CN113860576A - 一种废水处理装置、及其运行方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种废水处理装置、及其运行方法和用途,所述废水处理装置包括原水箱、预处理装置、反渗透膜装置、离子交换单元和水质在线监测装置,所述离子交换单元包括连接有碱储罐的阴离子交换器和连接有酸储罐的阳离子交换器,原水箱输出的原水经预处理装置、反渗透膜装置处理后进行水质监测并分类,得到净水进行回收,浓水依次经阳离子交换器、阴离子交换器处理后经水质在线监测装置监测废水指标,符合要求可直接排放;不符合要求即循环至反渗透膜装置再次处理。在本发明中,通过分级处理工艺可有效去除实验室综合废水中的COD、BOD、色度、病毒、有机物和重金属离子等,具有自动化程度高、处理效果好、处理水回收复用、环保节能的优点。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域,涉及废水处理装置,尤其涉及一种废水处理装置、及其运行方法和用途。
背景技术
随着工业化和城市化的持续发展,城市生活污水和工业废水的问题日趋严峻,在加快城镇污水处理设施建设与改造的进程中,污水处理的市场需求愈发明显,实验室废水是其中处理难度较大的一类。各大城市的科研单位、高等院校和检测机构的实验室排放污水具有间断性、量少、污染物成分复杂、危害性强的特点。大部分的常规实验室废水同生活污水一起排放进入下水道,对环境造成污染;高浓度的、高危害的实验污水和固体废物一般会统一收集保存交由专业的第三方处理,产生较高的处理费用;有的实验室会对污水***中的污染物经调蓄池进行酸碱中和、絮凝、沉淀分离、氧化预处理后进入下水道,预处理过后的废水不能实现二次利用。
CN206266367U公开了一种离子交换树脂和离子交换膜集成除盐水处理***,包括原水箱、过滤单元、离子式树脂单元、压力式膜单元、离子交换树脂和离子交换膜耦合单元;其中,所述过滤单元包括活性炭过滤器和保安过滤器,所述离子式树脂单元设置于活性炭过滤器和保安过滤器之间,包括弱酸阳离子交换床和树脂捕捉器;原水箱输出的原水依次进入活性炭过滤器、弱酸阳离子交换床、树脂捕捉器、保安过滤器、压力式膜单元及离子交换树脂和离子交换膜耦合单元得到除盐水。该***利用离子式树脂的预减荷作用,减缓耦合技术中树脂的频繁再生造成的破碎现象,同时延长保安过滤器的滤芯更换频率,避免多级反渗透装置结垢,提高***整体效益。
CN110104865A公开了一种可实现废酸、废碱、结晶盐资源化的废水零排放***及方法,废水零排放***包括依次连接的阳离子交换树脂***和阴离子换树脂***:该阳离子交换树脂***的废液出口连接至再生废酸处理***,该阴离子交换树脂***的废液出口连接至再生废碱处理***:该再生废酸处理***及再生废碱处理***的废液出口均连接至废水处理***,该废水处理***的出口连接至反渗透膜***,该反渗透膜***的废液出口连接至浓盐水纳滤分盐***,该浓盐水纳滤分盐***分别连接至一价盐蒸发***和多价盐蒸发***。该发明工艺合理,***运行稳定,在产生高品质纯吕水的同时,可实现废酸、废碱、结晶盐资源化回收吉利用。
CN107200419A公开了一种锅炉补给水处理***,包括原水箱、预处理***和离子交换***;离子交换***包括阳床、中间水箱、阴床和除盐水箱,中间水箱上设置有除碳器,阳床和阴床分别与酸再生***和碱再生***连接;阳床的顶部与阳床上清洗塔连接,阳床的底部与阳床清洗塔连接,阳床上清洗塔与预处理***连接,阳床清洗塔分别与酸再生***和中间水箱连接;阴床的顶部与阴床上清洗塔连接,阴床的底部与阴床清洗塔连接,阴床上清洗塔与预处理***连接,阴床清洗塔与碱再生***连接,该发明提高了水资源的利用率,操作方便,运行成本低,杂质脱除率高。
目前,针对各行业实验室产生的不同类型污染物成分和浓度的废水,存在废水处理技术的深度不够,自动化程度低,处理效果不理想,水资源二次利用率不高等实际问题,因此,亟需设计开发一种废水处理装置,满足实际生产生活的需求的同时,还能够达到自动化程度高、处理效果好、占地面积小和环保节能的目的。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种废水处理装置、及其运行方法和用途,在本发明中,通过分级处理工艺可有效去除实验室综合废水中的COD、BOD、色度、病毒、有机物和重金属离子等,具有自动化程度高、处理效果好、占地面积小、操作管理简便且无需专人值守、处理水回收复用、环保节能的优点。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种废水处理装置,所述废水处理装置包括原水箱、预处理装置、反渗透膜装置、离子交换单元和水质在线监测装置,所述预处理装置包括石英砂过滤器和活性炭过滤器,所述离子交换单元包括连接有碱储罐的阴离子交换器和连接有酸储罐的阳离子交换器,所述原水箱输出的原水经预处理装置、反渗透膜装置处理后进行水质监测并分类,得到净水进行回收,得到浓水依次经阳离子交换器、阴离子交换器处理后经水质在线监测装置监测废水指标,符合要求可直接排放;不符合要求即循环至反渗透膜装置再次处理。
在本发明中,通过分级处理工艺可有效去除实验室综合废水中的COD、BOD、色度、病毒、有机物和重金属离子等,具有自动化程度高、处理效果好、占地面积小、操作管理简便且无需专人值守、处理水回收复用、环保节能的优点。
需要说明的是,本发明中的水质在线监测装置采用多参数水质在线监测仪,实时监测处理水流路中的水质情况,显示屏可见多参数的测定值和限定值,符合废水复用要求即通过自动阀进入回收水箱,***产生的少量废水符合国家污水综合排放标准即排放进市政污水管网。
需要说明的是,本发明中的预处理装置包括石英砂过滤器和活性炭过滤器,其中,石英砂过滤器主要是用于对原水中悬浮物、颗粒物及胶体等物质进行去除,同时对原水中的浊度、色度起到降低作用,可滤掉原水带来的颗粒、藻类等可见物,是后级RO的强有力保护屏,能更好的去除水中的悬浮物或非溶解性粒子(氧化物、浊度、颗粒物等),具有低成本,操作维护、管理方便等特点,特别是在降低原水中的浊度、污染指数等方面具有很好的效果。活性碳过滤器主要是用于脱色,去除余氯、有机氯、氨氮、亚硝酸盐、水中微量污染物,如农药、杀虫剂、氯化烃、芳香族化合物、以及BOD与COD等,还对微量重金属离子(如汞、铬等离子),合成洗涤剂及放射性物质等有去除效果。
作为本发明一种优选的技术方案,所述废水处理装置还包括压力检测单元,所述压力检测单元分别设置于原水箱、预处理装置、反渗透膜装置、离子交换单元和水质在线监测装置的各个连接处。
作为本发明一种优选的技术方案,每个所述连接处均设置有自动阀控制单元。
作为本发明一种优选的技术方案,所述废水处理装置采用PLC编程***,实现全自动废水处理。
所述PLC编程***显示参数包括原水箱水位、膜材料寿命、配件更换提醒、漏水报警和自动清洗设置。
需要说明的是,本发明中PLC编程***由可编程序控制器和显示装置组成,通过设定程序,控制***各模块的运行,实现全自动化、可视化操作,无需专人值守。
作为本发明一种优选的技术方案,所述反渗透膜装置为两级反渗透膜组件装置。
需要说明的是,在本发明中设计两级反渗透膜组件装置,膜片采用低压复合膜,可实现较大废水处理量的高效过滤,经反渗透处理的水,能去除绝大部分无机盐、有机物、微生物等,在废水处理***中发挥核心作用,使得废水脱盐率不小于98%,经反渗透膜处理后的净水实现二次利用,可循环供给实验室用水,节能减排。
作为本发明一种优选的技术方案,所述反渗透膜装置和离子交换单元之间设置有浓水水箱,用于承接原水经反渗透膜装置处理后的浓水。
需要说明的是,在本发明中离子交换器将水中的阴离子和阳离子交换到树脂上,树脂通过再生恢复交换功能,置换下来的阴阳离子再次进入反渗透膜组件进行处理,排放水达标排放,排放水的硬度显著下降。当树脂失效时,酸储罐自动投酸对阳离子交换器进行再生,碱储罐自动投碱对阴离子交换器进行再生,再生将会自动完成。
作为本发明一种优选的技术方案,所述原水箱、预处理装置和反渗透膜装置之间设置有抽水装置,所述浓水水箱和离子交换单元之间设置有抽水装置。
所述的抽水装置为抽水泵。
作为本发明一种优选的技术方案,所述离子交换单元和反渗透膜装置之间设置有水质在线监测装置。
第二方面,本发明提供了一种第一方面所述的废水处理装置的运行方法,所述运行方法包括:
原水箱输出的原水经所述预处理装置、反渗透膜装置处理后进行水质监测并分类,得到净水进行回收,得到浓水依次经阳离子交换器、阴离子交换器处理后经水质在线监测装置监测废水指标,符合要求可直接排放;不符合要求即循环至反渗透膜装置再次处理,再进行水质监测达标后排出,所述酸储罐自动投酸对阳离子交换器进行再生,所述碱储罐自动投碱对阴离子交换器进行再生。
第三方面,本发明提供了一种第一方面所述的废水处理装置的用途,所述废水处理装置用于实验室综合废水处理领域。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)整个处理过程均为全自动,当原水压力低/缺水或浓水箱水满时***自动停机,压力恢复/原水箱高水位或浓水低水位时自动开机;
(2)预处理采用全自动多路阀控制,按阀的操作说明进行设定,进行周期冲洗,保证设备的正常运行;
(3)反渗透膜分离***:能有效截留溶解盐类、胶体、微生物、有机物等,脱盐率达99.8%以上,出水电导率达到5μs/cm以下,***出水回收用于检测或清洗***;
(4)***运行可采用PLC可编程控制***(可扩充远程监控及操作***),按照PLC控制器设定好的程序和自控仪表设定的参数进行全自动运行,多级自动在线监测无须专人值守。***处理后的排放水经监测相关指标符合国家污水综合排放标准后进行排放;
在本发明中,通过分级处理工艺可有效去除实验室综合废水中的COD、BOD、色度、病毒、有机物和重金属离子等,具有自动化程度高、处理效果好、占地面积小、操作管理简便且无需专人值守、处理水回收复用、环保节能的优点。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的废水处理装置的处理流程示意图;
其中,1-原水箱;2-压力检测单元;3-抽水泵;4-自动阀控制单元;5-石英砂过滤器;6-活性炭过滤器;7-反渗透膜组件一;8-反渗透膜组件二;9-水质在线监测装置;10-净水回收水箱;11-浓水水箱;12-阳离子交换器;13-酸储罐;14-阴离子交换器;15-碱储罐。
具体实施方式
需要理解的是,在本发明的描述中,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发明和简化描述,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发明的限制。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。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是,在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“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发明中的具体含义。
本领域技术人员理应了解的是,本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备,但以上内容不属于本发明的主要发明点,本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型可以自行增设布局,本发明对此不做特殊要求和具体限定。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中,本发明提供了一种废水处理装置,如图1所示,所述废水处理装置包括原水箱1、预处理装置、反渗透膜装置、离子交换单元和水质在线监测装置9,预处理装置包括石英砂过滤器5和活性炭过滤器6,离子交换单元包括连接有碱储罐15的阴离子交换器14和连接有酸储罐13的阳离子交换器12,原水箱1输出的原水经预处理装置、反渗透膜装置处理后进行水质监测并分类,得到净水进行回收,得到浓水依次经阳离子交换器12、阴离子交换器14处理后经水质在线监测装置9监测废水指标,符合要求可直接排放;不符合要求即循环至反渗透膜装置再次处理。
在本发明中,通过分级处理工艺可有效去除实验室综合废水中的COD、BOD、色度、病毒、有机物和重金属离子等,具有自动化程度高、处理效果好、占地面积小、操作管理简便且无需专人值守、处理水回收复用、环保节能的优点。
需要说明的是,本发明中的水质在线监测装置9采用多参数水质在线监测仪,实时监测处理水流路中的水质情况,显示屏可见多参数的测定值和限定值,符合废水复用要求即通过自动阀进入回收水箱,***产生的少量废水符合国家污水综合排放标准即排放进市政污水管网。
需要说明的是,本发明中的预处理装置包括石英砂过滤器5和活性炭过滤器6,其中,石英砂过滤器5主要是用于对原水中悬浮物、颗粒物及胶体等物质进行去除,同时对原水中的浊度、色度起到降低作用,可滤掉原水带来的颗粒、藻类等可见物,是后级RO的强有力保护屏,能更好的去除水中的悬浮物或非溶解性粒子(氧化物、浊度、颗粒物等),具有低成本,操作维护、管理方便等特点,特别是在降低原水中的浊度、污染指数等方面具有很好的效果。活性碳过滤器主要是用于脱色,去除余氯、有机氯、氨氮、亚硝酸盐、水中微量污染物,如农药、杀虫剂、氯化烃、芳香族化合物、以及BOD与COD等,还对微量重金属离子(如汞、铬等离子),合成洗涤剂及放射性物质等有去除效果。
废水处理装置还包括压力检测单元2,压力检测单元2分别设置于原水箱1、预处理装置、反渗透膜装置、离子交换单元和水质在线监测装置9的各个连接处,进一步地,每个连接处均设置有自动阀控制单元4。
废水处理装置采用PLC编程***,实现全自动废水处理,PLC编程***显示参数包括原水箱1水位、膜材料寿命、配件更换提醒、漏水报警和自动清洗设置。本发明中PLC编程***由可编程序控制器和显示装置组成,通过设定程序,控制***各模块的运行,实现全自动化、可视化操作,无需专人值守。
反渗透膜装置为两级反渗透膜组件装置,在本发明中设计两级反渗透膜组件装置,膜片采用低压复合膜,可实现较大废水处理量的高效过滤,经反渗透处理的水,能去除绝大部分无机盐、有机物、微生物等,在废水处理***中发挥核心作用,使得废水脱盐率不小于98%,经反渗透膜处理后的净水实现二次利用,可循环供给实验室用水,节能减排。
反渗透膜装置和离子交换单元之间设置有浓水水箱11,用于承接原水经反渗透膜装置处理后的浓水,离子交换单元和反渗透膜装置之间设置有水质在线监测装置9。在本发明中离子交换器将水中的阴离子和阳离子交换到树脂上,树脂通过再生恢复交换功能,置换下来的阴阳离子再次进入反渗透膜组件进行处理,排放水达标排放,排放水的硬度显著下降。当树脂失效时,酸储罐13自动投酸对阳离子交换器12进行再生,碱储罐15自动投碱对阴离子交换器14进行再生,再生将会自动完成。
原水箱1、预处理装置和反渗透膜装置之间设置有抽水装置,浓水水箱11和离子交换单元之间设置有抽水装置,进一步地,抽水装置为抽水泵3。
在另一个具体实施方式中,本发明提供了一种废水处理装置的运行方法,所述运行方法包括:
原水箱1输出的原水经预处理装置、反渗透膜装置处理后进行水质监测并分类,得到净水进行回收,得到浓水依次经阳离子交换器12、阴离子交换器14处理后经水质在线监测装置9监测废水指标,符合要求可直接排放;不符合要求即循环至反渗透膜装置再次处理,再进行水质监测达标后排出,酸储罐13自动投酸对阳离子交换器12进行再生,碱储罐15自动投碱对阴离子交换器14进行再生。
实施例1
本实施例提供了一种废水处理装置及其运行方法,其中:
实验室产生的废水经原水箱1存储,由抽水泵3泵入石英砂过滤器5初滤,截留水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯、嗅味及部分重金属离子等;再经活性炭过滤器6吸附脱色,减低氯及氯的副产物等有机物;石英砂过滤器5和活性炭过滤器6为预处理装置,预处理后的水经增压泵加压进入反渗透膜组件一7和反渗透膜组件二8,能够有效截留有毒有害的有机物以及重金属、细菌、病毒,降低溶解性盐类化合物浓度;净水经水质在线监测装置9监测水质指标,回收至净水回收水箱10进行回收利用。反渗透膜装置排出的高浓度废水转存至浓水水箱11,由抽水泵3泵入先后经阳离子交换器12、阴离子交换器14去除废水中的金属离子;经水质在线监测装置9监测废水指标,符合要求可直接排放;不符合要求即循环至反渗透膜组件再次处理。当阳离子交换器12和阴离子交换器14中的树脂失效时,酸储罐13自动投酸对阳离子交换器12进行再生;碱储罐15自动投碱对阴离子交换器14进行再生,确保处理效果。
通过对实施例1中的经过废水处理装置处理后的水质进行检测,结果如下表1所示:
表1
主要监测指标(mg/L) | 处理前 | 处理后 |
砷 | 0.30 | 0.036 |
镉 | 0.03 | 0.002 |
六价铬 | 0.15 | 0.012 |
汞 | 0.005 | 0.00025 |
铅 | 0.15 | 0.006 |
氯化物 | 8.00 | 0.56 |
硝酸盐氮 | 30.00 | 3.30 |
苯 | 0.05 | 0.004 |
甲苯 | 3.50 | 0.21 |
四氯化碳 | 0.078 | 0.00156 |
三氯甲烷 | 0.30 | 0.015 |
硬度 | 350.00 | 35.00 |
硫化氮 | 1.00 | 0.02 |
苯酚 | 0.01 | 0.0003 |
总有机碳 | 25.00 | 2.50 |
乐果 | 0.40 | 0.017 |
莠去津 | 0.01 | 0.0014 |
四环素 | 0.10 | 0.011 |
从上表1得知,本发明中的废水处理装置处理后的废水的排放指标远低于比原水的排放指标,这是由于整个处理过程中的两级反渗透膜处理装置能有效截留溶解盐类、胶体、微生物、有机物等,脱盐率达99.8%以上,出水电导率达到5μs/cm以下,且采用PLC可编程控制***进行全自动运行,处理效果好、占地面积小和环保节能。
申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种废水处理装置,其特征在于,所述废水处理装置包括原水箱、预处理装置、反渗透膜装置、离子交换单元和水质在线监测装置,所述预处理装置包括石英砂过滤器和活性炭过滤器,所述离子交换单元包括连接有碱储罐的阴离子交换器和连接有酸储罐的阳离子交换器,所述原水箱输出的原水经预处理装置、反渗透膜装置处理后进行水质监测并分类,得到净水进行回收,得到浓水依次经阳离子交换器、阴离子交换器处理后经水质在线监测装置监测废水指标,符合要求可直接排放;不符合要求即循环至反渗透膜装置再次处理。
2.根据权利要求1所述的废水处理装置,其特征在于,所述废水处理装置还包括压力检测单元,所述压力检测单元分别设置于原水箱、预处理装置、反渗透膜装置、离子交换单元和水质在线监测装置的各个连接处。
3.根据权利要求2所述的废水处理装置,其特征在于,每个所述连接处均设置有自动阀控制单元。
4.根据权利要求1-3任一项所述的废水处理装置,其特征在于,所述废水处理装置采用PLC编程***,实现全自动废水处理;
所述PLC编程***显示参数包括原水箱水位、膜材料寿命、配件更换提醒、漏水报警和自动清洗设置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的废水处理装置,其特征在于,所述反渗透膜装置为两级反渗透膜组件装置。
6.根据权利要求1-5任一项所述的废水处理装置,其特征在于,所述反渗透膜装置和离子交换单元之间设置有浓水水箱,用于承接原水经反渗透膜装置处理后的浓水。
7.根据权利要求1-6任一项所述的废水处理装置,其特征在于,所述原水箱、预处理装置和反渗透膜装置之间设置有抽水装置,所述浓水水箱和离子交换单元之间设置有抽水装置;
所述的抽水装置为抽水泵。
8.根据权利要求1-7任一项所述的废水处理装置,其特征在于,所述离子交换单元和反渗透膜装置之间设置有水质在线监测装置。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的废水处理装置的运行方法,其特征在于,所述运行方法包括:
原水箱输出的原水经所述预处理装置、反渗透膜装置处理后进行水质监测并分类,得到净水进行回收,得到浓水依次经阳离子交换器、阴离子交换器处理后经水质在线监测装置监测废水指标,符合要求可直接排放;不符合要求即循环至反渗透膜装置再次处理,再进行水质监测达标后排出;
所述酸储罐自动投酸对阳离子交换器进行再生,所述碱储罐自动投碱对阴离子交换器进行再生。
10.一种根据权利要求1-8任一项所述的废水处理装置的用途,其特征在于,所述废水处理装置用于实验室综合废水处理领域。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211231 |
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