一种无机废液闪析处理方法及系统与流程

1.本发明属于无机废液实验设备技术领域，涉及一种无机废液闪析处理技术。


背景技术：

2.随着我国科学技术快速发展，高校、科研机构与企业的实验室不断扩建，实验室的种类、数量与规模也不断壮大，随之而来的则是实验室废弃物所带来的污染问题。
3.实验室废弃物主要包括：固体废弃物、废液、废气、噪声与振动、电磁辐射以及病毒和致病菌的生物性污染物等。高校实验室废弃物具有高毒性、高危害性，但环保部门并未将其列入环保检测项目，即使列入，也因量小、易被生活污水稀释而难于检测到。
4.其中的实验室废液主要来自各科研单位实验研究室和高等院校的科研和教学实验室。实验室废液有其自身的特殊性质，量少、间断性强、高危害、成分复杂多变。根据废液中所含主要污染物性质，可以将实验室废液分为实验室有机和无机废液两大类。其中的实验室无机废液主要含有重金属、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，因此如果实验室无机废液的处理不当就会对环境造成非常大的污染。
5.目前实验室无机废液一般采用化学方法进行处理，化学方法处理无机废液工艺复杂，占地面积大，耗材消耗量大，处理过程散发刺鼻臭味，处理末端会产生大量污泥固渣等难于处理，造成整体化学处理设备效率低、成本较高，且处理过程中散发的气味依然存在较大环境污染的弊端。
6.因此迫切需要针对实验室无机废液的处理方法和设备，通过其能够高效处理实验室无机废液且使处理过的气体达到国家标准要求的直接排放的要求，且占地面积小、处理效率高、废弃物单量处理费用低。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的无机废液处理成本高、占地面积大、处理效率低且处理过程中会散发刺激气味而污染环境的弊端，本发明提供了一种无机废液闪析处理方法及系统，其能够就地高效处理实验室无机废液，使经处理后无机废液符合国家排放标准；且本发明废弃物单量处理费用低、占地面积小。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.本发明提供一种无机废液闪析处理系统，所述的无机废液闪析处理系统整体呈n型或u型结构，其包括混合室、废液闪析处理装置、废气净化装置和风机；
10.空气、废液送入到混合室中混合，形成微小颗粒状气液混合物；气液混合物进入废液闪析处理装置进行闪析蒸发处理，使得废液中含有的盐分快速分离出来，形成包括空气、水蒸汽和盐分的废气；经闪析蒸发处理后的废气进入废气净化装置进行净化处理，得到符合排放标准的净化气体，并经风机排出。
11.更优选的，所述的无机废液闪析处理系统还包括排水阀；
12.经废液闪析处理装置闪析蒸发处理未能得到完全蒸发掉的剩余废液经排水阀回
收后，再次返回系统中进行处理。
13.更优选的，所述混合室布置在系统一侧开口端的首段部分，入口位置布置有多个直接或间接与送风管道连接的多个布风管；
14.废液喷枪的喷头伸入到混合室中，其通过输送管与输送泵相连，能够将废液送入到混合室中。
15.更优选的，多个均匀布置的布风管的出口中心线延长线与旋切圆相切，所述旋切圆的直径d2、混合室的直径d1以及布风管的直径d3满足关系：d2＝(0.3～0.8)*d1；d3＝(0.01～0.1)*d2。
16.更优选的，所述废液闪析处理装置中设置多块加热板；
17.所述加热板高度n满足：n＝(0.6～2)*d1，其中d1为混合室的直径；
18.相邻两块电热板之间的距离m满足：m＝5～30mm。
19.更优选的，所述加热板采用波纹板结构加热板。
20.更优选的，所述废气净化装置包括：水平或倾斜安装在废气净化装置中的除水板；所述除水板为格栅结构。
21.更优选的，所述废气净化装置包括：依次布置的初级脱盐装置和深度脱盐装置；所述初级脱盐装置采用纤维、聚合材料介质填充；深度脱盐装置采用多孔介质填充。
22.本发明还提供一种无机废液闪析处理方法，其应用上述的无机废液闪析处理系统实现，其包括如下步骤：
23.步骤s101，空气、废液分别送入到混合室中进行气体和液体混合，形成微小颗粒状气液混合物；
24.步骤s102，气液混合物进入到废液闪析处理装置进行闪析蒸发处理，液体中含有的盐分快速从液体中分离出来，得到包含空气、水蒸气和盐分的废气；
25.步骤s103，废气进入废气净化装置中，经过除水板的除水处理，较大颗粒液体重新落回废液闪析处理装置中进行闪析蒸发处理；其中的废气进入初级脱盐装置进行初级脱盐处理，废气中的有害固体颗粒物被吸附；而后去除有害固体颗粒物的废气进入深度脱盐装置进行深度脱盐处理，废气中的重金属等有害成分被吸附，得到达到排放标准的净化气体。
26.步骤s104，将净化气体排放至空气中。
27.更优选的，所述无机废液闪析处理方法还包括：
28.经闪析蒸发处理后依然残留的废液通过回收再次进行送入整个系统中继续进行处理。
29.由上述本发明的技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：
30.1、本发明的系统采用u型或n型结构，结构紧凑，占地面积小；
31.2、本发明通过混合室使得废液与空气充分混合后，形成非常细小颗粒的气液混合物；气液混合物进入废液闪析处理装置经闪析蒸发析出废液中的盐分，形成包含空气、水蒸汽、和盐分的废气；而后进入废气净化装置中进行除水、初级脱盐去除废气中的盐分、深度脱盐处理吸附废气中的重金属等固体颗粒，最后形成的排放物只有符合国家排放标准的空气与水蒸汽的混合物以及被脱盐装置捕集的少量固体盐分，无废液排放。可见本发明全程采用物理的方法对废液进行处理，处理无机废液过程中无废液排放，处理效率高；处理过程中不需要额外添加处理药剂，不产生其他不易处理的新污染物，其废弃物单量处理费用低。
附图说明
32.图1为本发明实施例一的无机废液闪析处理系统的结构示意图；
33.图2为本发明实施例一中布风管的布置结构示意图；
34.图3为本发明实施例一中加热板的结构示意图；
35.图4-1为本发明实施例一中除水板的结构示意图；
36.图4-2为图4-1中的a-a剖视图；
37.图5为本发明实施例二的无机废液闪析处理系统的结构示意图。
38.附图标记：
39.混合室1；布风管11；废液喷枪12；输送泵13；废液闪析处理装置2；加热板21；废气净化装置3；除水板31；初级脱盐装置32；深度脱盐装置33；风机4、排水阀5。
具体实施方式
40.下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
41.本技术文件中的上、下、左、右、内、外、前端、后端、头部、尾部等方位或位置关系用语是基于附图所示的方位或位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。
42.本发明中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.实施例一：
44.本发明提供一种无机废液闪析处理系统，该系统的结构如图1所示，系统整体呈n型结构，包括：依次设置在n型结构中的混合室1、废液闪析处理装置2和废气净化装置3，以及设置在n型结构外部的风机4和排水阀5。
45.空气、废液送入到混合室1中混合，形成微小颗粒状气液混合物；气液混合物进入废液闪析处理装置2进行闪析蒸发处理，使得废液中含有的盐分快速分离出来；经闪析蒸发处理后的废气进入废气净化装置3进行净化处理，得到符合排放标准的净化气体，并经风机4排出。
46.经闪析蒸发处理未能得到完全处理的残余废液经排水阀5回收后，再次返回系统中进行处理。
47.各个部件的功能及详细结构如下：
48.一、混合室1
49.混合室1布置在n型系统一侧开口端的首段部分，入口位置布置有多个布风管11，布风管11直接或间接与送风管道连接，以便将经风机负压吸入的空气送入混合室1中；
50.废液喷枪12的喷头伸入到混合室1中，其通过输送管与输送泵13相连，能够将含盐废液送入到混合室1中。废液喷枪12采用高压雾化喷头，使得喷入混合室1中的废液液滴细小。
51.被送入混合室1中的空气和废液在布风管11的风力和废液喷枪12的压力共同作用下，能够在混合室1充分混合，形成微小颗粒状气液混合物。
52.混合室1的结构如下：
53.为保证废液和空气有足够时间进行混合，设计混合室1的高度h4满足：h4＝(0.8～2)*d1，其中d1为混合室1的直径；
54.考虑到液体的颗粒越小，蒸发过程需要的时间就越短，蒸发的就越充分；处理的废液量越大，总体能耗越小。为了保证废液和空气能够得到充分混合且使混合室1混合后的气液混合物的颗粒尽量小，设计多个均匀布置的布风管11的出口中心线延长线与旋切圆相切(如图2所示)，且旋切圆的直径d2、混合室1的直径d1以及布风管的直径d3满足如下关系：
55.d2＝(0.3～0.8)*d1；d3＝(0.01～0.1)*d2。
56.上述结构的设置，使得经布风管11进入混合室1的空气能够沿着旋切圆切向送入，供入的空气能够在混合室1内沿旋切圆的周向旋转，旋转的同时，不断将经废液喷枪12从混合室中心方向送入的废液卷入并进行充分混合，这样使得气液混合物的粒度变得细小，有利于后续闪析过程水分蒸发，使蒸发更完全。
57.为了使得气液混合物的粒度更细小，还可以设置多个旋切圆，且每一个旋切圆的直径从混合室1的首端至尾端依次减小，对应每个旋切圆布置多个布风管11，并使该多个布风管11的出口中心线延长线与对应的旋切圆相切，这样逐层布置的布风管11，能够使得供入到混合室1中的空气能够呈涡旋式旋转，并逐步将经废液喷枪12从混合室中心方向送入的废液卷入并进行充分混合，这样使得气液混合物的粒度更为细小。
58.二、废液闪析处理装置2
59.在废液闪析处理装置2中设置加热板21，该加热板21通过电加热产生热量，热量被进入到废液闪析处理装置2气液混合物吸收后，气液混合物中的水分快速转换为蒸汽，水分中的盐分从中得以析出。经过闪析处理后得到的混合气体包含了空气、水蒸气和盐分(后续称废气)。
60.上述加热板21采用如图3所示的波纹结构加热板，加热板21采用波纹结构不但能够增加气液混合物与加热板的接触面积、提高气体蒸发的速度，而且还能够增加气液混合物在加热区域的停留时间，使得气液混合物中的液体得以充分蒸发，从而充分析出其中的盐分。
61.为了保证加热能量及停留时间，设计加热板21高度n满足：n＝(0.6～2)*d1，其中d1为混合室1的直径。
62.为了保证气液混合物的流速，本技术设计相邻两块电热板之间的距离m满足：m＝5～30mm。这样的流通截面能够保证气液混合物以一定流速通过废液闪析处理装置2。
63.由于废液成分复杂，有酸性的、有碱性的，为保护加热板21，防止加热板21腐蚀，在加热板21上喷涂耐腐蚀的非金属材料。
64.三、废气净化装置3
65.经过废液闪析处理装置2处理后得到的废气包含了空气、水蒸气和盐分，后续进入废气净化装置3中进行净化处理。
66.废气净化装置3中依次设置有除水板31、初级脱盐装置32、深度脱盐装置33。
67.(一)除水板31
68.为了减少排放废气中含水量，除水板31安装在废气净化装置3中，其可以水平或倾斜安装。该除水板31能够强化气流扰动，使气液混合物中的水分充分分离，并能够使未完全蒸发的较大水分颗粒(也称其为水分微粒子)从气体中分离出来，再次回到废液闪析处理装置2中进行二次闪析。
69.除水板31的结构如图4-1和图4-2所示，其为格栅式结构，栅条宽度为m，栅条间的缝隙宽度为c，缝隙深度为f；缝隙的一端为扩口，扩口宽度为b，扩口深度为e。
70.栅条、缝隙及扩口对应的相关参数之间的关系满足：
71.m＝5～20mm；b＝(1.5～3)*c；c＝(0.6～3)*m；e＝(0.2～1)*f
72.上述除水板31可以设置多块，如图1所示给出了在废气净化装置3中安放三块除水板31的实例，其分别按角度a1、角度a2、角度a3依次倾斜安装，使不能气化的水分微粒子从高的一端顺流到低的一端，顺利从气流中分离出来。角度a1、角度a2、角度a3满足如下关系：
73.a1＝0～70度；a2＝a1-(5～20)；a3＝a1-(15～30)。
74.多块除水板31按不同的高度布置，实现多级混合，多级除水。如图1给出了在废气净化装置3中安放三块除水板31的实例，其中第一块除水板31距离混合室1的高度为h1，第二块除水板距离第一块除水板的高度为h2，第三块除水板距离第二块除水板的高度为h3。其中h1、h2和h3之间的关系满足：h2＝(1～2)*h1；h3＝(1.5～2.5)*h1。
75.(二)初级脱盐装置32
76.为去除排放废气中的有害固体颗粒物，在除水板31后续工艺设置初级脱盐装置32。初级脱盐装置32采用机械过滤方式，采用纤维、聚合材料等过滤介质填充。
77.(三)、深度脱盐装置33
78.为去除废气中的一些重金属等有害成分，在初级脱盐装置32的后续工艺设置深度脱盐装置33。深度脱盐装置33采用吸附的方式，采用多孔介质等过滤介质填充，比如活性碳等。
79.可以看出，经废液闪析处理装置2处理后得到的废弃进入废气净化处理装置3中，依次经除水板31的除水处理、初级脱盐装置32和深度脱盐装置33的吸附净化处理，废气中的有害固体颗粒物以及重金属等有害成分被吸附，最终使得净化后的气体符合国家排放标准。上述初级脱盐装置32和深度脱盐装置33可以根据情况设置多级。
80.四、风机4
81.在废气净化装置3后设置风机4，风机4能够将经过废气净化装置3净化后的气体排出。
82.五、排水阀5
83.在整个系统的底端设置排水阀5，以便排出经闪析依然残留的废液。经闪析依然残留的废液通过排水阀5回收后，可以再次进行送入整系统中继续进行处理。
84.本发明的工作原理如下：
85.首先，空气经风机4(负压吸入)、废液经输送泵13分别送入到混合室1中，气体和液体混合，形成微小颗粒状气液混合物。
86.其次，在风机4负压作用下，微小颗粒状气液混合物进入到废液闪析处理装置2进行液体蒸发。废液闪析处理装置2中的加热板21采用电加热，采用波纹结构加热板增加与气液混合物的接触面积，使得进入废液闪析处理装置2中的气液混合物急速受热，其中的液体
快速蒸发，液体中的盐分快速从液体中分离出来，因此此过程也称为闪析处理过程。经过闪析处理后得到的混合气体包含了空气、水蒸气和盐分(后续称废气)。由于该废气中含有的盐分，是不能直接排放的，所以需要进行净化后再排放。为监测闪析进程，在废液闪析处理装置2的出口设置温度和湿度测点。
87.接着，在风机4负压作用下，废气进入废气净化装置3，在废气净化装置3中，依次经过除水板31、初级脱盐装置32、深度脱盐装置33的的除水、初级脱盐和深度脱盐处理，得到达到排放标准的净化气体。
88.最后，净化气体经风机4排放至空气中。
89.经闪析依然残留的废液通过排水阀5回收后，可以再次进行送入整系统中继续进行处理。
90.实施例二
91.实施例二提供了另一种无机废液闪析处理系统，其结构如图5所示，其与实施例一的区别之处在于：该实施例二的系统整体呈u型结构。其余与上述实施例一类似，这里不再累述。
92.实施例三：
93.本发明实施例三还提供一种无机废液闪析处理方法，其包括如下步骤：
94.步骤s101，空气、废液分别送入到混合室1中，气体和液体混合，形成微小颗粒状气液混合物；
95.步骤s102，气液混合物进入到废液闪析处理装置2进行闪析蒸发处理，液体中含有的盐分快速从液体中分离出来，得到包含空气、水蒸气和盐分的废气；
96.废液闪析处理装置2中的加热板21采用电加热，采用波纹结构加热板增加与气液混合物的接触面积，使得进入废液闪析处理装置2中的气液混合物急速受热，其中的液体快速蒸发，液体中的盐分快速从液体中分离出来，因此此过程也称为闪析处理过程。经过闪析处理后得到的混合气体包含了空气、水蒸气和盐分(后续称废气)。由于该废气中含有的盐分，是不能直接排放的，所以需要进行净化后再排放。为监测闪析进程，在废液闪析处理装置2的出口设置温度和湿度测点。
97.步骤s103，废气进入废气净化装置3中，经过除水板31的除水处理，较大颗粒液体重新落回废液闪析处理装置2中进行闪析蒸发处理；其中的废气进入初级脱盐装置32进行初级脱盐处理，废气中的有害固体颗粒物被吸附；而后去除有害固体颗粒物的废气进入深度脱盐装置33进行深度脱盐处理，废气中的重金属等有害成分被吸附，得到达到排放标准的净化气体。
98.步骤s104，净化气体经风机4排放至空气中。
99.上述步骤s103后，还可以包括：经闪析蒸发处理后依然残留的废液通过回收再次进行送入整个系统中继续进行处理。
100.该实施例三中的方法通过上述实施例一和实施例二的系统来完成，系统的结构详见上述描述，这里不再累述。
101.虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和
范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。