CN104211216A - 多功能自动化化学废液处理设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能自动化化学废液处理设备，它包括定量添加***、反应***和相应配套管路。其中，定量添加***包括若干蠕动泵、若干试剂瓶、过渡容器、计量泵，反应***包括反应容器和中和容器；蠕动泵的一端管子***试剂瓶中，另一端管子***反应容器中，过渡容器一端通过电磁阀与反应容器相连，另一端通过计量泵与中和容器相连，中和容器通过蠕动泵与试剂瓶相连；中和容器内设置有液位传感器和pH计，电磁阀设置在中和容器的下部。本发明通过在中和容器中增加了液位传感器，可有效地控制中和容器中液体量的多少，并同时通过pH计的反馈，及时地对中和容器中的液体进行处理使其达标后进行排放，既保证了处理结果的安全又提高了处理的效率。

Description

多功能自动化化学废液处理设备及控制方法

技术领域

本发明属于化学废液处理装置领域，更具体地说，涉及对成分较复杂且量小的化学废液的处理装置，此装置尤其适用于化学实验室和各地的污染源监测站。

背景技术

随着环境污染的日益严重，国家环境监管力度的加大，各地环保部门都要求企业安装污染源在线监测设备（监测COD、氨氮、pH等），而这些在线监测设备本身所产生的废液大多含有对人体有害的重金属离子，若不经处理直接排入下水道，造成严重二次污染。同时，科研教学单位的化学实验室产生的废液虽然每次量不大，但浓度较高，排入下水道或野外环境中，日积月累会造成严重二次污染。上述两种液体的成分复杂且量较小，因此不适用工厂的大型仪器设备对其进行集中统一治理。目前比较通行的做法是对有毒有害废液进行回收，集中后送到专业废液处理厂进行消纳处理，此种方法要花费大量人力、财力，因为处理相同重量的有毒有害废液所需要的费用有时比购进新的化学试剂费用还要高。

虽然市场上也陆续出现了一些针对上述液体进行处理的装置，但是这些装置都有些共同的缺点：1、在反应中产生的沉淀物单纯靠沉淀池自然沉淀，极为耗时：需要静置两个小时以上才能让反应生成的微小颗粒物沉淀；2、由于反应池、沉淀池、中和池三者通过管路直接相连，这样当反应池中的液体进入到沉淀池中时会使沉淀池中的沉淀物上扬通过管道进入上清液中和池中，因此上清液中和池中最后的排出物中会含有有毒和有害物质的沉淀物而污染环境，根本起不到处理的作用；3、装置都是在管路上设置简单的控制阀进行控制，因此在反应的过程中根本无法自动控制药剂的加入量，从而无法控制最后的反应结果，白白浪费了人力和物力；4、中和池中只有简单的PH计，当通过PH计发现处理结果不合适时，由人工去控制加药量，费时费力；同时，没法知道中和池中液体量的多少，需要人工不断地去看，否则有可能液体漫出中和池。综上所述，现有的装置无论从装置本身的结构还是对其进行控制方面都有较大的缺点，无法有效地保证最后的处理结果，导致对污水的处理很不令人满意。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种多功能自动化化学废液处理设备，它可以将小批量的化学废液及时收集后进行彻底的无害化处理，适合于化学实验室和各地的污染源监测站废液的处理，只需一键式操作，无需浪费人力。本发明同时公开了此种多功能自动化化学废液处理设备的控制方法。

本发明一种多功能自动化化学废液处理设备，它包括定量添加***、反应***和相应配套管路。其中，定量添加***包括若干蠕动泵、若干试剂瓶、过渡容器、计量泵，反应***包括反应容器和中和容器；蠕动泵的一端管子***试剂瓶中，另一端管子***反应容器中，过渡容器一端通过电磁阀与反应容器相连，另一端通过计量泵与中和容器相连，中和容器通过蠕动泵与试剂瓶相连；中和容器内设置有液位传感器和PH计，电磁阀设置在中和容器的下部。

本发明处理设备的功能具体实现如下：（一）、蠕动泵按照一定的次序分别将几个试剂瓶中的试剂逐次定量（按照一定的配比）地抽取到反应容器中进行混合反应，反应期间空气泵向反应容器持续鼓气以促进反应充分，蠕动泵在单位时间内的吸取试剂量可以根据需求来调整；（二）、颜色传感器发出光束到反应容器，通过鉴别颜色变化来判断药剂是否完全反应，可以保证药剂充分反应而没有残留；当药剂充分反应后颜色传感器向***反馈开启电磁阀，反应过后生成的含有固体颗粒物的混合液排放到过渡容器中；（三）、过渡容器中的混合液经计量泵进行定量抽取经过高低两级精度过滤器过滤后进入中和容器中，当液位传感器检测到液位达到设定值后，PH计向***反馈所检测到的PH值，如果PH值达标，即可开启电磁阀进行排放，如果PH值不达标，即开启蠕动泵抽取试剂瓶中的试剂到中和容器中进行中和反应，在此反应期间空气泵向中和容器持续鼓气以促进反应充分，当PH计向***反馈所检测到得PH值达标后即停止中和过程，并开启电磁阀进行排放。

本发明通过在中和容器中增加了液位传感器，可有效地控制中和容器中液体量的多少，并同时通过PH计的反馈，及时地对中和容器中的液体进行处理使其达标后进行排放，既保证了处理结果的安全又提高了处理的效率。

附图说明

图1是本发明化学废液处理设备的立体图；

图2是图1的主视图；

图3是本发明化学废液处理设备的原理示意图（图中箭头所指为液体流向）；

图4是本发明的PLC模块控制图。

具体实施方式

从图1、图2、图3可知，本发明一种多功能自动化化学废液处理设备，它包括定量添加***、反应***和相应配套管路。

其中，定量添加***包括若干蠕动泵、若干试剂瓶、过渡容器6、计量泵7，反应***包括反应容器3和中和容器12；蠕动泵1-1的一端管子***试剂瓶2-1中，另一端管子***反应容器3中，过渡容器6一端通过电磁阀5与反应容器3相连，另一端通过计量泵7与中和容器12相连，中和容器12通过蠕动泵1-2与试剂瓶2-2相连；中和容器12内设置有液位传感器14和PH计13，电磁阀15设置在中和容器12的下部。（试剂瓶中装有待处理的化学废液和处理过程中所需的几种反应试剂和中和试剂，针对不同的实验室废液浓度实现各种反应试剂的定量配比使之反应完全。）

为了保证药剂与废水在反应容器3和中和容器12中能够充分反应，作为本发明的一种改进方式，反应***还包括空气泵16，一个空气泵16与反应容器3相连，另一个空气泵16与中和容器12相连。这样在反应期间通过空气泵16可以向反应容器3、中和容器12持续鼓气以促进反应充分。

作为本发明的改进方式，反应***还包括颜色传感器4，颜色传感器4设置在反应容器3的旁边。颜色传感器4的作用是通过鉴别反应容器3内液体的颜色变化判断药剂是否完全反应，可以保证药剂充分反应没有残留。

作为本发明的改进方式，本发明化学废液处理设备还包括过滤***，过滤***包括高低两级精度过滤器10、11，一级过滤器10和二级过滤器11顺序连接在计量泵7与中和容器12之间，通过管道分别与两者相连，过滤***可以确保不低于0.1微米的过滤精度，有效滤除反应过程中产生的有害颗粒物。两级过滤器中均采用PP折叠微孔滤膜滤芯，折叠滤芯过滤面积大，容泥量大，可以将反应过程中产生的固体颗粒物完全滤除，这样当反应容器3中的液体通过过渡容器6、计量泵7进入到过滤***中时，过滤***能有效地保证混合液中的沉淀物即小颗粒被吸附在过滤网膜上而不会进入到中和容器12中，因此设备最后的排出物中不会含有有毒和有害物质的沉淀物，从而进一步保证了最后的处理结果，保护了生态环境。同时，能够收集固体颗粒物的滤芯PP材质对人体无害不会产生二次污染。另外，由于反应中产生的沉淀物可以直接通过过滤***进行去除，而不是单纯靠沉淀池自然静置沉淀，大大节约了反应后的等待时间，提高了处理的效率。

作为本发明的一种改进方式，过滤***还包括手动球阀9，手动球阀9分别设置在一级过滤器10、二级过滤器11的两侧。这样，当过滤器10、11出现堵塞需要更换时就关闭手动球阀开关9，以防更换过滤器时管道中液体流出污染环境。

作为本发明的一种改进方式，本发明的过滤***还包括压力传感器8，压力传感器8设置在计量泵7与手动球阀9之间。这样，当过滤器因收集的沉淀物过多而出现堵塞时压力会升高，压力传感器8检测到***压力上升到设定值时会反馈给电气***，然后***提示更换滤芯。

作为本发明的一种改进方式，本发明化学废液处理设备还包括电气控制***，可自动监测设备的运行情况；蠕动泵1、颜色传感器4、液位传感器14、PH计13、压力传感器8、计量泵7、空气泵16、电磁阀5和15均通过控制线与PLC控制模块连接，PLC控制模块将处理信号和数据传输到触摸屏面板上，实现一键式处理；PLC控制模块接收颜色传感器4、压力传感器8、液位传感器14、PH计13所反馈的检测信号，并根据***程序进行分析控制，同时，PLC控制模块根据***程序对计量泵7、蠕动泵1、空气泵16、电磁阀5和15进行控制（如图4所示）。

本发明化学废液处理设备的控制方法为：（一）、蠕动泵1-1按照一定的次序分别将几个试剂瓶2-1中的试剂逐次定量（按照一定的配比）地抽取到反应容器3中进行混合反应，反应期间空气泵16向反应容器3持续鼓气以促进反应充分，蠕动泵1在单位时间内的吸取试剂量可以根据需求来调整；（二）、颜色传感器4发出光束到反应容器3，通过鉴别颜色变化来判断药剂是否完全反应，可以保证药剂充分反应而没有残留；当药剂充分反应后颜色传感器4向***反馈开启电磁阀5，反应过后生成的含有固体颗粒物的混合液排放到过渡容器6中；（三）、过渡容器6中的混合液经计量泵7进行定量抽取经过高低两级精度过滤器10、11过滤后进入中和容器12中，当液位传感器14检测到液位达到设定值后，PH计13向***反馈所检测到的PH值，如果PH值达标，即可开启电磁阀15进行排放，如果PH值不达标，即开启蠕动泵1-2抽取试剂瓶2-2中的试剂到中和容器12中进行中和反应，在此反应期间空气泵16向中和容器12持续鼓气以促进反应充分，当PH计13向***反馈所检测到的PH值达标后即停止中和过程，并开启电磁阀15进行排放。

具体地说：本发明化学废液处理设备的控制由PLC控制模块实现自动化运行，***由触摸屏面板设置运行参数，并启动运行，***按照预装步骤及设定参数运行：PLC根据程序设定按步骤打开开关量控制中间继电器线圈通电，中间继电器动作，使蠕动泵得电工作，进行注入药剂动作，根据面板设置的参数，控制运行时间从而断电；PLC在药剂注入步骤完成后打开开关量控制中间继电器线圈通电，中间继电器动作，空气泵动作，进行搅拌处理，根据预设工作时间，PLC控制开关时间；待药剂注入步骤完成后，颜色传感器将检测值反馈至PLC，PLC根据反馈值确定是否反应完成，进行下一步处理，若没完成，继续注入药剂；若反应完成，PLC控制电磁阀打开，液体从反应容器进入过渡容器中，根据预设工作时间，PLC控制开关时间；PLC待电磁阀关闭后打开开关量控制中间继电器线圈通电，中间继电器动作，计量泵动作，液体从过渡容器到过滤***进行液体过滤处理，根据预设工作时间，PLC控制开关时间；过滤器入口的压力传感器检测到***压力上升到设定值时反馈至PLC，PLC根据反馈值确定管道压力是否达到设定警告值，停止计量泵工作，并提醒更换过滤器滤芯；中和容器内的液位传感器将检测到的液位值反馈至PLC，PLC根据反馈确定液位是否达到设定值，达到设定值，PH检测仪将PH值反馈给PLC，PLC根据反馈值确定中和步骤是否已完成，PH值是否达到要求，若没达到要求，即开启蠕动泵1-2抽取试剂瓶2-2中的试剂到中和容器12中进行中和反应，若达到要求程序进行下一步处理即开启电磁阀15进行排放；在运行过程中，***安装了各类状态检测原件（包括液位传感器14等），各个状态通过4~20mA反馈至PLC，PLC根据反馈值与预设值进行对比计算，判断是否进入下一步进程或者重复上一步。其中，五台蠕动泵分别对应五个试剂瓶，左边起第一个试剂瓶里装的是待处理的化学废液，后面几个试剂瓶装的依次是稀释剂，还原剂，沉淀剂和中和剂，抽取顺序就是先抽取待处理的废液和稀释剂混合，然后抽取还原剂，混合反应30秒，再抽取沉淀剂，混合反应30秒生成沉淀，这三个步骤是在反应池进行的，在整个反应过程中空气泵一直在鼓气以促进混合，颜色传感器一直在检测颜色变化。

本发明设备的优点是：1、通过集成式蠕动泵来实现各种反应试剂的定量配比，加药反应时间通过蠕动泵的转速调配和颜色传感器来确定；2、通过PP折叠微孔滤膜来实现将反应过程中污染物颗粒进行有效过滤，收集固体颗粒物；3、通过压力传感器控制计量泵的流速大小来控制多重化学废液处理设备的处理效率；4、通过PH传感器来监控中和容器中液体的PH值，确定中和反应是否完全，以保证达标排放；5、通过PLC控制模块控制***运行，触摸屏模块和检测报警***来实现各种废液的一键式操控。

因此，本发明能快速、有效地处理含有有害金属离子的多种化学废液，实现了处理过程各阶段的全程自动化检测和监控（计量泵出口压力的检测，中和容器PH值检测），对反应过程中的意外情况可以做出预警（中和容器溢满报警），对整个设备的过程进行自动化控制。本发明设备可以处理的废液范围较宽，只要涉及到反应过程中需要加多种试剂来生成金属离子沉淀以达到处理目的的废液均可使用本设备。

Claims (10)

1.一种多功能自动化化学废液处理设备，其特征在于：它包括定量添加***、反应***和相应配套管路。

2.根据权利要求1所述的化学废液处理设备，其特征在于：定量添加***包括若干蠕动泵、若干试剂瓶、过渡容器（6）、计量泵（7），反应***包括反应容器（3）和中和容器（12）；蠕动泵（1-1）的一端管子***试剂瓶（2-1）中，另一端管子***反应容器（3）中，过渡容器（6）一端通过电磁阀（5）与反应容器（3）相连，另一端通过计量泵（7）与中和容器（12）相连，中和容器（12）通过蠕动泵（1-2）与试剂瓶（2-2）相连；中和容器（12）内设置有液位传感器（14）和PH计（13），电磁阀（15）设置在中和容器（12）的下部。

3.根据权利要求2所述的化学废液处理设备，其特征在于：反应***还包括空气泵（16），一个空气泵（16）与反应容器（3）相连，另一个空气泵（16）与中和容器（12）相连。

4.根据权利要求3所述的化学废液处理设备，其特征在于：反应***还包括颜色传感器（4），颜色传感器（4）设置在反应容器（3）的旁边。

5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的化学废液处理设备，其特征在于：化学废液处理设备还包括过滤***，过滤***包括高低两级精度过滤器（10、11），一级过滤器（10）和二级过滤器（11）顺序连接在计量泵（7）与中和容器（12）之间，通过管道分别与两者相连，过滤***可以确保不低于0.1微米的过滤精度，有效滤除反应过程中产生的有害颗粒物。

6.根据权利要求5所述的化学废液处理设备，其特征在于：过滤***还包括手动球阀（9），手动球阀（9）分别设置在一级过滤器（10）、二级过滤器（11）的两侧，当过滤器出现堵塞需要更换时，首先关闭手动球阀以免管道内液体外流。

7.根据权利要求5或6所述的化学废液处理设备，其特征在于：过滤***还包括压力传感器（8），压力传感器（8）设置在计量泵（7）与手动球阀（9）之间。

8.根据权利要求7所述的化学废液处理设备，其特征在于：化学废液处理设备还包括电气控制***，可自动监测设备的运行情况；蠕动泵（1）、颜色传感器（4）、液位传感器（14）、PH计（13）、压力传感器（8）、计量泵（7）、空气泵（16）、电磁阀（5和15）均通过控制线与PLC控制模块连接，PLC控制模块将处理信号和数据传输到触摸屏面板上，实现一键式处理；PLC控制模块接收颜色传感器（4）、压力传感器（8）、液位传感器（14）、PH计（13）所反馈的检测信号，并根据***程序进行分析控制，同时，PLC控制模块根据***程序对计量泵（7）、蠕动泵（1）、空气泵（16）、电磁阀（5和15）进行控制。

9.上述权利要求1-8所述化学废液处理设备的控制方法，其特征在于：（一）、蠕动泵1-1按照一定的次序分别将几个试剂瓶2-1中的试剂逐次定量（按照一定的配比）地抽取到反应容器3中进行混合反应，反应期间空气泵16向反应容器3持续鼓气以促进反应充分，蠕动泵1在单位时间内的吸取试剂量可以根据需求来调整；（二）、颜色传感器4发出光束到反应容器3，通过鉴别颜色变化来判断药剂是否完全反应，可以保证药剂充分反应而没有残留；当药剂充分反应后颜色传感器4向***反馈开启电磁阀5，反应过后生成的含有固体颗粒物的混合液排放到过渡容器6中；（三）、过渡容器6中的混合液经计量泵7进行定量抽取经过高低两级精度过滤器10、11过滤后进入中和容器12中，当液位传感器14检测到液位达到设定值后，PH计13向***反馈所检测到的PH值，如果PH值达标，即可开启电磁阀15进行排放，如果PH值不达标，即开启蠕动泵1-2抽取试剂瓶2-2中的试剂到中和容器12中进行中和反应，在此反应期间空气泵16向中和容器12持续鼓气以促进反应充分，当PH计13向***反馈所检测到得PH值达标后即停止中和过程，并开启电磁阀15进行排放。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：化学废液处理设备的控制由PLC控制模块实现自动化运行，***由触摸屏面板设置运行参数，并启动运行，***按照预装步骤及设定参数运行：PLC根据程序设定按步骤打开开关量控制中间继电器线圈通电，中间继电器动作，使蠕动泵得电工作，进行注入药剂动作，根据面板设置的参数，控制运行时间从而断电；PLC在药剂注入步骤完成后打开开关量控制中间继电器线圈通电，中间继电器动作，空气泵动作，进行搅拌处理，根据预设工作时间，PLC控制开关时间；待药剂注入步骤完成后，颜色传感器将检测值反馈至PLC，PLC根据反馈值确定是否反应完成，进行下一步处理，若没完成，继续注入药剂；若反应完成，PLC控制电磁阀打开，液体从反应容器进入过渡容器中，根据预设工作时间，PLC控制开关时间；PLC待电磁阀关闭后打开开关量控制中间继电器线圈通电，中间继电器动作，计量泵动作，液体从过渡容器到过滤***进行液体过滤处理，根据预设工作时间，PLC控制开关时间；过滤器入口的压力传感器检测到***压力上升到设定值时反馈至PLC，PLC根据反馈值确定管道压力是否达到设定警告值，停止计量泵工作，并提醒更换过滤器滤芯；中和容器内的液位传感器将检测到的液位值反馈至PLC，PLC根据反馈确定液位是否达到设定值，达到设定值，PH检测仪将PH值反馈给PLC，PLC根据反馈值确定中和步骤是否已完成，PH值是否达到要求，若没达到要求，即开启蠕动泵1-2抽取试剂瓶2-2中的试剂到中和容器12中进行中和反应，若达到要求程序进行下一步处理即开启电磁阀15进行排放；在运行过程中，***安装了各类状态检测原件（包括液位传感器14等），各个状态通过4~20mA反馈至PLC，PLC根据反馈值与预设值进行对比计算，判断是否进入下一步进程或者重复上一步。