一种化验室废液处理工艺、系统和设备的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种化验室废液处理工艺，具体包括以下步骤：将需要处理的污水经过三段交变脉冲电解处理，以逸出气体；将电解后的污水进行澄清，以过滤出含铁氧体的沉渣；将澄清后的水进行臭氧处理；将臭氧处理后的水通过隔膜电渗析进行除盐；将隔膜电渗析除盐后的水依次通过ASBR设备和SBR设备进行厌氧降解；将降解后的水排出。本发明化验室废液处理系统，包括主机、澄清模块、ASBR模块和SBR模块；所述主机包括臭氧模块、三段电解协同处理模块、气体活性炭吸附子模块和隔膜电渗析模块。本发明公开了一种化验室废液处理工艺和系统能最大程度的实现了对实验室废液的降解，十分环保。
【专利说明】
一种化验室废液处理工艺、系统和设备
技术领域
[0001 ]本发明属于一种污水处理领域，具体涉及一种化验室废液处理工艺、系统和设备。
【背景技术】
[0002] 当今，生态环境的破坏和严重的环境污染已经直接影响到了我国人民的健康和国 民经济的发展。我国的生态环境如果继续恶化，则有朝一日势必会使我国改革开放以来所 取得的巨大成果毁于一旦，葬送我国长远的可持续发展机遇。因此，环境问题已经成为我国 在建设和谐社会进程中必须全力以赴加以解决的重大技术问题。目前全国人民正在投入一 场保护我国生态环境，保证中国和中华民族长治久安的可持续发展之路畅通的战斗之中。 保护环境已经成为每一个单位和部门乃至每一个普通的中华人民共和国公民对祖国应尽 的神圣职责。
[0003] 据统计普通高校化学实验室每天至少产生20升废液，按此量计算，每天排入环境 的CODcr污染量相当于40吨生活污水的污染量。由于没有可行的处理方法和设备，化验室的 废液都是直接排放入环境的。由此可见，尽管实验室废液量少，但它对环境的污染不可忽 视，必须认真加以处理才可排放。
[0004] 项目组以最不利条件下的最高浓度最毒废液为处理典型对象，展开了化验室废液 处理系统的科研工作。研究的具体目标是:研制一套技术先进、设备小巧、机电一体化及自 动化水平较高的适合于化验室废液处理系统。
[0005] 该系统一旦研制成功投入使用，则可彻底解决化验实验室废液直接排放对水环境 的影响。
[0006] 对高浓度、高毒性实验室化验室废液的机电一体化的就地处理设备，国内外迄今 为止未见报道，可见该技术尚居空白。究其原因，则是因为高毒性、高浓度化验室废液是一 种极难生物降解，而用一般的水处理方法又难以有效处理的特殊废水，而要求在一种小巧 的机电一体化设备就地处理，就更增加了技术难度。
[0007] 本设备研制的技术难点，首先在于要找到能对化验室废液这种高处理难度废液的 高效的处理方法及其最佳的组合工艺流程，其次是将该工艺流程方案加以集成，用一组灵 活轻便的机电一体化设备系统来实现，再次是该处理系统必须实用化并且具有经济可行性 而便于推广；另一方面，在经济实用的前提下，应当尽量体现技术方案及设备方案的现代性 和先进性。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题是要提高污水的处理功能，以最大程度的实现环保。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种化验室废液处理工艺，具 体包括以下步骤：
[0010] a、将需要处理的污水经过三段交变脉冲电解处理，以逸出气体；
[0011] b、将电解后的污水进行澄清，以过滤出含铁氧体的沉渣；
[0012] c、将澄清后的水进行臭氧处理；
[0013] d、将臭氧处理后的水通过隔膜电渗析进行除盐；
[0014] e、将隔膜电渗析除盐后的水依次通过ASBR设备和SBR设备进行厌氧降解；
[0015] f、降解后可直接排入下水道；
[0016]其中步骤a中的三段交变脉冲电解包含有碱性电解、酸性电解和添加 CaO或Ca (0H)2电解，臭氧处理为+UV/Ti〇2+〇3+H2〇2处理。
[0017] 上述的化验室废液处理工艺中，步骤a中所述水经过三段交变脉冲电解处理后会 逸出气体，所述气体依次通过吸附炭工序和多道微波脱附处理进行过滤，最后再通过磁性 材料回收。
[0018] 上述的化验室废液处理工艺中，所述步骤a中所述水经过三段交变脉冲电解处理 后会逸出的气体通过负压送入吸附炭工序进行吸附过滤。
[0019] 上述的化验室废液处理工艺中，步骤b中水经所述澄清工序处理后产生铁氧体杂 质，所述杂质经过微波脱附处理进行过滤，最后再通过磁性材料回收。
[0020] 上述的化验室废液处理工艺中，步骤a中，经过微波脱附处理工序处理后的杂质送 入吸附炭工序重复处理。
[0021 ] -种化验室废液处理系统，包括主机、澄清模块、ASBR模块和SBR模块；
[0022]所述主机包括臭氧模块、三段电解协同处理模块、气体活性炭吸附子模块和隔膜 电渗析模块，
[0023]所述三段电解协同处理模块包含有碱性电解模块、酸性电解模块和CaO或Ca(0H)2 电解模块；
[0024]所述三段电解协同处理模块、澄清模块、臭氧模块、隔膜电渗析模块、ASBR模块和 SBR模块依次连接；
[0025]所述气体活性炭吸附子模块与三段电解协同处理模块连接用于将三段电解协同 处理模块逸出的气体进行负压吸附；
[0026]所述澄清模块用于对三段电解协同处理模块处理后的水进行澄清；隔膜电渗析模 块用于对澄清模块澄清后的水进行除盐；
[0027]所述ASBR模块和SBR模块可以对隔膜电渗析后的水依次进行降解。
[0028] 一种化验室废液处理设备，包括主机、ASBR装置和SBR装置;所述主机包括电器室 及臭氧发生器室、电解变压器、电解装置、栗室、水箱、原水箱、沉淀箱和净水箱;所述电器室 及臭氧发生器室、电解装置、栗室和水箱从上往下排列，其中电解装置设置有一个电解槽， 所述电解装置分别与栗室和电解变压器连接，所述水箱的后侧设置有原水箱、沉淀箱和净 水箱。
[0029] 上述的一种化验室废液处理设备中，还包括活性炭负压抽吸吸附气体系统;所述 活性炭负压抽吸吸附气体系统包括离心风机、集气罩、活性炭罐和风机;所述离心电机和集 气罩安装在电解槽的顶部用于吸附电解槽产生的废气，所述活性炭罐安装在离心电机的顶 部，所述风机设置在活性炭罐内，所述活性炭罐设置有用于吸附废气的颗粒活性炭，所述活 性炭罐的顶部设置有净化后气体排出口，所述风机用于将净化后的气体通过净化后气体排 出口排放。
[0030]上述的一种化验室废液处理设备中，还包括废水槽和均位于废水槽内的电渗析 槽、阴极、阳极、循环水栗、阳膜与阴膜;所述阴极、阳极、阳膜与阴膜均位于电渗析槽内，所 述循环水栗均设置在废水槽和电渗析槽内。
[0031] 上述的一种化验室废液处理设备中，还包括一个环保花坛系统;所述环保花坛系 统包括坛体、通气过滤砾石层、砾石通气井、废水储水槽、粉煤灰、土壤、活性污泥混合组成 的吸附层兼微生物/蚯蚓床、颗粒砂过滤通气层、浇花布水管、耐肥花草和布水管调节阀;所 述滤砾石层、颗粒砂过滤通气层和粉煤灰、土壤、活性污泥混合组成的吸附层兼微生物/蚯 蚓床从下往上依次设置;所述砾石通气井插接在坛体内，其的一端与通气过滤砾石层联通 并用于其通气，所述废水储水槽安装在坛体的顶部并与浇花布水管连通。
[0032] 本发明的化验室废液处理工艺和系统，具有以下优点：
[0033] (1)成功地对化验室废液进行了无毒无害化处理，消除了化验废液直接排放对水 环境污染；
[0034] (2)在辅机的设计中，使用了当前先进的隔膜电渗析技术和先进的序批式厌氧活 性污泥(ASBR)及序批式好氧活性污泥(SBR)处理技术；
[0035] (3)在处理工艺的后端，成功地使用了一以废治废"的技术措施，即利用随处可得 的炉渣、粉煤灰及土壤吸附水中可生物降解有机物，为对其资源化利用创造了条件；
[0036] (4)在处理工艺的终端，开发了一花坛式微生物一蚯蚓床"生物处理技术。既是利 用土壤、粉煤灰、炉渣等，作为土壤原料构建一个实质是一微生物一蚯蚓处理床"的花坛。将 处理后的水浇入该花坛，于是花坛中的土壤原料便吸附了废液中尚存的有机物，所截留于 土壤原料中的有机物便成为微生物和蚯蚓的丰盛食物。通过微生物和蚯蚓的生化分解，所 有被截留的有机物变为优质肥料成分被种于花坛中的植物所吸收，最终形成废液中有机物 被转化为花肥的资源化利用模式。
【附图说明】
[0037]图1为本发明的工艺流程图；
[0038]图2为本发明系统的模块流程图；
[0039]图3为本发明的设备图；
[0040] 图4为图3中主机的结构示意图；
[0041] 图5为图3中活性炭负压抽吸吸附气体系统的结构示意图；
[0042] 图6为图3中隔膜电渗析系统的结构示意图；
[0043]图7为图3中ASBR反应器的结构示意图；
[0044] 图8为图3中SBR反应器的结构图；
[0045] 图9为发明的环保花坛系统的结构示意图；
[0046] 图10为ASBR反应器的原理示意图；
[0047]图11为SBR反应器的结构图。
【具体实施方式】
[0048] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0049] 如图1-图2所示，一种化验室废液处理工艺，具体包括以下步骤：
[0050] a、将需要处理的污水经过三段交变脉冲电解处理，以逸出气体；
[0051 ] b、将电解后的污水进行澄清，以过滤出含铁氧体的沉渣；
[0052] c、将澄清后的水进行臭氧处理；
[0053] d、将臭氧处理后的水通过隔膜电渗析进行除盐；
[0054] e、将隔膜电渗析除盐后的水依次通过ASBR设备和SBR设备进行厌氧降解；
[0055] f、将降解后的水排出；
[0056]其中步骤a中的三段交变脉冲电解包含有碱性电解、酸性电解和添加 CaO或Ca (0H)2电解，臭氧处理为+UV/Ti〇2+〇3+H2〇2处理。
[0057]其中，步骤a中所述水经过三段交变脉冲电解处理后会逸出气体，所述气体依次通 过吸附炭工序和多道微波脱附处理进行过滤，最后再通过磁性材料回收。
[0058]其中，步骤b中水经所述澄清工序处理后产生铁氧体杂质，所述杂质经过微波脱附 处理进行过滤，最后再通过磁性材料回收。
[0059] 其中，步骤a中，经过微波脱附处理工序处理后的杂质送入吸附炭工序重复处理。 [0060]如图1和图2所示，一种化验室废液处理系统，包括主机、澄清模块、ASBR模块和SBR 丰旲块；
[0061] 所述主机包括臭氧模块、三段电解协同处理模块、气体活性炭吸附子模块和隔膜 电渗析模块，
[0062] 所述三段电解协同处理模块包含有碱性电解模块、酸性电解模块和CaO或Ca(0H)2 电解模块；
[0063]所述三段电解协同处理模块、澄清模块、臭氧模块、隔膜电渗析模块、ASBR模块和 SBR模块依次连接；
[0064]所述气体活性炭吸附子模块与三段电解协同处理模块连接用于将三段电解协同 处理模块逸出的气体进行负压吸附；
[0065]所述澄清模块用于对三段电解协同处理模块处理后的水进行澄清；隔膜电渗析模 块用于对澄清模块澄清后的水进行除盐；
[0066] 所述ASBR模块和SBR模块可以对隔膜电渗析后的水依次进行降解。
[0067] 依据工艺流程所设计的系统组成见图2
[0068] 本处理系统由三大部分所组成，即：主机、ASBR、SBR。
[0069] 主机是本处理系统的核心处理设备。它又由PLC程序控制子系统、UV/Ti02+〇3+H 2〇2 与电解协同处理子系统、气体活性炭吸附子系统、隔膜电渗析子系统、面板电控子系统五个 系统高度集成在一个尺寸480 X 480 X 1500mm的全不锈钢机箱内，形成一个落地式设备，其 内部件呈楼层状配置，废液处理容量20L/次。
[0070] 处理主机采用了由我们独创的当今水处理技术中最先进的低电压低频率高电 流一交变"脉冲电化学水处理技术为主体，以三个串联时段上的三种电解方式与臭氧在同 一电解槽中对废液进行高效协同处理，继而串以UV/Ti0 2+〇3+H2〇2环节，在6个小时内将废液 中的CODcr去除80%~90%，将总Cr 6+去除到小于一级污染物最高允许排放标准（< 0.5mg/ L);苯胺类降解去除到小于三级污染排放标准（<5mg/L)。整个电解过程采用较先进的PLC 程序控制而实现电解处理阶段的自动化。电解过程中逸出的气体由负压抽吸到活性炭中进 行吸咐。电解处理后的水经澄清，并进入隔膜电渗析系统除盐后，最终完成主机的处理任 务。整个主机就是一台由数个当今先进的水处理技术单元高度有机集成，高效、实用的一体 化设备，它的出现填补了国内外在常温常压下处理超高浓度、高毒性、高盐度废水的一体化 设备的空白。
[0071] ASBR是一厌氧序批式活性污泥生物反应器"的英文缩写，它是当今高浓度有机污 水厌氧降解的最先进而又最易控的形式。
[0072]尽管主机将废水中的污染物除去了 80%~90%，但是，由于某某化验废液属超高 浓度特殊废液，CODcr最高可达300 000mg/L，因此即使获得了主机的高效处理，其剩余的 CODcr仍有20 000~60 000mg/L，而该数值依然是当今国内外一般水处理概念中的原水的 上限值，因此必须继续处理。由于电解处理已经把长碳链或芳香族类的有机物的碳链变短， 使剩余有机物十分适合于生物处理，而且相对而言，主机中的高级氧化技术处理难降解有 机物效果明显，而处理简单有机物则效果不显著。因此后续处理设计为生物处理。
[0073] ASBR反应器为容易为200L，（500X500 X 1500mm)的封闭式反应器，采用水栗循环 搅拌(或机械搅拌)促使水与其中的厌氧活性污泥充分均匀混合而保证厌氧细菌对污染物 的高效分解。当电解处理后的废液（20L，CODcr = 20 000~60 000mg/L)进入ASBR后就自然 稀释10倍，变为2 000~6 000mg/L，其⑶Dcr去除率设计为40%(刻意留有余地），则ASBR处 理后的出水CODcr设计为1200~3 600mg/L。
[0074] SBR是一序批式好氧活性污泥法或反应器"的英文缩写，容量为100L，（500 X 500 X 700mm)，采用鼓风曝气形式向好氧活性污泥细菌提供生化降解有机物所需的氧气。在好氧 活性污泥细菌的生化作用下，废水中有机物获得进一步降解。设计其CODcr去除率为50% (留有余地考虑取较低值设计）。当从ASBR排出水(每日排量20L)进入SBR后，自然地被稀释5 倍，于是其稀释后的CODcr由ASBR排出时的1 200~3 600mg/L变为240~720mg/L，经其进一 步降解，使其出水CODcr变为170~300mg/L。在比较良好的操作状态下，其CODcr已远小于排 入下水道应达到的三级排放标准(CODcr < 1 000mg/L，总Cr< 1.511^/1，〇6+<0.511^/1，苯胺 类< 5mg/L)，因此可以直接排放入下水道。
[0075] ASBR与SBR之所以在设计中无论在容量上或降解能力上都留有较大余地，但考虑 到如果全天候连续运行进，它们内部不可避免产生CODcr的积累，即处理的CODcr随时间增 大，因此必须有余地。
[0076]系统的设备主要由主机(包括主干和辅助系统）、ASBR、SBR组成，如图3。
[0077] 具体的说，一种化验室废液处理设备，包括主机、ASBR装置和SBR装置;所述主机包 括电器室及臭氧发生器室2、电解变压器3、电解装置4、栗室6、水箱7、原水箱12、沉淀箱13和 净水箱14;所述电器室及臭氧发生器室2、电解装置4、栗室6和水箱7从上往下排列，其中电 解装置4设置有一个电解槽5,所述电解装置4分别与栗室6和电解变压器3连接，所述水箱7 的后侧设置有原水箱12、沉淀箱13和净水箱14。
[0078] 本系统主机的主干结构见图4。图中有主视图（左二）、后视图（左三)和侧视图（左 一）；1-电控箱，2-电器室及臭氧发生器室，3-电解变压器，4-电解装置，5-电解槽，6-栗，7-水箱，8-万向轮，9-电解电源接线柱，10-流量计，11-栗室，12-原水箱，13-沉淀箱，14-净水 箱，15-面板，16-保险丝，17-电源插座，18-面板，
[0079]该结构的特点是所有子系统呈楼层状态配置，从上到下依次为电控箱、电器室、电 解变压器及电解槽、栗室、水箱组。该结构的优点是配置紧凑，而且占地面积和占空间小。
[0080]主机是本处理系统的核心设备，其内部集成了当前国内外独一无二的一 UV/Ti〇2+ 〇3+H2〇2协同交变脉冲电化学水处理技术"以及PLC程序控制技术，实现了智能化控制。
[0081 ]控制方式:臭氧加三段交变脉冲电解用PLC程序控制其余部分用板面电气按键控 制
[0082]本主机采用了交变脉冲电解电源，该电源能彻底地克服其它电源所不能克服的电 极的极化和钝化现象，因此保证了电化学处理过程的高效率。在此基础之上，又在电解槽内 引入〇3造成臭氧强氧化作用与电解强氧化/凝聚作用的耦合协同，更加增强了处理效率。关 于臭氧协同交变脉冲电化学处理技术除本发明之外迄今国内外未见报道。在主机中继而进 行的工艺是UV/Ti0 2+03+H202处理，该处理工序是为了保证极难降解的苯胺类有机污染物的 去除率达标。
[0083] 主机主干流程工作原理
[0084]本主机采用多种高级氧化技术联合处理废水的过程所涉及的反应机理十分复杂， 但根据已有文献资料，大致可以推测性地归结为以下几种反应：
[0085] ①高铁酸盐的生成及对污染有机物的强氧化作用
[0086] 高铁酸盐是比重铬酸钾和高锰酸钾更强的氧化剂，它可以氧化醇类、苯酚类、苯胺 类以及硝基化合物甚至烃类有机化合物及硫化物、氨、氰等无机化合物。高铁酸盐在整个pH 值的范围内都有极强的氧化作用。
[0087] 发射药化验测定时需要使用大量的碱液，所以废液在大多数情况下PH>12,于是 在第一段交变脉冲电解中，首先发生了生成高铁酸盐的反应：
[0088] 阳极反应:Fe+80『4FexOynH2〇4Fe〇42++4H2〇+6e
[0089] Fe3++80!T^FexOy+nH2〇^Fe〇42++4H2〇+6e
[0090] 阴极反应：2H2〇4H2+20『-2e
[0091] 总反应:Fe+20!T+2H2〇4Fe〇42++3H2
[0092] 2Fe3++100H--Fe〇42++2H2〇+3H2
[0093] 当高铁酸盐根Fe〇42+-旦生成，即开始发生由Fe(IV)离子经生成Fe( V )，Fe(IV)直 到最终生成Fe(m)的反应：
[0094] Fe〇42++H2〇-Fe(OH)3+[0]
[0095] [0]+Η20^2Η0 ·
[0096] 2H0 · -H2〇2
[0097] 2H2〇2^2H20
[0098] 此反应中有羟基自由基HO ·产生，于是具有极强氧化性的HO ·协同高铁酸盐的直 接强氧化性，共同对水中难生物降解的复杂有机物进行了强烈的氧化反应，致使复杂的有 机物开环、断链成为羧酸，再进一步被氧化为二氧化碳和水。高铁酸盐的如上所表现出的强 氧化反应是化验废液中丙三醇、二苯胺以及二甲基二苯脲（中定剂)等有机物被大量分解的 主要反应。该主反应即为前面所述的一碱性电解"。
[0099] ②铁电极(阳极)的电凝聚作用
[0100] 在电解过程中，铁阳极不断熔解，并且在生成高铁酸盐的后续生成羟基自由基的 反应中或通过，直接氧化反应生成Fe(0H)3絮凝剂，它能促使水中胶态杂质絮凝沉淀而实现 与水的分离。因此某某化验废液中的胶体物质是该反应清除的。
[0101] ③铁电极上的氧化还原反应
[0102] a.在电解过程中，由Fe阳极上产生的亚铁离子Fe2+是强还原剂，在酸性条件下可把 水中的Cr6+还原为Cr 3+，使之毒性降低，并随Fe(0H)3沉淀与水分离：
[0103] Cr2〇72++6Fe2++14H+^2Cr 3++6Fe3++7H20
[0104] 前述一酸性电解"的目的即利用此原理将Cr6+变为毒性更小的Cr3+并被凝聚铁夹 带清除。
[0105] b.电解过程中生成铁氧体的反应
[0106] 这是一个去除水中众多重金属离子的高效反应。当铁电极生成亚铁离子后，在碱 性条件下，并且有NaCIO的体系中，会发生如下反应：
[0107] (3-x)Fe2++xM2++60!T^Fe3-xMx(0H)6
[0108] Fe3-xMx(OH)6+NaC10^MxFe3-x〇4+NaCl+3H2〇
[0109] 在反应中，二价重金属离子(M2+)置换了情况FeO · Fe203中的Fe2+后牢固结合在结 晶上，很难再溶解。而且在这一过程中，由于物理及化学吸收附等作用使得Cr6+和Cr3+多种 重金属离子特别是也一并被固定于铁氧体中，最终变为黑色铁氧体颗粒沉淀而将重金属离 子从水中清除。并且这种重金属离子的固化物是永久性不溶的，从而使得Cr 6+和Cr3+得以彻 底清除。
[0110]该反应也是第一阶段一碱性电解"中用以去除某某化验废液中Cr6+和Cr3+的原理。
[0111] 基于以上电化学反应机理，以下简略论证一三段电解"设计的合理性。
[0112] I碱性电解
[0113] 在强碱条件下生成强氧化剂高铁酸盐，并继而产生羟基自由基，连同高铁酸盐本 身的强氧化性，对废水中的甘油、苯胺类有机物进引强氧化降解;与此同时，电解槽中也产 生生成Fe(0H) 3絮凝剂和铁氧体的反应，因而使胶体和重金属离子(Cr6+、Cr3+)得以沉淀清 除。由此可见一碱性电解"步骤的重要性。
[0114] Π 酸性电解
[0115]当碱性电解设定时间完毕，程序自动控制给药装置向电解槽中加入H2S〇4使PH < 4， 此时水中剩余的Cr6+会被Fe2+还原为毒性小的Cr3+，并使一些不适宜碱性条件下清除的物质 进一步被清除而沉淀。因此一酸性电解"即是对碱性电解的补充。
[0116] ΙΠ 加 Ca2+电解
[0117] 当PLC自动结束酸性电解后立即自动往电解槽中投加 Ca(0H)2溶液，于是产生大量 CaS04沉淀，CaS04在结晶的过程中又将水中残余的Cr3+等重金属离子固化在其凝固体中而 沉淀，起到进一步净化的作用。
[0118] 而且在三段电解过程中，都同时有生成铁氧体以清除重金属离子的反应。
[0119]由此可见三段电解是互相递进补充缺一不可的，缺一段皆使电解清除污染物的效 率降低。
[0120] ④臭氧的生成及其对污染物的强氧化反应
[0121] 在三段电解过程中，自始之终都伴随有臭氧强氧化降解有机物的反应，臭氧强氧 化和电化学的强氧化/凝聚互相加强而构成对污染物的强力降解和高效清除。
[0122] 由高压电晕放电而获得的臭氧，在水中以链式反应的模式进行分解，产生烃基自 由基以氧化有机物，例如：
[0123] 03+0H--·Η〇22 +〇2
[0124] 〇3+Η〇22--HO ·+〇2-+〇2
[0125] 03+NH3-Qs(含 Ν〇3-或 Ν〇2-的产物）（ρΗ 低时）
[0126] HO · +NH3-Qs(含Ν〇3-或Ν〇2-的产物）（ρΗ高时）
[0127] 由上可知:在一碱性电解"过程中和一加 Ca2+电解"过程中，主要是由03分解产生的 Η0 ·对有机物进行氧化，而在一酸性电解"过程中，则主要是03分子直接对有机物进行氧 化。
[0128] ⑤UV/Ti02+03+H2〇2联合降解有机物的强氧化反应
[0129] Ti02紫外光催化、03氧化和H2〇2氧化分别为高级氧化技术中的单元处理技术。当它 们三个同时同空间协同处理废水时，就产生了远远超过三个单元串联处理的超强氧化性， 加之电解槽中Fe 2+的存在，与H2〇2形成Fenton试剂，故该联合氧化作用能强力摧毁苯环，从 而保证苯胺类物质开环、断链，最终变为水和二氧化碳或小分子有机物。
[0130] 活性炭负压抽吸吸附气体系统
[0131] 图5活性炭负压抽吸吸附气体装置结构示意图，包括离心风机22、集气罩23、活性 炭罐24和风机27;所述离心电机22和集气罩23安装在电解槽5的顶部用于吸附电解槽产生 的废气，所述活性炭罐24安装在离心电机的顶部，所述风机27设置在活性炭罐24内，所述活 性炭罐24设置有用于吸附废气的颗粒活性炭25,所述活性炭罐24的顶部设置有净化后气体 排出口 26,所述风机27用于将净化后的气体通过净化后气体排出口 26排放。
[0132] 图中22.离心风机，23.集气罩，24.活性炭罐，25.颗粒活性炭，26.净化后气体排出 口，27.风机。该部分是附加在主机的一个子系统，其目的是抽吸并吸附电解过程前期从电 解槽中逸出的有害气体，使之不进入大气。本子系统是结构。
[0133] 活性炭是目前最优秀的一种气体(或液体)吸附剂，其多孔结构所造成的巨大比表 面积具有化学活性因而有很强的吸附能力。
[0134] 当电解槽中有气体逸出时，就被离心风机在收集罩造成的负压抽入活性炭罐中而 被活性炭吸收，净化后气体再排大气。
[0135] 性能参数如下：
[0136] 活性炭罐容积1L
[0137] 离心风机规格220v单相电源
[0138] 风压 O.OIMPa 风量 10m3/h ~
[0139] 该系统工作原理，活性炭是一种多孔的比表面积巨大的物质，当从电解槽中逸出 的气体被负压抽入活性炭罐后，活性炭优先吸附了具有官能团的有机气体而将空气净化后 排出。此即达到处理电解槽逸出废气的目的。当活性炭饱和吸附后，可放入微波炉中加热使 其中有机气体被微波分解，而活性炭再生回用。也可直接用试剂等清洗，清洗液倒回电解 槽处理。
[0140] 隔膜电渗析系统是附属于主机的一个子系统，其目的是对废水进行脱盐处理。由 于化验废水中盐度很高，经电解处理主要去除了有机物，对盐类除去甚少。而盐浓度过高的 废水进入ASBR和SBR会降低微生物的活性从而降低生物处理能力，故电解后的废水应先脱 盐再进入ASBR系统。
[0141] 图6为隔膜电渗析系统的结构示意图；具体包括废水槽31和均位于废水槽31内的 电渗析槽32、阴极33、阳极34、循环水栗35、阳膜36与阴膜37;所述阴极33、阳极34、阳膜36与 阴膜37均位于电渗析槽32内，所述循环水栗35均设置在废水槽31和电渗析槽32内。31.废水 槽，32.电渗析槽，33.阴极，34.阳极，35.循环水栗，36.阳膜，37.阴膜。
[0142] 在图6中废水脱盐槽与阴极室之间分别有阳膜和阴膜隔开。当电极上加上直流电 时，脱盐室废水中的盐类阴阳离子便分别穿过阳膜和阴膜，进入阳极室、阴极室，于是废水 中的盐得以脱除，整个过程有三个栗分别形成阳极室、阴极室和脱盐室三个液体循环系统 而实现之。
[0143] 该系统的本质工作原理是阴阳离子交换隔膜的选择性透过特性:在电场力驱动下 阴膜容许阴离子透过，阳膜容许阳离子透过，而阴阳膜都不让有机物分子通过，于是通过隔 膜电渗析可把脱盐室中的废水中的盐类阴阳离子脱去而达到有机物和无机组分的分离。从 高浓度的有机废水中实现电渗析脱盐，目前在国内外亦鲜见报道。
[0144] ASBR(Anaerobic Sequencing Batch Reactor)即序批间歇式厌氧生物反应器，是 90年代在一厌氧活性污泥法"的基础上发展的一种高效厌氧反应器。
[0145] 本系统中的ASBR结构见图7，包括以下部件:41.循环搅拌栗，42 .进水管，43.排水 阀，44.进水阀，45.出水阀，46.压力表，47.排气阀。设计为一个尺寸为500 X 500 X 1200mm的 不锈钢密封容器，使用水栗对ASBR内的泥水进行循环搅拌，使厌氧细菌能充分与水中有机 物接触而分解之。
[0146] 本系统中的ASBR处理，其进排水模式是一今水明排"模式。即：
[0147] ①当日上午8时加入新废水，白天一直连续运行到下午5:30，然后停机(沉淀）。
[0148] ②次日上午8时放出已处理水，再加入新水运行。
[0149] 换言之，ASBR今天处理的水是昨日电解处理的排水，而电解处理当日的水经一夜 澄清后到次日上午才加入ASBR中。
[0150] ③序批式ASBR设备简单，操作简单，制造和运行成本低。并能处理高浓度污水。 [0151] ASBR的工作原理即是厌氧细菌群利用水中有机物所进行的为了生存而进行的新 陈代谢生化反应。
[0152]如图10，当细菌把复杂有机物分解后，就利用分解所获物质（细菌营养物质）和反 应放出的能量合成自己的新细胞，从而使自己增长。而细菌的这种生存方式客观上帮助我 们降解清除了水中的有机物。
[0153] SBR(Sequencing Batch Reactor)即是序批（间歇）式好氧活性污泥生物反应器。 SBR是当代水处理生物处理方法中的先进方法。
[0154] 本系统中的SBR反应器结构见图8，包括以下部件：51.排水阀，52.气栗，53 .进气 管，54.排水阀，55.进气阀。
[0155] 它采用鼓风曝气方式充氧。设计为一个尺寸为500X500 X 600mm敞开式不锈钢容 器。采用气栗压风进入曝气头从底部将空气均匀弥散于废水中，造成活性污泥与氧气和废 水中有机物的完全混合。
[0156] ①本系统中的SBR，其进排水模式与ASBR相同，即一今水明放"。
[0157] ②SBR进出水与ASBR有时差，即：SBR今天处理的水是昨天ASBR处理过的水，是前天 电化学主机处理过的水。
[0158] ③SBR操作简便，投资和运行费用低，而且处理效果好。
[0159] 如图11，SBR生物反应器的工作原理，实质上就是好氧细菌为了生存利用水中污染 有机物做营养物质所进行的新陈代谢生化反应。
[0160] 简言之即是好氧细菌利用水中的有机物进行合成代谢而合成自己的细胞物质 (c5H7N〇 2)，与此同时又进行分解代谢而生成h2〇，c〇2，nh3等代谢产物，于是，水中复杂的有机 物就被转化为无机物使得水中污染物质被降解而清除。
[0161] 化验室废液处理系统集成了当今最先进的水处理技术，并做到了设备的机电一体 化和微型化。这些先进技术主要有：
[0162] (l)UV/Ti02+03+H20 2协同交变脉冲电解水处理方法(本项目独创）
[0163] (2)ASBR水处理方法（国内外先进）
[0164] (3)SBR水处理方法（国内外先进）
[0165] (4)隔膜电渗析法分离高浓度盐类和有机物（国内外先进）
[0166] 验室废液处理系统的研制成功，填补了国内外某某化验废液处理机电一体化设备 的空白（迄今为止，实验室废液处理机电一体化系统国内外未见报道）。
[0167] 本系统充分考虑了工艺的灵活性。
[0168] 由于化验废液水质复杂多变，因此本系统在研制中考虑了水特点，尽量按最恶劣 水质进行设计并且尽力使工艺灵活化。另外，针对不同的使用环境，也考虑了系统的化简运 行方式。有关灵活性的设计内容有如下几方面：
[0169] (1)、当废水C0Dcr< 5 000mg/L时，采用主机单一三段电解运行后，再经过UV/Ti02 +〇3+H2〇2处理环节就可以直接排放。
[0170] (2)、当本设备系统的使用地有锅炉房时，可采用主机处理后，将处理过的水拌入 煤中投入锅炉中燃烧。
[0171]所谓样机正常运转是指在整个实验过程中，设备正常发挥(设备不带故障工作）的 状态。另外还包括取样准确无误。
[0172] 考查CODcr降解效果的正式运行实验
[0173] 实验采用了经长时间探索所确定的最佳工艺参数组合：
[0174]臭氧供入量3g/h
[0175] 交变脉冲峰值电流密度4.5A/dm2
[0176] 交变脉冲周期4min
[0177] 平均交变脉冲电压4v
[0178] 电解电耗1.92kwh/次
[0179] 第一段(碱性)电解时间4h
[0180] 第二段(酸性）电解时间1.5h
[0181] 第三段(加 Ca2+)电解时间0.5h
[0182] 处理水量20L/次
[0183] ASBR 活性污泥浓度 MLSS = 9000mg/L
[0184] ASBR水力停留时间16h
[0185] SBR 活性污泥浓度 MLSS = 3000mg/L
[0186] SBR水力停留时间16h
[0187] 在进行了大量调试性运行试验之后，于2005年11月~2006年2月之间进行正式运 行实验。在正常运行状态下共做试验48次，处理结果详见表1。
[0188] 表1主机+ASBR+SBR正式运行实验结果
[0192] 从表1中可有获及如下结论：
[0193] ⑴、主机+ASBR+SBR运行是成功的。
[0194] ⑵、三段交变脉冲电解的CODcr去除率在80 %~90 %已属最佳值。UV/Ti〇2+〇3+H2〇2 处理主要对苯胺类和硝基苯类物质进行降解，而对小分子有机物的降解效率很难再提高。 其原因是因为高级氧化技术对复杂有机物降解效果好，而对短碳链的简单有机物降解的效 果不太理想。由于臭氧加三段脉冲电解UV/Ti〇2+〇3+H2〇2处理的强氧化作用使有机物全部变 为短碳有机物，故效率无法再提高。
[0195] (3)、ASBR与SBR内部的CODcr随着连续运行次数的增加，其内部产生了 CODcr的逐渐 积累的现象，这种现象最终会导致处理废水在运行一定时间后不能达标排放。因此，在运行 中如果ASBR与SBR的CODcr积累量严重影响排放指标时，所以停止进新水，但不停止其运转， 等至积累被消耗完后，继续投入运行，也可以用新活性污泥置换。
[0196] 以下是考察总铬和苯胺类物质去除效果的试验
[0197] 由于测试总铬和苯胺类所需费用昂贵，因此采用对某一真实废液所进行的10次实 验处理后的混合平均水样测定其平均的总铬和苯胺类物质的含量，结果是表2。
[0198] 表2总铬和苯胺类物质除去的效果
[0199]
[0200] 从表2中可以得出以下结论：
[0201] ⑴经过主机、ASBR和SBR串级处理，最终处理水的CODcr、总Cr以及苯胺类污染物的 残留浓度已经低于相关的排放标准，可以排放入下水道。这表明了本套处理装置处理某某 废液的效果是较理想的。
[0202] ⑵主机处理中，除去除了80%~90%的CODcr，而且将总Cr和苯胺类环境保守物质 一次性处理至排放标准以下，说明了主机组合工艺的高效性和先进性。
[0203] 一环保花坛" 土地处理系统的设计 [0204]设计理论与实验依据是：
[0205]⑴通过实验证实:粉煤灰和土壤对废水中的有机物具有选择性吸附能力。
[0206] 实验显示，对C0Dcr = 21 444mg/L的主机处理澄清液进行活性吸附，在吸附负荷为 31gC0Dcr/kg粉煤灰的条件下，经8小时吸附，可获得73%的选择性吸附效率。
[0207] ⑵由于废液中的有机物主要是可以生物降解的小分子有机物，因此可以通过土 壤、微生物和蚯蚓等微型的活动而获得降解。
[0208] ⑶本设计既可作为本设备系统的室外串联保险工艺，同时在一定范围内也可以直 接与主机联合使用简化处理流程。这对于没有城市下水道的地区，是一种简化的处理方法。 [0209]以下是一环保花坛"的结构、性能及工作原理
[0210] 本系统中开发的所谓一环保花坛"在技术上应称之为一粉煤灰、土壤吸附兼微生 物和蚯蚓生物反应床"。
[0211] 如图9所示，具体的说，所述环保花坛系统包括坛体、通气过滤砾石层63、砾石通气 井64、废水储水槽65、粉煤灰、土壤、活性污泥混合组成的吸附层兼微生物/蚯蚓床66、颗粒 砂过滤通气层67、饶花布水管68、耐肥花草69和布水管调节阀60;所述滤烁石层63、颗粒砂 过滤通气层67和粉煤灰、土壤、活性污泥混合组成的吸附层兼微生物/蚯蚓床66从下往上依 次设置;所述砾石通气井64插接在坛体内，其的一端与通气过滤砾石层联通并用于其通气， 所述废水储水槽65安装在坛体的顶部并与浇花布水管68连通。
[0212] 图中61.排水沟，62 .通气网，63 .通气过滤烁石层，64.烁石通气井，65 .废水储水 槽，66 .粉煤灰、土壤、活性污泥混合组成的吸附层，兼微生物/蚯蚓床，67.颗粒砂过滤通气 层，68.饶花布水管，69.耐肥花草，60.布水管调节阀。
[0213] 该设施是一个一部可以通风的花坛，花坛下部用砾石透气井。在砾石层上方，按颗 粒从大到小的顺序在花坛中填入粉煤灰、土壤、活性污泥混合土料，直至填满，在填土的同 时填入一内层"蚯蚓种苗。花坛上种耐肥花木。花坛上方有废水贮水池，池水通过底部配水 管网将废水均匀洒入花坛中，逐渐下浸。在水往下浸的过程中，吸复性能极强的粉煤灰等选 择性吸附了水中的有机物，以供微生物和蚯蚓分解食用，而部分水则带着水中盐类物质由 砾石层下部排出进入下水道。
[0214] ⑴采用了一以废治废"的手段，即：用发电厂或其它锅炉中的粉煤灰、炉渣以及土 壤和污水厂剩余活性污泥吸附水中有机物，供微生物和蚯蚓食用分解。蚯蚓粪便为优质肥， 然后美人蕉吸收肥而盛开。此间不仅把水中有机污染物去除，而且资源也利用了。
[0215] ⑵由于花坛内填材料完全是废物利用，因此投资少，无须运行费用，而且美化环 境，一举两得。
[0216] 其具体工作原理
[0217] ⑴粉煤灰吸附水中污染有机物
[0218] 粉煤灰是多孔性物料，由于具有很大的比表面积，因此，它能选择性优先吸附水中 的有机物。
[0219] ⑵细菌对有机物的分解
[0220] 通过引种活性污泥而引入的细菌利用粉煤灰中吸附的有机物新陈代谢，该生化反 应的结果是有机污染物被细菌分解为无机物。
[0221] ⑶蚯蚓对有机物的分解
[0222] 引种的一内层种型"蚯蚓，是一种在土壤300mm以下生活，能吸取土壤中有机养份 生活的蚯蚓，它利用粉煤灰吸附的有机物作养食料，把有机物转化为蚯蚓粪排出。蚯蚓粪便 是优质化肥，供美人蕉利用。
[0223]⑷美人蕉及兰草的引种
[0224] 美人蕉和兰草等植物是一种十分耐肥而且越肥开花越美艳的环境友好的植物，利 用它充分吸收花坛中由有机物被细菌和蚯蚓转化而来的过量养份，起到利用废物美化环境 的良好作用。
[0225] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰 也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种化验室废液处理工艺，其特征在于，具体包括以下步骤： a、 将需要处理的污水经过三段交变脉冲电解处理，以逸出气体； b、 将电解后的污水进行澄清，以过滤出含铁氧体的沉渣； c、 将澄清后的水进行臭氧处理； d、 将臭氧处理后的水通过隔膜电渗析进行除盐； e、 将隔膜电渗析除盐后的水依次通过ASBR设备和SBR设备进行厌氧降解； f、 将降解后的水排出； 其中步骤a中的三段交变脉冲电解包含有碱性电解、酸性电解和添加 CaO或Ca (OH) 2电解 臭氧处理为+UV/Ti〇2+〇3+H2〇2处理。2. 根据权利要求1所述的化验室废液处理工艺，其特征在于，步骤a中所述水经过三段 交变脉冲电解处理后会逸出气体，所述气体依次通过吸附炭工序和多道微波脱附处理进行 过滤，最后再通过磁性材料回收。3. 根据权利要求2所述的化验室废液处理工艺，其特征在于，步骤b中水经所述澄清工 序处理后产生铁氧体杂质，所述杂质经过微波脱附处理进行过滤，最后再通过磁性材料回 收。4. 根据权利要求1所述的化验室废液处理工艺，其特征在于，步骤a中，经过微波脱附处 理工序处理后的杂质送入吸附炭工序重复处理。5. 根据权利要求1所述的化验室废液处理工艺，其特征在于，所述步骤a中所述水经过 三段交变脉冲电解处理后会逸出的气体通过负压送入吸附炭工序进行吸附过滤。6. -种化验室废液处理系统，其特征在于，包括主机、澄清模块、ASBR模块和SBR模块； 所述主机包括臭氧模块、三段电解协同处理模块、气体活性炭吸附子模块和隔膜电渗 析模块， 所述三段电解协同处理模块包含有碱性电解模块、酸性电解模块和CaO或Ca (0H) 2电解 丰旲块； 所述三段电解协同处理模块、澄清模块、臭氧模块、隔膜电渗析模块、ASBR模块和SBR模 块依次连接； 所述气体活性炭吸附子模块与三段电解协同处理模块连接用于将三段电解协同处理 模块逸出的气体进行负压吸附； 所述澄清模块用于对三段电解协同处理模块处理后的水进行澄清；隔膜电渗析模块用 于对澄清模块澄清后的水进行除盐； 所述ASBR模块和SBR模块可以对隔膜电渗析后的水依次进行降解。7. -种化验室废液处理设备，其特征在于，包括主机、ASBR装置和SBR装置;所述主机包 括电器室及臭氧发生器室（2)、电解变压器(3)、电解装置(4)、栗室（6)、水箱（7)、原水箱 (12)、沉淀箱（13)和净水箱（14);所述电器室及臭氧发生器室(2)、电解装置(4)、栗室(6)和 水箱(7)从上往下排列，其中电解装置(4)设置有一个电解槽(5)，所述电解装置(4)分别与 栗室(6)和电解变压器(3)连接，所述水箱(7)的后侧设置有原水箱（12)、沉淀箱（13)和净水 箱(14)。8. 根据权利要求7所述的化验室废液处理设备，其特征在于，还包括活性炭负压抽吸吸 附气体系统;所述活性炭负压抽吸吸附气体系统包括离心风机(22)、集气罩(23)、活性炭罐 (24)和风机(27);所述离心电机(22)和集气罩(23)安装在电解槽(5)的顶部用于吸附电解 槽产生的废气，所述活性炭罐(24)安装在离心电机的顶部，所述风机(27)设置在活性炭罐 (24)内，所述活性炭罐(24)设置有用于吸附废气的颗粒活性炭(25)，所述活性炭罐(24)的 顶部设置有净化后气体排出口（26)，所述风机(27)用于将净化后的气体通过净化后气体排 出口（26)排放。9. 根据权利要求7所述的化验室废液处理设备，其特征在于，还包括废水槽(31)和均位 于废水槽(31)内的电渗析槽（32)、阴极（33)、阳极（34)、循环水栗（35)、阳膜(36)与阴膜 (37);所述阴极(33)、阳极(34)、阳膜(36)与阴膜(37)均位于电渗析槽(32)内，所述循环水 栗(35)均设置在废水槽(31)和电渗析槽(32)内。10. 根据权利要求7所述的化验室废液处理设备，其特征在于，还包括一个环保花坛系 统;所述环保花坛系统包括坛体、通气过滤砾石层(63)、砾石通气井(64)、废水储水槽(65)、 粉煤灰、土壤、活性污泥混合组成的吸附层兼微生物/蚯蚓床(66)、颗粒砂过滤通气层(67)、 浇花布水管(68)、耐肥花草(69)和布水管调节阀（60);所述滤砾石层(63)、颗粒砂过滤通气 层(67)和粉煤灰、土壤、活性污泥混合组成的吸附层兼微生物/蚯蚓床(66)从下往上依次设 置;所述砾石通气井(64)插接在坛体内，其的一端与通气过滤砾石层联通并用于其通气，所 述废水储水槽(65)安装在坛体的顶部并与浇花布水管(68)连通。
【文档编号】C02F9/14GK105884130SQ201610243299
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】张怀智, 谢俊磊, 曹宏安, 张华 , 李银川
【申请人】谢俊磊