实验室有机污水处理装置制造方法
【专利摘要】一种实验室有机污水处理装置，按照有机污水的流动方向，依次包括污水调节池、高效组合式斜管澄清装置、气浮装置、活性炭过滤器、催化氧化槽、电解塔以及清水池；污水调节池的进水口处安装有格栅，污水调节池内设有穿孔预曝气管以及液位控制仪，穿孔预曝气管与风机相连；高效组合式斜管澄清装置通过废水提升泵与污水调节池相连，包括中和调整槽、絮凝反应槽以及混凝沉淀槽；气浮装置包括回流水溶气释放部分、气浮分离部分以及中间水槽；活性炭过滤器通过中间水泵与中间水槽相连。本实用新型具有操作简单、管理方便；净化效果好；占地小、投资省、运行费用低、适用于高校的特点。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于教学用品领域，具体涉及一种选用先进成熟、合理可靠的处理工 艺，操作简单、管理方便、占地小、投资省、运行费用低的实验室有机污水处理装置。 实验室有机污水处理装置
【背景技术】
[0002] 现代社会的进步与发展都离不开水资源，我们每时每刻都在大量消耗地球上的水 资源，然而地球上的水资源是有限的，如何对使用过后产生的污水进行净化并重新利用越 来越得到我们的重视。
[0003] 污水可以分为有机污水、无机污水以及生活污水；有机污水的处理工艺一般为： 将有机污水通过沉淀池、平流池、过滤装置、浓缩池、泥水处理装置等来完成有机污水处理 的全过程。有机污水先通过沉淀池进行自然沉淀，使得有机污水中的污物沉淀在池底，上清 液经过平流池流向过滤装置进行进一步地过滤与进化；经过沉淀池、平流池以及过滤装置 产生的污泥先进入浓缩池进行浓缩，再进入混合池进行泥水混合配比，达到一定比例后进 入泥水处理装置进行泥水分离，实现达标排放。
[0004] 采用以上方式处理有机污水存在以下几点问题：
[0005] (1)、经过处理后的有机污水依然存在很多悬浮物，不像自来水那样清澈透明；
[0006] (2)、处理过程中产生的浓缩污泥会堆积在设备内，若长时间不清理，会影响设备 的处理效果与使用寿命；并且所产生的浓缩污泥难以处理，需要用水进行反复冲洗，然后浓 缩污泥以及反复冲洗的水都需要流入下水道，会带来二次污染；
[0007] (3)、所用设备占地面积达，建设费用高，设备投资大、运行成本高，一般的中小型 企业难以实施，有一定的局限性。
[0008] 对于工业生产中产生的有机污水，都会要求送至规模较大、并且较为偏僻的污水 处理厂中进行处理；但是目前很多高校都开设有化学专业课程，教学所产生的大量有机实 验污水如果送至污水处理厂进行处理，不但运输不便，而且处理成本较高。
[0009] 因此，研发出一种能够建造在高校中的、操作简单、管理方便、占地小、投资省、运 行费用低、合理可靠的实验室有机污水处理装置是教学设备领域中的一个新课题。
【发明内容】
[0010] 为了解决上述问题，本实用新型提供一种操作简单、管理方便、占地小、投资省、运 行费用低、合理可靠的实验室有机污水处理装置。
[0011] 为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0012] 一种实验室有机污水处理装置，按照有机污水的流动方向，依次包括污水调节池、 高效组合式斜管澄清装置、气浮装置、活性炭过滤器、催化氧化槽、电解塔以及清水池；污水 调节池的进水口处安装有格栅，污水调节池内设有穿孔预曝气管以及液位控制仪，穿孔预 曝气管与风机相连；高效组合式斜管澄清装置通过废水提升泵与污水调节池相连，包括中 和调整槽、絮凝反应槽以及混凝沉淀槽；气浮装置包括回流水溶气释放部分、气浮分离部分 以及中间水槽；活性炭过滤器通过中间水泵与中间水槽相连。
[0013] 有机污水进入污水调节池之前首先经过格栅，去除污水中的漂浮物与缠绕物，进 入污水调节池后进行调节水量和均化水质，为了防止悬浮物在污水调节池内沉淀，污水调 节池的底部安装有穿孔预曝气管，并采用间隙曝气，进行水下搅拌，有利于进行对水质进行 氧化分解，降低系统负荷。
[0014] 再由废水提升泵经污水调节池内液位控制仪传递信号后提升至高效组合式斜 管澄清装置中进行处理，一般有机污水主要呈酸性，PH值在1-3之间，化学需氧量C0D为 10000mg/L左右，在高效组合式斜管澄清装置中，有机污水首先进入中和调整槽，平衡酸碱 度，经过中和后的有机污水进入絮凝反应槽，经投加高分子絮凝剂、混凝剂反应后，有机污 水进入混凝沉淀槽，部分悬浮杂质污染物再次得到絮凝进行初步沉淀，减轻后续处理池的 处理负荷，提高系统处理效率。
[0015] 经过混凝沉淀后的有机污水进入气浮装置，从而保证气浮装置能进一步去除絮凝 沉淀未及时沉淀的物质，有效地去除有机污水中的悬浮杂质、油、色度以及部分有机物(例 如C0D ra、B0D5等）；此时的C0D还处于偏高状态。
[0016] 随后有机污水进入中间水槽，利用水泵抽取至活性炭过滤器中进行吸附处理。处 理一些难以处理的液溶性污染物，活性炭过滤器对有机污水进行深一步的处理，活性炭对 于含铬废水、含磷废水、含氟废水、含酚废水以及多种有机废水都具有较好的吸附效果。
[0017] 经过活性炭过滤器处理的有机污水进入催化氧化槽，直接氧化有机污染物，或者 将大分子有机污染物氧化成小分子有机污染物，提高有机污水的可生化性，较好地去除有 机污染物。在降解C0D的过程中，打断有机分子中的双键发色团，如偶氮基、硝基、硫化羟 基、碳亚氨基等，达到脱色的目的，同时有效地提高B0D/C0D值，使之易于生化降解。这样， 催化氧化反应在高浓度、高毒性、高含盐量的有机污水中就充当了常规物化预处理和生化 处理之间的桥梁。
[0018] 经过催化氧化的有机污水留至电解塔，能够使有机污水中残留的有害物质通过电 解过程在阴、阳两极上分别发生还原与氧化反应转化为无害物质，对有机污水做最后一步 的进化。
[0019] 最后，经过层层净化的有机污水从电解塔出水至清水池。
[0020] 作为优选，中和调整槽与PH调整装置相连接，槽内安装有摆线针式搅拌机与PH监 测仪；絮凝反应槽与PAC加药装置以及PAM加药装置相连接，槽内安装有摆线针式搅拌机； 混凝沉淀槽为斜管沉淀池，采用三角堰出水，混凝沉淀槽的下方连接有污泥浓缩池。
[0021] 高效组合式斜管澄清装置包括中和调整槽、絮凝反应槽以及混凝沉淀槽；其中，中 和调整槽与PH调整装置相连，有机污水一般呈酸性，需要加入碱液与之中和；中和调整槽 内还安装有摆线针式搅拌机与PH监测仪，摆线针式搅拌机用于对加入碱液之后进行搅拌 混合，并通过PH监测仪对有机污水的PH值进行监测。
[0022] 絮凝反应槽与PAC加药装置以及PAM加药装置相连；PAC为碱式氯化铝，是一种无 机高分子混凝剂，主要通过压缩双层、吸附电中和、吸附架桥以及沉淀物网捕等机理作用， 使有机污水中的细微悬浮粒子与胶体粒子脱稳、聚集、絮凝、混凝、沉淀，达到净化处理效 果；PAM为聚丙烯酰胺，是一种水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的 絮凝性，能够降低液体之间的摩擦阻力；对于具有悬浮颗粒、浓度较高、粒子带阳电荷以及 PH值为中性或者碱性的污水具有显著的处理效果。
[0023] 絮凝反应槽同样安装有摆线针式搅拌机，在加入PAC与PAM混凝剂之后，进行搅拌 混合反应，通过搅拌使有机污水中杂质颗粒在反应槽内得到充分碰撞接触、吸附，形成片状 物和粗颗粒，以提高混凝反应的效果，提高沉淀效果和对有机污水中杂质以及悬浮物的去 除率。
[0024] 混凝沉淀槽选用斜管沉淀槽，采用分散颗粒的浅层沉淀理论，吸取了多层多格斜 管沉淀技术，在池内增加许多斜管后加大水池过水断面湿周，同时减小水力半径，因此在相 同的水平流速时，可以大大降低雷诺数，从而减小水的紊动，促进沉淀。另外加设了斜管使 颗粒沉淀距离大大缩短，减少沉淀时间，沉淀效率大大提高；并且采用三角堰出水，使得出 水效果更加稳定。
[0025] 混凝沉淀槽的下方还连接有污泥浓缩池，这样就可以直接利用重力将污泥排至污 泥浓缩池，节约了一部分能源。
[0026] 作为优选，回流水溶气释放部分、气浮分离部分以及中间水槽依次连接；回流水溶 气释放部分为溶气罐，安装有溶气泵；气浮分离部分包括气浮机、位于气浮机进水口的溶气 释放器以及位于气浮机上部的刮沫机，气浮机的出水口与中间水槽相连；中间水槽安装有 液位控制仪以及中间水泵。
[0027] 气浮效果的好坏，主要取决于回流水溶气以及释放的效果，本气浮采用高效节能 的溶气泵，使空气与处理后通过水泵加压的回流水在溶气罐中充分混合溶解，形成溶气水。
[0028] 通过加药混凝的污水进入气浮中，由溶气罐中的溶气水在进水管口的下部由溶气 释放器突然减压，使溶于水中的空气由突然减压而释放出大量微气泡，微气泡在上升过程 中遇到有机污水中已经凝聚的悬浮物，微气泡附着在悬浮物上，使之很快上浮，这样有机污 水中处理掉的悬浮物全部浮于水面，然后通过气浮机上部的刮沫机把它们刮去并且排到污 泥浓缩池中，而底部通过处理的清水排至中间水槽。
[0029] 中间水槽安装有液位控制仪以及提升水泵，液位控制仪用于监测中间水槽的水位 并且控制提升水泵将清水提升传输至活性炭处理器中进一步处理。
[0030] 作为优选，活性炭过滤器的填料为果壳活性炭，外壳为不锈钢外壳。
[0031] 活性炭处理器中活性炭的价格十分昂贵，因此优先选择易再生、经济耐用的果壳 活性炭，并且果壳活性炭具有耐磨强度好、空隙发达、吸附性能高、强度高等优点。
[0032] 果壳活性炭能够有效吸附水中的游离氯、酚、硫和其他有机污染物，特别是致突变 物的前驱物质，达到净化除杂去异味的功能。
[0033] 作为优选，催化氧化槽安装有二氧化氯发生器。
[0034] 催化氧化的原理就是在表面催化剂存在的条件下，利用强氧化剂在常温常压下催 化氧化污水中有机污染物，或直接氧化有机污染物，或将大分子有机污染物氧化成小分子 有机污染物，提高废水的可生化性，较好的去除有机污染物。
[0035] 本实用新型中选用二氧化氯作为强氧化剂，污水中的有机污染物在二氧化氯的作 用下被分解，苯环，杂环类有机物被开环，断链，大分子变成小分子，小分子再进一步被氧化 为二氧化碳和水，从而使有机污水中的C0D值大幅度降低，色泽基本褪尽，降低了污水的毒 性。
[0036] 作为优选，电解塔使用钛基涂层电极片作为阳极，使用纯钛电极片作为阴极。
[0037] 本实用新型的电解塔中使用钛基涂层电极片作为阳极，纯钛电极片作为阴极，上 述材料具有良好的导电性；催化活性较高，能够在实现所需要催化反应的同时，抑制不要或 者有害的反应；稳定性良好，能耐受杂质以及中间产物的作用而不至于较快地被中毒或污 染而失活，并且在实现催化反应的电势范围内催化表面不至于因电化学反应过早地失去催 化活性；此外还具有良好的物理性质，具有良好的耐腐蚀性，良好的高温稳定性，十分适合 有机污水的电解处理。
[0038] 作为优选，污水调节池、清水池、污泥浓缩池均为地下钢筋混凝土水池。
[0039] 本实用新型将污水调节池、清水池以及污泥浓缩池都设计为地下钢筋混凝土水 池，具有良好的防渗防漏，抗腐蚀并且耐酸碱的特点。
[0040] 本实用新型与传统的有机污水处理设备相比，增设多重净化处理设备、利用重力 排污的污泥浓缩池、并且各组成设备占地面积小，本实用新型的有益效果为：（1)操作简 单、管理方便；（2)净化效果好；（3)占地小、投资省、运行费用低、适用于高校。
【专利附图】
【附图说明】
[0041] 图1、本实用新型的结构示意图；
[0042] 图2、利用本实用新型处理实验室有机污水的流程图。
[0043] 附图标记列表：污水调节池1、气浮装置2、活性炭过滤器3、催化氧化槽4、电解塔 5、清水池6、穿孔预曝气管7、液位控制仪8、风机9、废水提升泵10、中和调整槽11、絮凝反 应槽12、混凝沉淀槽13、回流水溶气释放部分14、气浮分离部分15、中间水槽16、中间水泵 17、PH调整装置18、摆线针式搅拌机19、PH监测仪20、PAC加药装置21、PAM加药装置22、 污泥浓缩池23、溶气泵24、气浮机25、溶气释放器26、刮沫机27、二氧化氯发生器28。
【具体实施方式】
[0044] 以下将结合具体实施例对本实用新型提供的技术方案进行详细说明，应理解下述
【具体实施方式】仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
[0045] 如图1所示为本实用新型的结构示意图。
[0046] 本实用新型为一种实验室有机污水处理装置，按照有机污水的流动方向，依次包 括污水调节池1、高效组合式斜管澄清装置、气浮装置2、活性炭过滤器3、催化氧化槽4、电 解塔5以及清水池6 ;污水调节池1的进水口处安装有格栅，污水调节池1内设有穿孔预曝 气管7以及液位控制仪8,穿孔预曝气管7与风机9相连；高效组合式斜管澄清装置通过废 水提升泵10与污水调节池1相连，包括中和调整槽11、絮凝反应槽12以及混凝沉淀槽13 ; 中和调整槽11与PH调整装置18相连接，槽内安装有摆线针式搅拌机19与PH监测仪20 ; 絮凝反应槽12与PAC加药装置21以及PAM加药装置22相连接，槽内安装有摆线针式搅拌 机19 ;混凝沉淀槽13为斜管沉淀池，采用三角堰出水，混凝沉淀槽13的下方连接有污泥浓 缩池23。气浮装置2包括回流水溶气释放部分14、气浮分离部分15以及中间水槽16 ;活 性炭过滤器3通过中间水泵17与中间水槽16相连；回流水溶气释放部分14、气浮分离部 分15以及中间水槽16依次连接；回流水溶气释放部分14为溶气罐，安装有溶气泵24 ;气 浮分离部分15包括气浮机25、位于气浮机25进水口的溶气释放器26以及位于气浮机25 上部的刮沫机27,气浮机25的出水口与中间水槽16相连；中间水槽16包括液位控制仪8 以及中间水泵17。活性炭过滤器3的填料为果壳活性炭，外壳为不锈钢外壳。催化氧化槽 4安装有二氧化氯发生器28 ;电解塔5使用钛基涂层电极片作为阳极，使用纯钛电极片作为 阴极。
[0047] 其中，污水调节池1、清水池6、污泥浓缩池23均为地下钢筋混凝土水池。
[0048] 以有机化学实验室所产生的废液为例，如图2所示为利用本实用新型处理实验室 有机污水的流程图：
[0049] 有机化学污水首先经过格栅，去除污水中的漂浮物、缠绕物后进入污水调节池1， 进行调节水量和均化水质，为防止悬浮物在调节池内沉淀，在污水调节池1底布有穿孔预 曝气管7,并采用间隙曝气，进行水下搅拌，有利用进行对水质进行氧化分解，降低系统负 荷。
[0050] 再由废水提升泵10在经液位控制仪8传递信号后提升至高效组合式斜管澄 清装置处理，一般有机化学实验室开设的实验课程产生的废液主要呈酸性，PH值1-3， C0D10000mg/L左右，在高效组合式斜管澄清装置处理中，污水首先进入中和调整槽11，平 衡废液的酸碱度，中和后的水进入絮凝反应槽12,经投加高分子絮凝剂、混凝剂反应后，污 水进入混凝沉淀槽13,部分悬浮杂质污染物在此得到絮凝进行初步沉淀，减轻后续处理池 的处理负荷，提高系统处理效率。
[0051] 经混凝沉淀后的污水进入气浮装置2,从而保证气浮设备能进一步去除絮凝沉淀 未及时沉淀的物质，有效地去除污水中的悬浮杂质、油、色度和部分有机物（C0D ra、B0D5)。
[0052] 污水进入中间水槽16,利用中间水泵17抽至活性炭过滤器3进行吸附处理。一 些难以处理液溶质性污染物的物质，C0D还处于偏高状态，因此需要对废液进行深一步的处 理，活性炭对含铬废水，含磷废水、含氟废水、含酚废水以及多种有机废水等都有较好的吸 附效果。
[0053] 活性炭过滤器3出水进入催化氧化槽4,氧化剂采用二氧化氯，它能生成强氧化性 的氯氧自由基，在水溶液中破坏难降解有机物的结构，最终使之氧化分解。
[0054] 经催化氧化后的污水至电解塔5,该设备采用了 Ru02-Ir02-Ti02/Ti钛基涂层电 极片（SPR三元电极)为阳极，阴极是纯钛电极片。对于电催化电极，其首先应该是一个电子 导体，其次还要兼具催化功能，既能导电，又能对反应物进行火化，提高电子的转移速率，对 电化学反应进行某种促进和选择。良好的电催化电极须具备以下功能：良好的导电性，即电 极材料的电阻不能太大；高的催化活性，即能够实现所需要的催化反应，抑制不要或有害的 副反应；良好的稳定性，即能耐受杂志及中间产物的作用而不致较快地被中毒(或污染）而 失活，并且在实现催化反应的电势范围内催化表面不致于因电化学反应而过早地失去催化 活性，此外还包括良好的机械物理性质(表面层不脱落、不溶解等)。而三元电极（SPR)具有 催化性、耐腐蚀性、高温稳定等物理化学特性，较适用于污水电解处理。
[0055] 最后电解塔5出水至清水池6。
[0056] 本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还 包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
【权利要求】
1. 一种实验室有机污水处理装置，其特征在于：按照有机污水的流动方向，依次包括 污水调节池（1)、高效组合式斜管澄清装置、气浮装置（2)、活性炭过滤器（3)、催化氧化槽 (4)、电解塔（5)以及清水池（6);所述污水调节池（1)的进水口处安装有格栅，污水调节池 (I) 内设有穿孔预曝气管（7)以及液位控制仪（8)，穿孔预曝气管（7)与风机（9)相连；所 述高效组合式斜管澄清装置通过废水提升泵（10)与污水调节池（1)相连，包括中和调整槽 (II) 、絮凝反应槽（12)以及混凝沉淀槽（13);所述气浮装置（2)包括回流水溶气释放部分 (14)、气浮分离部分（15)以及中间水槽（16);所述活性炭过滤器（3)通过中间水泵（17)与 中间水槽（16)相连。
2. 根据权利要求1所述的一种实验室有机污水处理装置，其特征在于：所述中和调整 槽（11)与PH调整装置（18 )相连接，槽内安装有摆线针式搅拌机（19 )与PH监测仪（20 );所 述絮凝反应槽（12)与PAC加药装置（21)以及PAM加药装置（22)相连接，槽内安装有摆线 针式搅拌机（19);所述混凝沉淀槽（13)为斜管沉淀池，采用三角堰出水，混凝沉淀槽（13) 的下方连接有污泥浓缩池（23 )。
3. 根据权利要求1所述的一种实验室有机污水处理装置，其特征在于：所述回流水溶 气释放部分（14)、气浮分离部分（15)以及中间水槽（16)依次连接；所述回流水溶气释放 部分（14)为溶气罐，安装有溶气泵（24);所述气浮分离部分（15)包括气浮机（25)、位于气 浮机（25)的进水口的溶气释放器（26)以及位于气浮机（25)的上部的刮沫机（27)，气浮机 (25)的出水口与中间水槽（16)相连；所述中间水槽（16)安装有液位控制仪（8)以及中间 水泵（17)。
4. 根据权利要求1所述的一种实验室有机污水处理装置，其特征在于：所述活性炭过 滤器（3)的填料为果壳活性炭，外壳为不锈钢外壳。
5. 根据权利要求1所述的一种实验室有机污水处理装置，其特征在于：所述催化氧化 槽（4)安装有二氧化氯发生器（29)。
6. 根据权利要求1所述的一种实验室有机污水处理装置，其特征在于：所述电解塔（5) 使用钛基涂层电极片作为阳极，使用纯钛电极片作为阴极。
7. 根据权利要求1所述的一种实验室有机污水处理装置，其特征在于：所述污水调节 池（1 )、清水池（6 )、污泥浓缩池（23 )均为地下钢筋混凝土水池。
【文档编号】C02F101/30GK203845900SQ201420236182
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】常玉广 申请人:南京晓庄学院