反应池含有阴、阳电极，光催化反应池含有紫外光光源。其特点是所述电化学反应池的阴、阳电极采用相同的材质制成。
其中，所述电化学反应池的阴、阳电极均为掺硼金刚石电极、不锈钢电极、石墨电极、钌钛氧化物涂层电极或钛铅电极。所述光催化反应池中有光催化剂载体，该光催化剂载体表面负载有光催化剂薄膜。所述光催化剂载体是陶瓷发泡体、钛/镍金属发泡体、陶瓷/玻璃大颗粒或玻璃纤维。
本实用新型的进一步改进方案是所述循环泵与电化学反应池间的管道上设置有前过滤池。该前过滤池可去除原始废水溶液中的大颗粒物质，保护后续单元电化学反应池的电极不受损伤。
本实用新型的进一步改进方案是所述光催化反应池与储液罐间的管道上设置有混床式离子交换过滤器，该混床式离子交换过滤器的填料为大孔弱酸丙烯酸性阳离子树脂和丙烯酸强碱性阴离子交换树脂的混合物。该混床式离子交换过滤器中的填料能够同时去除处理水中的电解质成分、离子降解产物以及氮、磷和氨氮等成分。
本实用新型的进一步改进方案是所述储液罐进液口对应的管道上安装有流量调节阀。该流量调节阀可用于控制管道内液体的流动速度、各反应池中溶液的滞留时间，以应对不同废水溶液的处理需求，提高废水处理效果。
本实用新型的更进一步改进方案是还包括可编程逻辑控制系统，所述循环泵、电化学反应池、光催化反应池均与该可编程逻辑控制系统呈电连接，或者所述循环泵、前过滤池、电化学反应池、光催化反应池均与该可编程逻辑控制系统呈电连接，或者所述循环泵、电化学反应池、光催化反应池、流量调节阀均与该可编程逻辑控制系统呈电连接。由可编程逻辑控制系统、循环泵和流量调节阀所构成的智能化控制流程，以上述电化学反应池、光催化反应池和混床式离子交换过滤器为基本受控单元，根据不同废水的成分及浓度，通过有效特定输出参数的设定，对水处理仪的电压、处理时间和流速等进行全自动化控制，以提高水处理仪的实际处理效率。
采取上述方案，具有以下优点：
由于本实用新型的实验室高危废水处理仪的电化学反应池的阴、阳电极电极采用相同的材质制成，因此该电化学反应池工作时可直接连接交流电源，从而提高电流效应的使用率，降低设备的运行成本。同时，由于该电化学反应池的阴阳电极可直接连接交流电源，当交流电源的电流方向做周期性变换的同时，阴阳电极间也会进行周期性的倒极反应，即上一周期的阳极、阴极分别变为下一周期的阴极、阳极，这样在上一周期内通过电催化氧化反应附着在阴极电极上的结垢，在进入下一周期后，能够通过倒极反应从已变为阳极的该电极上剥离下来，即该电化学反应池在接入交流电后，具备自动清除电极结垢的功能，从而可大大提高电催化氧化反应的效率和水处理的效果。
另外，通过开发由可编程逻辑控制系统、循环泵和流量调节阀所构成的智能化全自动控制流程，以通过输入可控参数，对该水处理仪的运行时间、流量进行全自动控制，保证水处理仪的处理条件适合各种不同性质的实验室废水的处理，并保证水处理仪运行全程的安全进行。