本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)室重金屬?gòu)U液的凈化處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和教育的不斷進(jìn)步，教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和科研實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模和數(shù)量都在不斷增加，與此同時(shí)實(shí)驗(yàn)室污染問(wèn)題也日漸突出，尤其是實(shí)驗(yàn)室重金屬?gòu)U液的隨意排放問(wèn)題。重金屬具有一定的毒性，在排入土壤和水體后，不能被微生物降解，危害土壤、水體生態(tài)環(huán)境。通過(guò)空氣、水、土壤等途徑進(jìn)入動(dòng)植物體內(nèi)，并經(jīng)由食物鏈放大富集進(jìn)入人體，損害人體健康。對(duì)人體健康有較大影響的重金屬離子主要有汞、銅、鉛、鎘、鉻、鋅、鎳、錳等。

我國(guó)對(duì)實(shí)驗(yàn)室廢液排放問(wèn)題的關(guān)注度不夠，尚沒(méi)有完善的管理規(guī)范，實(shí)驗(yàn)室重金屬?gòu)U液大多不經(jīng)處理或者只經(jīng)簡(jiǎn)單的稀釋處理就排入下水道，部分實(shí)驗(yàn)室采用統(tǒng)一收集后交由相關(guān)專(zhuān)業(yè)單位集中處理模式。然而重金屬?gòu)U液排放周期不確定，水質(zhì)復(fù)雜、多變，統(tǒng)一收集的運(yùn)輸和處理成本都較高。因此，研發(fā)一種耗能低、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的實(shí)驗(yàn)重金屬?gòu)U液處理裝置已成為實(shí)驗(yàn)室環(huán)境保護(hù)工作的一項(xiàng)重要課題。

目前，重金屬?gòu)U水處理方法主要有化學(xué)沉淀法、電解法、吸附法、膜分離法、離子交換法等。這些方法對(duì)廢水中的重金屬去除具有良好效果，而用于高濃度的實(shí)驗(yàn)室重金屬?gòu)U液的處理尚存在不少問(wèn)題。有人采用電解法處理實(shí)驗(yàn)室重金屬?gòu)U液，雖得到一定的處理效果，卻也存在污泥量多、電極損耗大、處理效果難以穩(wěn)定等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可減輕對(duì)實(shí)驗(yàn)室人員造成危害、利于環(huán)境安全的實(shí)驗(yàn)室重金屬?gòu)U液處理一體機(jī)。

本發(fā)明包括廢液存儲(chǔ)桶、加堿泵、加酸泵、捕捉劑投加泵、聚合氯化鋁（PAC）投加泵、進(jìn)水泵、真空泵、排泥閥、排水閥、污泥濾筒、排水閥、攪拌機(jī)、設(shè)有攪拌器的反應(yīng)器、儲(chǔ)堿罐、儲(chǔ)酸罐、重金屬捕捉劑存儲(chǔ)罐、聚合氯化鋁存儲(chǔ)罐和氣水分離器。

儲(chǔ)堿罐通過(guò)加堿泵與反應(yīng)器連接，儲(chǔ)酸罐通過(guò)加酸泵與反應(yīng)器連接，重金屬捕捉劑存儲(chǔ)罐通過(guò)捕捉劑投加泵與反應(yīng)器連接，聚合氯化鋁存儲(chǔ)罐通過(guò)聚合氯化鋁投加泵與反應(yīng)器連接。

廢液存儲(chǔ)桶通過(guò)進(jìn)水泵與反應(yīng)器連接，污泥濾筒通過(guò)排泥閥與反應(yīng)器連接，真空泵通過(guò)氣水分離器與污泥濾筒連接。

在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有廢液注滿(mǎn)液位計(jì)、污泥排空液位計(jì)和排水結(jié)束液位計(jì)；所述廢液注滿(mǎn)液位計(jì)的信號(hào)輸出端連接在所述進(jìn)水泵的控制端，所述污泥排空液位計(jì)的信號(hào)輸出端連接在所述排泥閥的控制端，所述排水結(jié)束液位計(jì)的信號(hào)輸出端連接在所述排水閥的控制端。

本發(fā)明工作原理如下：

（1）進(jìn)液?jiǎn)卧?/p>

本裝置進(jìn)液系統(tǒng)采用程序控制蠕動(dòng)泵抽吸技術(shù)。裝置設(shè)有一個(gè)重金屬?gòu)U液收集桶，待收集桶中廢液達(dá)到一定量時(shí)，蠕動(dòng)泵自行啟動(dòng)，廢液從廢液收集桶通過(guò)進(jìn)液管進(jìn)入裝置內(nèi)的反應(yīng)器。

（2）加藥單元：

本裝置加藥單元共設(shè)置四個(gè)加藥罐和四臺(tái)加藥泵，加藥罐中分別儲(chǔ)存重金屬捕捉劑、酸、堿和絮凝劑四類(lèi)藥劑，每一個(gè)加藥泵對(duì)應(yīng)一個(gè)加藥罐，根據(jù)廢液中重金屬離子的種類(lèi)、濃度和處理要求，分別向反應(yīng)器中加入相應(yīng)的藥劑及劑量。

（3）反應(yīng)單元

本裝置反應(yīng)單元采用一個(gè)直徑300mm高480mm的圓柱形PP材質(zhì)反應(yīng)器，反應(yīng)器設(shè)有攪拌器、pH計(jì)、液位計(jì)、廢氣吸收管。采用專(zhuān)用重金屬離子捕捉劑，在常溫和很寬PH值條件范圍內(nèi)，與廢水中的各種重金屬離子進(jìn)行反應(yīng)并在短時(shí)間內(nèi)迅速生成不溶性、低含水率、易沉淀去除的絮狀顆粒，通過(guò)固液分離從而達(dá)到從水中去除重金屬離子的目的。

（4）污泥脫水單元：

本裝置的污泥脫水單元主要由污泥濾筒、氣水分離器、真空泵、液位計(jì)、廢氣吸收管組成。反應(yīng)器中的重金屬污泥通過(guò)排泥管進(jìn)入污泥濾筒，設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)污泥真空抽吸脫水過(guò)程，完成污泥的壓縮與脫水。

（5）電控單元：

本裝置電控單元主要有PLC模塊、模擬量傳感器、電控元器件、觸摸屏等組成。根據(jù)廢液中重金屬離子的種類(lèi)、濃度和處理要求，在觸摸屏操作界面上選擇離子的種類(lèi)和濃度，設(shè)備內(nèi)置軟件自動(dòng)確定藥劑投加量，控制泵、電磁閥、攪拌器等設(shè)備的啟停，從而自動(dòng)控制處理過(guò)程。

與現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)室重金屬?gòu)U液處理方法相比，本發(fā)明采用高效中和沉淀和有機(jī)官能團(tuán)螯合共同作用，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室重金屬?gòu)U液不同離子及離子濃度靈活調(diào)整螯合劑、絮凝劑以及酸堿試劑添加量等運(yùn)行參數(shù)。重金屬?gòu)U液經(jīng)過(guò)本裝置處理后可直接就近達(dá)標(biāo)排放，特別適合實(shí)驗(yàn)室重金屬?gòu)U液的原位處理。

本發(fā)明針對(duì)的是科研單位、高等院校的實(shí)驗(yàn)室在試驗(yàn)及教學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的重金屬?gòu)U液的有效處理，具有處理效果穩(wěn)定可靠、占用空間小、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效的減少環(huán)境有害物的排放，同時(shí)能夠有效降低實(shí)驗(yàn)室廢液處理成本，具備顯著的節(jié)能減排技術(shù)效益。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還在反應(yīng)器、污泥濾筒、廢液存儲(chǔ)桶的頂部分別設(shè)置廢氣吸收管，在廢氣吸收管內(nèi)填充顆?；钚蕴?。對(duì)反應(yīng)器、污泥濾筒、廢液儲(chǔ)蓄桶內(nèi)的氣體進(jìn)行吸附凈化后排放至空氣中。

附圖說(shuō)明

圖1為發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，儲(chǔ)堿罐8采用硅膠管通過(guò)加堿泵B1與反應(yīng)器5連接，儲(chǔ)酸罐9采用硅膠管通過(guò)加酸泵B2與反應(yīng)器5連接，重金屬捕捉劑存儲(chǔ)罐10采用硅膠管通過(guò)捕捉劑投加泵B3與反應(yīng)器5連接，PAC存儲(chǔ)罐11采用硅膠管通過(guò)PAC投加泵B4與反應(yīng)器5連接。

廢液存儲(chǔ)桶13采用硅膠管通過(guò)進(jìn)水泵B5與反應(yīng)器5連接，污泥濾筒6采用硅膠管通過(guò)排泥閥F1與反應(yīng)器5連接，真空泵B6采用硅膠管通過(guò)氣水分離器12與污泥濾筒6連接。

反應(yīng)器5內(nèi)設(shè)有三個(gè)液位計(jì)：廢液注滿(mǎn)液位計(jì)Y1、污泥排空液位計(jì)Y2和排水結(jié)束液位計(jì)Y3。當(dāng)反應(yīng)器5中的液位至1號(hào)液位計(jì)Y1處時(shí)，表示廢液已注滿(mǎn)，進(jìn)水泵B5停止；當(dāng)反應(yīng)器5中液位至2號(hào)液位計(jì)Y2處時(shí)，表示污泥已經(jīng)排空，此時(shí)關(guān)閉排泥閥F1。

排泥結(jié)束后，通過(guò)加酸或加堿調(diào)整反應(yīng)器5內(nèi)廢液pH值達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)啟反應(yīng)器5的排水閥F2，廢液達(dá)標(biāo)排放，當(dāng)液位至3號(hào)液位計(jì)Y3處時(shí)，表示排水結(jié)束，關(guān)閉排水閥F2。

反應(yīng)器5、污泥濾筒6、廢液儲(chǔ)蓄桶13均設(shè)置廢氣吸收管2，廢氣吸收管2內(nèi)填充顆粒活性炭。

采用本裝置處理實(shí)驗(yàn)室重金屬?gòu)U液時(shí)，處理流程如下：

1、開(kāi)啟電源，在觸摸屏顯示界面輸入廢液中重金屬離子濃度，鉛Pb-X1，銅Cu-X2，鋅Sn-X3，錫Cd-X4，鎳Ni-X5，鉻Cr-X6，錳Mn-X7，鎘Cd-X8。

2、操作界面確認(rèn)離子濃度后， PLC系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)部已經(jīng)編入的程序反應(yīng)器自動(dòng)運(yùn)行。

3、開(kāi)啟進(jìn)水泵B5，廢液儲(chǔ)蓄桶14的廢液注入反應(yīng)器5內(nèi)，當(dāng)液位至反應(yīng)器5的1號(hào)液位計(jì)Y1時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水泵B5，停止注入廢液。

4、開(kāi)啟攪拌機(jī)1， pH計(jì)3檢測(cè)反應(yīng)器5內(nèi)廢液的pH值，當(dāng)反應(yīng)器5內(nèi)廢液pH值低于10時(shí)，開(kāi)啟加堿泵B1，儲(chǔ)堿罐8中的堿液從硅膠管經(jīng)過(guò)加堿泵B1進(jìn)入反應(yīng)器5中，當(dāng)反應(yīng)器中廢液pH值等于10時(shí)關(guān)閉加堿泵B1。當(dāng)反應(yīng)器5內(nèi)廢液pH值高于10時(shí)，開(kāi)啟加酸泵B2，儲(chǔ)酸罐9中的酸液從硅膠管經(jīng)過(guò)加酸泵B2進(jìn)入反應(yīng)器5中，當(dāng)反應(yīng)器中廢液pH值等于10時(shí)關(guān)閉加酸泵B2。

5、開(kāi)啟加重金屬捕捉劑泵B3，重金屬捕捉劑存儲(chǔ)罐10中的重金屬捕捉劑從硅膠管經(jīng)過(guò)B3進(jìn)入反應(yīng)器5中，PLC系統(tǒng)根據(jù)各離子濃度設(shè)定值計(jì)算出重金屬捕捉劑泵B3的運(yùn)行時(shí)間，當(dāng)重金屬捕捉劑泵B3運(yùn)行時(shí)間達(dá)到計(jì)算值，重金屬捕捉劑泵B3停止。

6、反應(yīng)10min后，開(kāi)啟PAC投加泵B4，PAC存儲(chǔ)罐11中的PAC從硅膠管經(jīng)過(guò)B4進(jìn)入反應(yīng)器5中，B4開(kāi)啟2min后關(guān)閉，繼續(xù)反應(yīng)15min后，關(guān)閉攪拌機(jī)1。

7、反應(yīng)器5靜置30min，開(kāi)啟排泥閥F1和污泥濾筒6的排水閥F3，反應(yīng)器底部的污泥從硅膠管經(jīng)過(guò)排泥閥F1流入污泥濾筒6當(dāng)中，反應(yīng)器中液位下降至反應(yīng)器5的2號(hào)液位計(jì)Y2時(shí)，反應(yīng)器污泥排完，關(guān)閉排泥閥F1。污泥濾筒6里面設(shè)有濾布7，污泥截留在污泥濾筒6內(nèi)的濾布7上，污水通過(guò)濾布7流入污泥濾筒6下部，通過(guò)污泥濾筒6的排水閥F3排出。

8、關(guān)閉排泥閥F1后延時(shí)20min，關(guān)閉污泥濾筒6的排水閥F3和氣水分離器12的排水閥F4，開(kāi)啟真空泵B6，使污泥濾筒6內(nèi)的濾布7上下形成壓力差，水在真空作用下透過(guò)濾布7從泥中分離，進(jìn)入污泥濾筒6下部，真空泵B6運(yùn)行10min后關(guān)閉，開(kāi)啟污泥濾筒6的排水閥F3和氣水分離器12的排水閥F4，濾后水會(huì)通過(guò)排水閥F3和排水閥F4排出，延時(shí)2min關(guān)閉排水閥F3和排水閥F4，再度開(kāi)啟真空泵B6運(yùn)行10min后關(guān)閉，開(kāi)啟污泥濾筒6的排水閥F3和氣水分離器12的排水閥F4進(jìn)行排水，等待3min后關(guān)閉。

9、開(kāi)啟攪拌機(jī)1，開(kāi)啟加酸泵B2，儲(chǔ)酸罐中9的酸液從硅膠管經(jīng)過(guò)加酸泵B2進(jìn)入反應(yīng)器5中，當(dāng)反應(yīng)器5中廢液pH值等于8時(shí)，關(guān)閉加酸泵B2，同時(shí)關(guān)閉攪拌機(jī)1。

10、開(kāi)啟排水閥F2排放反應(yīng)器5中廢水，當(dāng)反應(yīng)器5的液位下降至3號(hào)液位計(jì)Y3時(shí)，表示反應(yīng)器中的廢水排放結(jié)束，等1min后關(guān)閉排水閥F2。廢液處理過(guò)程結(jié)束。