低压微电解及重金属离子捕捉技术的实验室废水处理设备的制作方法

本实用新型涉及废水处理技术领域，具体为一种低压微电解及重金属离子捕捉技术的实验室废水处理设备。

背景技术：

实验室废水中含有大量的cod等有机污染物及重金属，如果未经处理就直接排入城市下水道，会造成水、土壤的污染，严重时会引发各种疾病，而现有的实验室废水处理设备的用于处理废水的各个单元仅仅是各自单独发挥作用，没有一个相互配合作用，对废水的处理效果较差。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本实用新型的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种低压微电解及重金属离子捕捉技术的实验室废水处理设备。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种低压微电解及重金属离子捕捉技术的实验室废水处理设备，包括依次相连的调节装置、微电解装置、生化反应装置及重金属离子捕捉装置；

调节装置包括罐体，罐体顶端外壁设有加药装置，加药装置内盛装碱性药液，加药装置底部设有伸入到罐体内的加药管，罐体顶端外壁还设有电机，电机输出轴与伸入到罐体内的转轴连接固定，转轴上设有搅拌叶，搅拌叶为框型结构搅拌叶，搅拌叶的内侧设有吸附滤网，通过加药装置往废水中加入药液，加药装置中的药液与废水中的重金属离子反应生成金属氢氧化物沉淀；

微电解装置用于对废水进行微电解处理，包括微电解筒体、设于微电解筒体内的阴电极、阳电极、铁炭填料及微孔曝气头，微电解筒体呈圆筒形包括筒底、自筒底上表面垂直向上延伸的环形外壁及环形内壁，微电解筒体顶部开口端设有密封盖体，环形内壁设于环形外壁内侧，阴电极、阳电极、铁炭填料及微孔曝气头设于筒底与环形内壁围合的区域内，阴电极设于微电解筒体中央，阳电极为环形且环绕阴电极外围设置，铁炭填料填充在阴电极和阳电极之间，微孔曝气头设于微电解筒体底部，微孔曝气头与铁炭填料接触；采用石墨作为阴电极，采用不锈钢作为阳电极，阴电极和阳电极分别与外部低压直流电源连接，阳电极处电解产生二价亚铁离子，阴电极处电解产生氢气，氢气和亚铁离子随废水进入生化反应装置；

生化反应装置包括生化反应罐体、设于生化反应罐体内的生化填料，生化填料表面的反硝化污泥以氢气和亚铁离子为电子供体，亚铁离子在反应中形成氢氧化铁沉淀；

重金属离子捕捉装置包括舱体、设于舱体的捕捉剂投加装置、第一搅拌装置及第二搅拌装置，舱体中间设有隔板，隔板下方设有供水通过的出水口，捕捉剂投加装置及第一搅拌装置设于隔板左侧，第二搅拌装置设于隔板右侧，废水在罐体内反应生成的金属氢氧化物沉淀输送到隔板右侧的舱体内。

优选地，所述罐体顶端还设有喷水装置，喷水装置包括伸入到罐体内的进水管，该进水管位于罐体内的一端连接喷水分散盘，喷水分散盘上均布有多个喷嘴，喷水分散盘上的多个喷嘴正对着吸附滤网，该进水管位于罐体外侧的另一端与外部水源连接。

优选地，所述隔板右侧的舱体底部通过回流管与罐体底端的污泥口连接，回流管中间端连接抽吸泵，废水在罐体内反应生成的金属氢氧化物沉淀通过抽吸泵输送到隔板右侧的舱体内。

优选地，上述实验室废水处理设备还包括紫外消毒装置，紫外消毒装置包括多个紫外灯，该紫外灯设在环形外壁、环形内壁及筒底围合的区域内，该多个紫外灯彼此等距间隔且环绕环形内壁设置。

优选地，上述实验室废水处理设备还包括过滤装置，过滤装置为mbr膜，设于舱体右侧内壁，舱体右侧靠近过滤装置处设有排净管。

优选地，所述生化反应罐体顶端设有排气管及曝气风机，用于将生化反应产生的气体排出，生化填料采用粒径大小为25-40mm的生物陶粒，生物陶粒中含有3-5%的四氧化三铁，在反硝化反应进行前，生化填料上形成一层生物膜。

本实用新型提供的实验室废水处理设备通过调节装置、微电解装置、紫外消毒装置、生化反应装置、重金属离子捕捉装置及过滤装置协同配合，应用低压微电解及重金属离子捕捉技术，在微电解装置内微电解产生的氢气和亚铁离子随废水进入生化反应装置，作为生化填料表面的反硝化污泥进行反硝化反应的电子供体，将调节装置内反应生成的金属氢氧化物沉淀输送到重金属离子捕捉装置内用于去除废水中的重金属不溶物，充分利用调节装置及微电解装置处理废水的产物对废水中的有机物污染物和重金属进行处理，提高了对废水的处理效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型优选实施例提供的低压微电解及重金属离子捕捉技术的实验室废水处理设备的结构示意图；

图2是沿图1中a-a线的剖视图；

图中：调节装置10、罐体11、加药装置12、加药管121、喷水装置13、进水管131、喷水分散盘132、喷嘴133、电机141、转轴142、搅拌叶143、吸附滤网144、排水管15、微电解装置20、微电解筒体21、筒底210、环形外壁211、环形内壁212、密封盖体213、阴电极22、阳电极23、铁炭填料24、微孔曝气头25、紫外消毒装置30、紫外灯31、生化反应装置40、生化反应罐体41、排气管411、生化填料42、曝气风机43、重金属离子捕捉装置50、舱体51、隔板512、出水口513、捕捉剂投加装置52、第一搅拌装置53、第二搅拌装置54、过滤装置60、电磁阀71、排废管91、抽水泵92、排污管93、抽污泵94、回流管95、抽吸泵96、水管97、水泵98、排净管99。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1及图2所示，本实用新型一优选实施例提供的一种低压微电解及重金属离子捕捉技术的实验室废水处理设备，包括调节装置10、微电解装置20、紫外消毒装置30、生化反应装置40、重金属离子捕捉装置50及过滤装置60。

调节装置10包括罐体11，罐体11顶端外壁设有加药装置12，加药装置12内盛装碱性药液，加药装置12底部设有伸入到罐体11内的加药管121。罐体11顶端外壁还设有电机141，电机141输出轴与伸入到罐体11内的转轴142连接固定，转轴142上设有搅拌叶143，搅拌叶143为框型结构搅拌叶，搅拌叶143的内侧设有吸附滤网144。通过加药装置12往废水中加入药液，调节废水ph值为9-10，电机141驱动搅拌叶143及吸附滤网144旋转，使加药装置12中的药液与废水搅拌混合发生反应，废水中的一部分重金属离子与碱液中的氢氧根离子结合生成金属氢氧化物沉淀（污泥），同时旋转的吸附滤网144对废水中的杂质进行吸附。废水在调节装置10处理后先经过静置，在重力作用下泥水分离，水在上污泥在下，先通过抽吸泵96将沉淀的金属氢氧化物抽出，然后通过抽水泵92将处理后的废水抽出。

可选地，罐体11顶端还设有喷水装置13，喷水装置13包括伸入到罐体11内的进水管131，该进水管131位于罐体11内的一端连接喷水分散盘132，喷水分散盘132上均布有多个喷嘴133，喷水分散盘132上的多个喷嘴133正对着下方的吸附滤网144；该进水管131位于罐体11外侧的另一端与外部水源连接。通过喷水装置13向吸附滤网144上喷水将粘附的杂质清理掉。优选地，罐体11底端外壁设有排水管15，用于将清洗水排出。

微电解装置20用于对废水进行微电解处理，包括微电解筒体21、设于微电解筒体21内的阴电极22、阳电极23、铁炭填料24及微孔曝气头25。具体地，微电解筒体21呈圆筒形，由玻璃制成。微电解筒体21包括筒底210、自筒底210上表面垂直向上延伸的环形外壁211及环形内壁212，微电解筒体21顶部开口端设有密封盖体213。环形内壁212设于环形外壁211内侧，阴电极22、阳电极23、铁炭填料24及微孔曝气头25设于筒底210与环形内壁212围合的区域内，阴电极22设于微电解筒体21中央，阳电极23为环形且环绕阴电极22外围设置，铁炭填料24填充在阴电极22和阳电极23之间，铁炭填料24形成的填料层的高度略低于阴电极22和阳电极23的高度，以使铁炭原子间充分地形成微电极；微孔曝气头25设于微电解筒体21底部，微孔曝气头25通过曝气管路（图未示）与置于微电解筒体21外的曝气装置（图未示）连接，微孔曝气头25与铁炭填料24接触，使铁炭填料24充分进行微电解反应。

调节装置10的罐体11底端设有废水出口，微电解筒体21的筒底210设有废水进口及废水出口，罐体11的废水出口与微电解筒体21的废水进口通过排废管91连接，排废管91中间段与抽水泵92连接，抽水泵92将经调节装置10处理的废水抽到微电解筒体21内。

本实施例中，采用石墨作为阴电极22，采用不锈钢作为阳电极23，阴电极22和阳电极23分别与外部低压直流电源导电连接，通电后，两者之间构成无数的微型回路；微孔曝气头25与铁炭填料24接触，铁炭填料24在微型回路中进行微电解反应，铁在阳电极23失去电子变成二价亚铁离子，氢离子在阴电极22得到电子变成氢气，氢气具有很强的还原性，一部分氢气破坏废水中络合而成的大分子发色或助色基团，使大分子物质分解为小分子的中间体，并将废水中某些难生化降解物质转变为易生化降解物质，进而降低废水的色度及cod含量，强化光子传递效率，提高废水的透光性，废水在微电解筒体21内经微电解处理后，透光性较高，进入生化反应装置40中更容易降解；另一部分氢气和亚铁离子随废水进入生化反应装置40作为反硝化反应的电子供体。可选地，微电解筒体21的筒底210还设有排污口，用于清除微电解反应后沉淀的有机物及反应后失效的铁炭填料24。

紫外消毒装置30包括多个紫外灯31，该紫外灯31设在环形外壁211、环形内壁212及筒底210围合的区域内，该多个紫外灯31彼此等距间隔且环绕环形内壁212设置，紫外灯31发出的紫外光穿透环形内壁212对废水进行消毒。

生化反应装置40包括生化反应罐体41、设于生化反应罐体41内的生化填料42，生化反应罐体41顶端设有排气管411，用于将生化反应产生的气体排出。生化反应罐体41底端设有废水进口及废水出口，生化反应罐体41的废水进口与微电解筒体21的废水出口通过排污管93连接，排污管93中间段与抽污泵94连接，抽污泵94将经微电解装置20和紫外消毒装置30处理的废水抽到生化反应罐体41内。

生化填料42采用粒径大小为25-40mm的生物陶粒，该生物陶粒表面孔隙率高，比表面积大，生物陶粒中含有3-5%的四氧化三铁具有富集亚铁离子的功能。在反硝化反应进行前，在生化填料42上形成一层生物膜，生化填料42表面的反硝化污泥以氢气和亚铁离子为电子供体，废水中硝酸盐中的硝酸根离子为电子受体，硝酸根离子中的氮在反应中得到电子转化为氮气从排气管411排出，亚铁离子在反应中失去电子变成三价铁离子，并最终在反硝化提供的碱性环境下生成絮凝性极强的氢氧化铁，氢氧化铁沉淀凝聚废水中的胶体物质与污染物形成絮凝物，达到去除废水中硝酸盐及悬浮物的目的。

本实用新型将微电解装置20与生化反应装置40协同配合，在微电解装置20内经微电解产生的氢气和亚铁离子随废水进入生化反应装置40，作为生化填料42表面的反硝化污泥进行反硝化反应的电子供体，提高了对废水中硝酸盐及悬浮物的去除效果。

优选地，生化反应罐体41顶端外壁还设有曝气风机43，用于对生化反应装置40内的废水进行曝气，在曝气风机43提供高溶解氧的条件下,微生物对富集在生化填料42表面的小分子有机物进行氧化降解，通过微生物降解废水中的cod（化学需氧量）和bod（生化需氧量）。经处理的废水在生化反应罐体41内静置、沉淀，在重力作用下泥水分离，清水在上污泥在下。

重金属离子捕捉装置50包括舱体51、设于舱体51的捕捉剂投加装置52、第一搅拌装置53及第二搅拌装置54，舱体51中间设有隔板512，捕捉剂投加装置52及第一搅拌装置53设于隔板512左侧，第二搅拌装置54设于隔板512右侧，隔板512下方设有供水通过的出水口513。

隔板512右侧的舱体51底部通过回流管95与罐体11底端的污泥口连接，回流管95中间端连接抽吸泵96，废水在罐体11内反应生成的金属氢氧化物沉淀通过抽吸泵96抽入到隔板512右侧的舱体51内备用。舱体51左侧通过水管97与生化反应罐体41的废水出口连接，水管97中间段连接水泵98，水泵98将经生化反应装置40处理的废水抽入到舱体51。

经生化反应装置40处理后的废水含有少量溶解态重金属离子，通过捕捉剂投加装置52往舱体51内投加重金属捕捉剂，在第一搅拌装置53的搅拌作用下，重金属捕捉剂与废水充分混合，并与废水中的溶解态重金属离子进行反应，形成重金属不溶物，然后重金属不溶物随水沿着隔板512下方的出水口513流入到隔板512右侧的舱体51内，在第二搅拌装置54的搅拌作用下，水中的重金属不溶物与经抽吸泵96输送到舱体51内的金属氢氧化物污泥充分混合，通过金属氢氧化物的吸附、包裹作用，水中的重金属不溶物从水中移至金属氢氧化物污泥的表面或内部，产生共沉降效应，从而使废水中的溶解态重金属离子得以去除。

本实用新型通过将调节装置10罐体11内反应生成的金属氢氧化物沉淀抽入到重金属离子捕捉装置50的舱体51内，充分利用该金属氢氧化物沉淀将经重金属捕捉剂处理后形成的重金属不溶物从水中分离出来，增强了对废水中重金属污染物的处理效果。

过滤装置60为mbr膜，设于舱体51右侧内壁，可有效拦截废水中残余的污泥及较大颗粒的不溶物，舱体51右侧靠近过滤装置60处设有排净管99，最后废水经过滤装置60过滤净化后从排净管99排出。

优选地，所述电机141、曝气风机43、第一搅拌装置53、第二搅拌装置54、抽水泵92、抽污泵94、抽吸泵96及水泵98均与plc控制器通信连接，以便对电机141、曝气风机43、第一搅拌装置53、第二搅拌装置54、抽水泵92、抽污泵94、抽吸泵96及水泵98的工作状态进行控制。另外，所述加药管121、进水管131、排水管15、排气管411及排净管99上均连接有电磁阀71，各电磁阀71均与plc控制器通信连接，以便控制电磁阀71的开启和关闭。

以上本实用新型的具体实施方式中凡未涉及到的说明属于本领域的公知技术，可参考公知技术加以实施。

以上依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。