一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置和系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置，包括：填料罐、搅拌装置、填料回收装置和控制系统；填料罐设有进水口、出水口、洗脱液进口、填料排出口和加料口，进水口、洗脱液进口和加料口位于填料罐内填料层的上方，填料排出口的位置与填料层相应，出水口位于填料层的下方；搅拌装置的搅拌桨伸入填料层；填料回收装置与填料排出口相接。本实用新型具有结构简单、能够对含低浓度重金属离子(1-30ppm)的实验室污水进行较好地处理，对吸附饱和的填料进行有效再生处理的优点，属于污水处理领域。
【专利说明】一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置和系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及污水处理领域，具体涉及一种实验室排放的含重金属离子废水的吸附脱除处理装置。
【背景技术】
[0002]实验室产生的废水中往往含有多种重金属离子，主要有Hg2+、Cu2+、Mn2+、Pb2+、Cr3+、Cr6+、Zn2+等等，这些重金属离子会对环境造成严重污染，如果进入生态系统中，将破坏植物的生长和危及动物和人的生命，因此对实验室废水中重金属离子的去除势在必行。
[0003]我国作为一个农业大国每年产生大量的农场废弃物，如玉米芯、花生壳、核桃壳等，这些农产废弃物材料内部具有大量的羟基、氨基、羧基等基团，并且这些生物材料经过粉碎到一定的细度后还有具有很大的比表面积以及空洞结构，对重金属离子具有非常好的吸附性能。此外，这些材料对重金属离子的吸附以及络合能力相对较弱，吸附在这些生物质材料表面的重金属离子又比较容易通过一定浓度的酸或者其他络合能力稍强的试剂洗脱下来，达到吸附剂的重复再生利用。
[0004]鉴于实验室废水量不大、重金属离子浓度不高、流量不稳定的特点，不宜建造专业的污水处理系统。为了避免重金属离子流入水体或土壤，污染环境，设计一种采用生物吸附剂处理的实验室含重金属离子废水的小型设备具有重要的应用价值和广阔的市场前景。
实用新型内容
[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是:提供一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置和系统，能够对含重金属离子的污水进行较好的处理，且填料能再生多次重复使用。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]—种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置，包括:填料罐、搅拌装置、填料回收装置和控制系统；填料罐设有进水口、出水口、洗脱液进口、填料排出口和加料口，进水口、洗脱液进口和加料口位于填料罐内填料层的上方，填料排出口的位置与填料层相应，出水口位于填料层的下方；搅拌装置的搅拌桨伸入填料层；填料回收装置与填料排出口相接。
[0008]填料层的底部为固定在填料罐内壁的过滤隔壁；加料口位于填料罐的顶部，出水口位于填料罐的底部，进水口和洗脱液进口位于填料罐的侧壁，填料排出口位于填料罐的侧壁且高于过滤隔壁。此处所说的高于，只需略高即可，即填料排出口需尽量靠近填料层的底部，便于废弃填料的排出。
[0009]进水口处装有花洒。
[0010]搅拌装置还包括:电机和旋转轴；电机固定在填料罐的上端，旋转轴的上端与电机相接由电机带动转动，旋转轴的下端与搅拌桨固定；旋转轴竖直设置且位于填料罐的中心；搅拌桨距离填料层的上端距离为大于等于填料层高度的三分之一。
[0011]填料回收装置为废弃填料收集器；废弃填料收集器的入口与填料排出口通过管道相接，废弃填料收集器的出口设有过滤网。
[0012]出水口接有管道，该管道上设置排水阀，排水阀与控制系统相接。
[0013]进水口、洗脱液进口和填料排出口分别接有管道，三条管道上分别设置电磁阀，电磁阀分别与控制系统相接。
[0014]一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置还包括一个检测进水口和出水口压差的压力检测装置，压力检测装置与控制系统相接；填料罐内设置检测液位的液位传感器，液位传感器与控制系统相接。
[0015]一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置，还包括一循环管道；循环管道的一端与出水口连通，另一端接有喷嘴通入填料罐内的过滤隔壁的上方；循环管道中设置高压水泵。
[0016]一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的系统，采用两个以上的依次串接的一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置；位于前方的填料罐的出水口与下一个填料罐的进水口通过管道串接。
[0017]总的说来，本实用新型具有如下优点:
[0018]1.结构简单，安装方便，操作方便。
[0019]2.能够对含低浓度重金属离子(l-30ppm)的实验室污水进行较好地处理，尤其适用于废水量不大、重金属离子浓度不高、流量不稳定的实验室废水的处理。
[0020]3.对吸附饱和的填料进行有效再生处理，提高循环利用率。
[0021]4.设置搅拌装置，利于填料的洗脱。
[0022]5.设置控制系统，对排水阀、电磁阀、压力检测装置、液位传感器等集中进行控制，操作便利。
[0023]6.采用过滤隔壁，结构简单，有效对填料进行承托和隔离，减少加工后废水的杂质含量；采用过滤网，减少排出洗脱液的杂质含量。
[0024]7.设置循环管道，当出水口排出废水的重金属离子含量不达标时，废水重新回到填料层中重新进行吸收处理，直至达到标准才排出。
[0025]8.当重金属离子含量过高时，可串接若干个废水处理装置进行多级处理，直至废水处理达标，设置灵活。
[0026]9.进水口装有花洒，使得废水均匀喷洒在填料表面，为均匀吸收处理做准备。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本实用新型一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置的结构示意图。
[0028]其中，I为进水口，2为电机,3为加料口，4为洗脱液进口，5为搅拌桨,6为过滤隔壁，7为出水口，8为废弃填料收集器，9为过滤网，10为废弃填料收集器的出口，11为填料排出口，12为填料。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合附图和【具体实施方式】来对本实用新型做进一步详细的说明。
[0030]实施例一
[0031]一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置，包括:填料罐、搅拌装置、填料回收装置和控制系统。
[0032]填料罐为圆筒形，底部为倒锥形，靠近底部的位置设置过滤隔壁，过滤隔壁上堆置生物填料构成填料层。用于加入填料的加料口位于填料罐的上端，排出加工后废水的出水口位于填料罐的下端，用于加入废水的进水口和用于加入洗脱液的洗脱液进口位于填料罐的内壁且高于填料层，排出填料和洗脱液的填料排出口位于填料罐的侧壁且位置略高于过滤隔壁。填料罐内的过滤隔壁附近设有搅拌装置以便再生时填料与洗脱液充分接触，提高洗脱效率；此外，还设有填料排出口，以便排出失效填料，补充新鲜填料。
[0033]搅拌装置包括:电机、旋转轴和搅拌桨。电机安装在填料罐顶部的外壁，电机与旋转轴的上端相接并带动旋转轴转动，旋转轴的下端固定有搅拌桨。搅拌桨的叶片应该为具有一定强度的桨片，搅拌桨伸入填料层，搅拌桨距离填料层的上端距离为大于等于填料层高度的三分之一。
[0034]填料回收装置为废弃填料收集器，用于洗脱液和填料的收集。废弃填料收集器的入口与填料排出口通过管道相接，废弃填料收集器的出口设有过滤网。
[0035]本实用新型还包括一个检测进水口和出水口压差的压力检测装置。填料罐内设置液位传感器。本实用新型还包括一循环管道，循环管道的一端与出水口连通，另一端接有喷嘴通入填料罐内的过滤隔壁的上方；循环管道中设置高压水泵，通过高压水泵抽取出水口的废液回流至填料罐内再次吸附重金属离子。
[0036]进水口、洗脱液进口、废弃填料收集器的出口分别接有管道，且管道上均设置电磁阀；填料排出口和废弃填料收集器的入口之间通过管道相接，且管道上设置电磁阀；出水口接有管道且管道上设置排水阀。
[0037]控制系统包括可编程逻辑控制器PLC芯片。电机、压力检测装置、液位传感器、力口热装置、排水阀、电磁阀分别与控制系统相接，并由控制系统控制。
[0038]一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置能够对污水中的少量的重金属离子进行吸附脱除，填料吸附饱和后，通过对填料所吸附的重金属离子进行洗脱，填料可进行重复多次使用。具体过程为:先将待处理的废水从进水口泵入填料罐中，待填料罐中水位达到一定高度后，开启排水阀；控制进水速度和出水速度，使排水阀保持一定的压力；出水中重金属离子含量可大幅度降低至排放标准。整个过程由控制系统控制完成。从而可对含重金属的实验室废水进行有效治理。
[0039]当填料对重金属离子吸附达到饱和以后，采用盐酸、硫酸或者EDTA等溶液中的一种或多种溶液对填料进行洗脱处理，并且采用机械搅拌，达到将吸附在填料表面的重金属离子洗脱下来，达到吸附剂的多次利用。解吸后的回收液收集，以便后续的处理。
[0040]实施例二
[0041]本实施例的一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的系统，采用三个实施例一所述的一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置，三个装置通过管道依次串接，位于前方的装置的出水口通过管道与下一个装置的进水口相接，由此完成废水的三级处理，使得重金属离子浓度达到排放标准。
[0042]上述实施例为实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置，其特征在于:包括:填料罐、搅拌装置、填料回收装置和控制系统； 填料罐设有进水口、出水口、洗脱液进口、填料排出口和加料口，进水口、洗脱液进口和加料口位于填料罐内填料层的上方，填料排出口的位置与填料层相应，出水口位于填料层的下方； 搅拌装置的搅拌桨伸入填料层；填料回收装置与填料排出口相接。
2.按照权利要求1所述的一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置，其特征在于:所述填料层的底部为固定在填料罐内壁的过滤隔壁；加料口位于填料罐的顶部，出水口位于填料罐的底部，进水口和洗脱液进口位于填料罐的侧壁，填料排出口位于填料罐的侧壁且高于过滤隔壁。
3.按照权利要求1所述的一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置，其特征在于:所述进水口处装有花洒。
4.按照权利要求1所述的一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置，其特征在于:所述搅拌装置还包括:电机和旋转轴；电机固定在填料罐的上端，旋转轴的上端与电机相接由电机带动转动，旋转轴的下端与搅拌桨固定；旋转轴竖直设置且位于填料罐的中心；搅拌桨距离填料层的上端距离为大于等于填料层高度的三分之一。
5.按照权利要求1所述的一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置，其特征在于:所述填料回收装置为废弃填料收集器；废弃填料收集器的入口与填料排出口通过管道相接，废弃填料收集器的出口设有过滤网。
6.按照权利要求1所述的一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置，其特征在于:所述出水口接有管道，该管道上设置排水阀，排水阀与控制系统相接。
7.按照权利要求1所述的一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置，其特征在于:所述进水口、洗脱液进口和填料排出口分别接有管道，三条管道上分别设置电磁阀，电磁阀分别与控制系统相接。
8.按照权利要求1所述的一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置，其特征在于:它还包括一个检测进水口和出水口压差的压力检测装置，压力检测装置与控制系统相接；填料罐内设置检测液位的液位传感器，液位传感器与控制系统相接。
9.按照权利要求2所述的一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置，其特征在于:它还包括一循环管道；循环管道的一端与出水口连通，另一端接有喷嘴通入填料罐内的过滤隔壁的上方；循环管道中设置高压水泵。
10.一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的系统，其特征在于:采用两个以上的依次串接的如权利要求1至9中任一项所述的一种利用生物吸附材料处理实验室含重金属离子废水的装置；位于前方的填料罐的出水口与下一个填料罐的进水口通过管道串接。
【文档编号】C02F1/28GK203976436SQ201420409362
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】李可荣, 龚圣 申请人:广州市泰博实验设备有限公司, 仲恺农业工程学院