申请日2017.11.20
公开(公告)日2018.02.09
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种实验室废水智能处理系统及处理工艺，实验室废水智能处理系统，包括用于废水进料的进料单元、通过第一管道连接于进料单元用于中和废水的酸碱性的中和单元、通过第二管道连接于中和单元用于沉淀废水内的金属离子的沉淀单元、通过第三管道连接于沉淀单元用于进行废水中有机物分解的微生物处理单元，还包括电连接于进料单元、中和单元、沉淀单元和微生物处理单元用于进行控制的控制单元;所述第一管道、第二管道和第三管道均为上下迂回的S管。本发明的实验室废水智能处理系统及其工艺自动化程度高、处理效率高、处理效果好、有利于节能环保。
摘要附图
权利要求书
1.实验室废水智能处理系统，其特征在于：包括用于废水进料的进料单元、通过第一管道连接于进料单元用于中和废水的酸碱性的中和单元、通过第二管道连接于中和单元用于沉淀废水内的金属离子的沉淀单元、通过第三管道连接于沉淀单元用于进行废水中有机物分解的微生物处理单元，还包括电连接于进料单元、中和单元、沉淀单元和微生物处理单元用于进行控制的控制单元;所述第一管道、第二管道和第三管道均为上下迂回的S管。
2.根据权利要求1所述的实验室废水智能处理系统，其特征在于：所述进料单元包括第一处理箱体、位于第一处理箱体底部的第一过滤装置、位于第一处理箱体内部的PH计和液位计。
3.根据权利要求2所述的实验室废水智能处理系统，其特征在于：所述中和单元包括第二处理箱体、位于第二处理箱体顶部的加酸装置和加碱装置、连接于加酸装置和加碱装置输出端的电磁流量阀、设置于第二处理箱体内部的搅拌装置、位于第二处理箱体底部的第二过滤装置;所述搅拌装置包括设置于第二处理箱体侧边的电机、连接于电机输出轴且伸入第二处理箱体内部的搅拌轴、安装于搅拌轴上的若干个叶片，还包括设置于叶片内部的加热片。
4.根据权利要求3所述的实验室废水智能处理系统，其特征在于：所述沉淀单元包括第三处理箱体、设置于第三处理箱体内部用于检测若干种金属离子浓度的若干个金属离子传感器、位于第三处理箱体顶部的若干个加药装置、连接于加药装置输出端的电磁流量阀、位于第三处理箱体底部的第三过滤装置;若干个加药装置分别装有对应若干种金属离子的沉淀剂。
5.根据权利要求4所述的实验室废水智能处理系统，其特征在于：所述微生物处理单元包括第四处理箱体，设置于第四处理箱体内部用于检测COD浓度的COD传感器、用于检测BOD浓度的BOD传感器、用于检测氨氮浓度的氨氮传感器，设置于第四处理箱体顶部用于投入微生物制剂的投药装置和用于废气排放的排气装置，位于第四处理箱体底部的第四过滤装置，还包括连接于第四处理箱体底部的电动排水阀和设置于第四处理箱体内部的曝气装置。
6.根据权利要求5所述的实验室废水智能处理系统，其特征在于：所述微生物制剂包括乳酸片球菌、戊糖片球菌、肠膜明串珠菌、植物乳杆菌、解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、粉状毕赤酵母、布鲁塞尔德克氏酵母。
7.根据权利要求6所述的实验室废水智能处理系统，其特征在于：所述控制单元包括连接于PH计、液位计、金属离子传感器、COD传感器、BOD传感器、氨氮传感器的数据采集装置，连接于数据采集装置进行数据处理的中央处理器，连接于中央处理器以进行远程控制的远程控制终端，连接于中央处理器和远程控制终端的通讯装置，还包括连接于中央处理器以接受远程控制终端远程控制的执行装置，所述执行装置电连接于电磁流量阀、电机、加热片、投药装置、排气装置、电动排水阀和曝气装置以控制其工作。
8.根据权利要求7所述的实验室废水智能处理系统，其特征在于：所述远程控制终端为PC机或手机或PAD。
9.实验室废水智能处理工艺，其特征在于：采用权利要求1-8中任一项所述的实验室废水智能处理系统进行废水处理。
10.根据权利要求9所述的实验室废水智能处理工艺，其特征在于：包括以下步骤，a、实验后的废水进入进料单元，b、在中和单元内进行PH调节，将废水的酸碱度调至中性，c、通过沉淀单元沉淀废水中的金属离子，d、通过微生物处理单元降解废水中的微生物。
说明书
实验室废水智能处理系统及处理工艺
技术领域
本发明涉及废水处理领域，特别是涉及实验室废水智能处理系统及处理工艺。
背景技术
随着高校的扩招，学生人数的激增及经济的发展,科研的进行,化学实验室废水日益增多,由于实验室废水水质极为复杂且难以预测，排放周期不定，废水量亦无规律，故而实验室废水的综合处理乃至资源化回用属于世界性难题。
化学实验室排放废水分为两类，一类是具有高浓度的危险废液，这类废液具有较高的危害性，一般是单独收集，然后移交具有处理资质的单位进行处理;而另一类是平常试验产生的，及清洗实验器材、玻璃器皿等所产生的酸、碱、重金属、有机物综合废液，这类废液的产量大，成分复杂，且危害性容易被人们所忽视。目前，很多化学实验室对第二类废水不加任何处理就排入下水道,因实验废水的成分相当复杂，含有较多的酸、碱、氰化物、六价铬、砷化物、酚、苯等有毒有害的物质，直接排放对人们的生活用水和居住环境势必造成污染,随着人们对生活环境的要求越来越高，人类保护环境的意识越来越强,国家环保总局发出通知，要求自2005年1月l日起，对科研、监测(检测)、试验等实验室、化验室、试验场按照污染源进行管理，纳入环境监管范围，因此，寻找一种经济、高效、节能、环保、适用的化学实验室废水处理工艺已经刻不容缓。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种自动化程度高、处理效率高、处理效果好、有利于节能环保的实验室废水智能处理系统及处理工艺。
本发明所采用的技术方案是：实验室废水智能处理系统，包括用于废水进料的进料单元、通过第一管道连接于进料单元用于中和废水的酸碱性的中和单元、通过第二管道连接于中和单元用于沉淀废水内的金属离子的沉淀单元、通过第三管道连接于沉淀单元用于进行废水中有机物分解的微生物处理单元，还包括电连接于进料单元、中和单元、沉淀单元和微生物处理单元用于进行控制的控制单元;所述第一管道、第二管道和第三管道均为上下迂回的S管。
对上述技术方案的进一步改进为，所述进料单元包括第一处理箱体、位于第一处理箱体底部的第一过滤装置、位于第一处理箱体内部的PH计和液位计。
对上述技术方案的进一步改进为，所述中和单元包括第二处理箱体、位于第二处理箱体顶部的加酸装置和加碱装置、连接于加酸装置和加碱装置输出端的电磁流量阀、设置于第二处理箱体内部的搅拌装置、位于第二处理箱体底部的第二过滤装置;所述搅拌装置包括设置于第二处理箱体侧边的电机、连接于电机输出轴且伸入第二处理箱体内部的搅拌轴、安装于搅拌轴上的若干个叶片，还包括设置于叶片内部的加热片。
对上述技术方案的进一步改进为，所述沉淀单元包括第三处理箱体、设置于第三处理箱体内部用于检测若干种金属离子浓度的若干个金属离子传感器、位于第三处理箱体顶部的若干个加药装置、连接于加药装置输出端的电磁流量阀、位于第三处理箱体底部的第三过滤装置;若干个加药装置分别装有对应若干种金属离子的沉淀剂。
对上述技术方案的进一步改进为，所述微生物处理单元包括第四处理箱体，设置于第四处理箱体内部用于检测COD浓度的COD传感器、用于检测BOD浓度的BOD传感器、用于检测氨氮浓度的氨氮传感器，设置于第四处理箱体顶部用于投入微生物制剂的投药装置和用于废气排放的排气装置，位于第四处理箱体底部的第四过滤装置，还包括连接于第四处理箱体底部的电动排水阀和设置于第四处理箱体内部的曝气装置。
对上述技术方案的进一步改进为，所述微生物制剂包括乳酸片球菌、戊糖片球菌、肠膜明串珠菌、植物乳杆菌、解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、粉状毕赤酵母、布鲁塞尔德克氏酵母。
对上述技术方案的进一步改进为，所述控制单元包括连接于PH计、液位计、金属离子传感器、COD传感器、BOD传感器、氨氮传感器的数据采集装置，连接于数据采集装置进行数据处理的中央处理器，连接于中央处理器以进行远程控制的远程控制终端，连接于中央处理器和远程控制终端的通讯装置，还包括连接于中央处理器以接受远程控制终端远程控制的执行装置，所述执行装置电连接于电磁流量阀、电机、加热片、投药装置、排气装置、电动排水阀和曝气装置以控制其工作。
对上述技术方案的进一步改进为，所述远程控制终端为PC机或手机或PAD。
实验室废水智能处理工艺，采用权利要求1-8中任一项所述的实验室废水智能处理系统进行废水处理。
对上述技术方案的进一步改进为，包括以下步骤，a、实验后的废水进入进料单元，b、在中和单元内进行PH调节，将废水的酸碱度调至中性，c、通过沉淀单元沉淀废水中的金属离子，d、通过微生物处理单元降解废水中的微生物。
本发明的有益效果为：
1、一方面，废水通过进料单元进入，经第一管道后流入中和单元，在中和单元内废水的酸碱度被调为中性，后经第二管道后流入沉淀单元，在沉淀单元内，金属离子被沉淀以去除废水中的无机污染物，后经第三管道进入微生物处理单元，在微生物处理单元内，微生物分解废水中的有机物，以除去废水中的有机污染物，经处理后的废水达到排放标准，有利于节能环保，且废水中的各类污染物能完全除去，处理效率高、处理效果好。第二方面，设有控制单元对进料单元、中和单元、沉淀单元和微生物处理单元进行控制，自动化程度高，不需人工干涉，进一步提高了废水的处理效率和处理效果。第三方面，第一管道、第二管道和第三管道均为上下迂回的S管，各处理单元之间通过上下迂回的S管连接，气密性好，防止废水渗漏和引入外界新的污染物，进一步提高了废水的处理效率和处理效果。第四方面，本发明通过若干个过滤装置除去废水中的固体物质或絮凝状物质，通过化学反应调节水体酸碱性及沉淀除去废水中的金属离子，最后通过微生物发酵除去废水中的有机污染物，本发明结合物理化学生物三种方法来彻底除去废水中的各类污染物，工作效率高，净化效果好。
2、进料单元包括第一处理箱体、位于第一处理箱体底部的第一过滤装置、位于第一处理箱体内部的PH计和液位计，经第一过滤装置初步过滤废水中的固体杂质，便于后续处理的顺利进行，PH计和液位计检测废水的PH和液位，为后续中和单元的加酸和加碱提供依据。
3、中和单元包括第二处理箱体、位于第二处理箱体顶部的加酸装置和加碱装置、连接于加酸装置和加碱装置输出端的电磁流量阀、设置于第二处理箱体内部的搅拌装置、位于第二处理箱体底部的第二过滤装置;第二过滤装置进行第二次过滤，进一步除去废水中的固体杂质，根据废水的PH，控制电磁流量阀以加入需要量的酸或碱，以将废水的PH调至中性，同时设有搅拌装置，加速废水与酸或碱的反应，进一步提高了处理效率，搅拌装置包括设置于第二处理箱体侧边的电机、连接于电机输出轴且伸入第二处理箱体内部的搅拌轴、安装于搅拌轴上的若干个叶片，还包括设置于叶片内部的加热片，加热片对废水进行加热，以加快中和反应过程，从而进一步提高了处理效率，同时，加热片在叶片内部，使得废水被均匀加热，中和反应体系更加稳定。
4、沉淀单元包括第三处理箱体、设置于第三处理箱体内部用于检测若干种金属离子浓度的若干个金属离子传感器、位于第三处理箱体顶部的若干个加药装置、连接于加药装置输出端的电磁流量阀、位于第三处理箱体底部的第三过滤装置;若干个加药装置分别装有对应若干种金属离子的沉淀剂。通过各种金属离子传感器检测废水中的金属离子浓度，然后通过控制电磁流量阀加入对应的沉淀剂以沉淀金属离子，确保废水中的各类金属离子被完全沉淀，沉淀后的废水经第三过滤装置滤出沉淀物后流入下一处理单元，进一步改善了处理效果。
5、微生物处理单元包括第四处理箱体，设置于第四处理箱体内部用于检测COD浓度的COD传感器、用于检测BOD浓度的BOD传感器、用于检测氨氮浓度的氨氮传感器，各类传感器检测废水中的各类有机污染物的浓度，设置于第四处理箱体顶部用于投入微生物制剂的投药装置和用于废气排放的排气装置，投药装置根据各类有机污染物浓度投入制定量的微生物制剂以分解废水中的有机物，同时分解过程中产生的废气经排气装置排放，排气装置会对废气处理后再排放，防止废气直接排放造成的环境污染，进一步有利于保护环境，位于第四处理箱体底部的第四过滤装置，第四过滤装置进一步除去固体或絮凝状杂质，还包括连接于第四处理箱体底部的电动排水阀和设置于第四处理箱体内部的曝气装置，曝气装置进行曝气，保证微生物分解反应的氧气所需，进一步加速微生物的分解过程，从而进一步有利于提高处理效率和处理效果，当各类有机物浓度传感器检测到污染物浓度达到排放标准时，电动排水阀开启，净化水排出，有利于环境保护。
6、微生物制剂包括乳酸片球菌、戊糖片球菌、肠膜明串珠菌、植物乳杆菌、解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、粉状毕赤酵母、布鲁塞尔德克氏酵母。选用的微生物制剂含有9种微生物，其中包括7种益生菌和2种酵母，可氧化或/和分解废水中的各种有机化合物和有机污染物，抑制恶性腐败细菌繁殖，起到保护环境的目的。同时，活性微生物组合生物制剂中的各类细菌以污染物中的有机物质为食物，当废水净化后，这些细菌会随着污染物降低而逐渐减少，当污染物彻底除去时，细菌会因为缺乏食物供应而死亡，因此，本发明能彻底除去各类污染物，处理效果好。另外，本发明采用的9中微生物，组成一个共生体系，不会相互抑制对方的生长，反而在7种益生菌和2种酵母共同存在时能产生不同的产物如乳酸、醋酸、片球菌素、乳酸链球菌肽、杀手毒素等代谢产物，一种微生物的代谢产物能作为酶，引发其他微生物的代谢反应，从而促进整个微生物组合生物制剂产生更多的对污染物有分解作用和灭菌作用的代谢产物。进一步，活性微生物组合生物制剂对污染物进行处理后，自身会死亡，因此不会产生二次污染。活性微生物组合生物制剂的制备方法，各类细菌的发酵是直接利用米糠、糠粕、豆粕等有机原料，这些原料为天然原料，不含致病菌和病源体，不会产生二次污染，进一步有利于环境保护。
7、微生物制剂的作用机理如下：
乳酸片球菌，拉丁名：Pediococcus acidilactici，是片球菌属、乳酸片球菌种，具有产酸，调节胃肠道菌群，维持肠道微生态平衡的功能。乳酸片球菌的细菌素可抑制乳杆菌(Lactobacilli)、明串珠菌(Leuconostocs)、金黄色葡萄球菌、产气荚膜梭菌(Clostridiumperfringens)、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)和单核细胞增生利斯特氏菌等微生物的生长。具有对蛋白分解酵素敏感、对热安定。戊糖片球菌，拉丁名：Pediococcuspentosaceus，是片球菌属、戊糖片球菌种，戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceous)所产生的细菌素能抑制革兰氏阳性的病原菌，如蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、产气荚膜梭菌(Clostridium
perfringenes)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和单核细胞增生利斯特氏菌。
肠膜明串珠菌，拉丁名：Leuconostoc mesenteroides，是乳酸菌中的明串珠菌属的重要菌种。肠膜明串珠菌能发酵糖类产生多种酸和醇，具有高产酸能力、抗氧化能力和拮抗致病菌等能力。
植物乳杆菌，拉丁名：Lactobacillus plantarum，是乳酸菌的一种，在繁殖过程中能产出特有的乳酸杆菌素，乳酸杆菌素是一种生物型的防腐剂;具有净化水质，分解有机物，除臭，降解氨氮、亚硝酸盐等有害物质，维持澡相、菌相平滑，降低稳定水体PH等功能。
解淀粉芽孢杆菌，拉丁名：Bacillus amyloliquefaciens，枯草芽孢杆菌属，可产生多种抑菌物质，包括多肽类、脂肽类及抑菌蛋白类等。其中，抑菌蛋白能作用于病原真菌的细胞壁，使病原真菌的膜通透性增加，从而抑制其生长。
枯草芽孢杆菌，拉丁名：Bacillus subtilis，枯草芽孢杆菌菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，这些活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用。可应用于市政和工业污水处理，工业循环水处理，腐化槽、化粪池等处理，畜牧养殖动物废料、臭味处理，粪便处理系统，垃圾、粪坑、粪池等处理。
嗜酸乳杆菌，拉丁名：Lactobacillus acidophilus，对致病微生物具有拮抗作用。嗜酸乳杆菌能分泌抗生物素类物质(嗜酸乳菌素(acidolin)、嗜酸杆菌素(acidophilin)、乳酸菌素(lactobacillin)),对肠道致病菌产生的拮抗作用。
粉状毕赤酵母，拉丁名：Pichia farinose，布鲁塞尔德克氏酵母，拉丁名：Dekkerabruxellensis。一方面，这些酵母能有效分解各种碳水化合物、糖、淀粉及各种蛋白质氨基酸，为其他有效微生物提供增殖所需的营养物质。第二方面，酵母菌可分泌多种酶类，如纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、淀粉酶、果胶酶和木质酶等，可更有效地降解污染物的有机物质。第三方面，在碳源供应的情况下，粉状毕赤酵母能进行硝化反应，将氨氮分解为硝酸盐，从而达到降解氨氮，除臭的目的。
8、控制单元包括连接于PH计、液位计、金属离子传感器、COD传感器、BOD传感器、氨氮传感器的数据采集装置，连接于数据采集装置进行数据处理的中央处理器，连接于中央处理器以进行远程控制的远程控制终端，连接于中央处理器和远程控制终端的通讯装置，还包括连接于中央处理器以接受远程控制终端远程控制的执行装置，所述执行装置电连接于电磁流量阀、电机、加热片、投药装置、排气装置、电动排水阀和曝气装置以控制其工作。本发明中，通过数据采集装置采集污水中各类污染物指标数据，经中央处理器处理后，通过通讯装置反馈至远程控制终端，供管理员实时监控实验室污水情况，智能化程度高，工作效率高，数据处理能力强、采集精度高、时效性强、运行成本低、便于大规模推广使用。中央处理器与远程控制终端之间的信号传递为双向的，既能快速准确的将数据采集装置采集的信号传输至远程控制终端，又能接受远程控制终端的控制，实现远程操控，且数据经中央处理器处理后输出，使得信号在传输过程中减小失真，从而提高数据采集的精确度，便于执行装置采取事宜的操作，加入需要量的各类药物，防止浪费，且确保污染物能彻底除去，进一步有利于提高废水处理效果和处理效率，有利于环境保护。
9、远程控制终端为PC机或手机或PAD，用户选择多样化，扩大了本发明的适用范围。
10、采用本发明的实验室废水智能处理系统进行废水处理，能快速准确的获取废水中的各类污染物指标，根据这些指标投入相应量的中和剂或沉淀剂或微生物制剂，确保污染物指标经处理后达到排放标准，自动化程度高，处理效率高且处理效果好，有利于环境保护。
