تجهیزات تصفیه فاضلاب الکتروشیمی برای فاضلاب آزمایشگاهی

I. نمای کلی محصول

فاضلاب آزمایشگاهی عمدتاً از فعالیت‌های آزمایشی در دانشگاه‌ها، موسسات تحقیقاتی، آژانس‌های آزمایش و بازرسی، مراکز تحقیق و توسعه دارویی، مراکز کنترل بیماری‌ها و ایستگاه‌های پایش محیطی سرچشمه می‌گیرد و زمینه‌های مختلفی از جمله شیمی، زیست‌پزشکی، آزمایش‌های محیطی، علم مواد و آزمایش مواد غذایی را پوشش می‌دهد. خصوصیات معمول فاضلاب آزمایشگاهی عبارتند از: طیف گسترده ای از انواع فاضلاب (مایع پسماند آلی، مایع زباله غیر آلی، مایع زباله بیولوژیکی، مایع زباله اسیدی و قلیایی و غیره). ترکیب بسیار پیچیده (شامل هزاران معرف شیمیایی، حلال ها، محصولات میانی و محصولات جانبی واکنش)؛ محدوده غلظت COD بسیار گسترده (از صدها میلی گرم در لیتر تا ده ها هزار میلی گرم در لیتر). وجود مواد آلی مقاوم (آروماتیک ها، هیدروکربن های هالوژنه، هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای و غیره) و مواد بیوتوکسیک (میکروارگانیسم های بیماری زا، آنتی بیوتیک ها، محصولات دستکاری شده ژنتیکی و غیره)؛ نوسانات شدید در کیفیت و کمیت آب (تفاوت قابل توجه بین پروژه های آزمایشی مختلف و دوره های زمانی)؛ و حجم تولید نسبتا کم اما خطر بسیار زیاد.

تصفیه فاضلاب آزمایشگاهی مدت‌هاست که با یک سری چالش‌های منحصر به فرد روبرو بوده است:

1.انواع مختلف فاضلاب و ترکیبات بسیار پیچیده پس از اختلاط: فاضلاب آزمایشگاه‌های مختلف و پروژه‌های آزمایشی مختلف خواص بسیار متفاوتی از خود نشان می‌دهند که در نتیجه صدها آلاینده در فاضلاب مخلوط ایجاد می‌شود، که روش‌های سنتی تصفیه تک فرآیندی برای رفع همه‌جانبه تلاش می‌کنند.

2.حاوی غلظت بالایی از مواد سمی و مضر: همزیستی حلال های آلی، اسیدهای قوی و قلیایی ها و میکروارگانیسم های بیماری زا تهدیدی جدی برای محیط زیست و سلامت انسان است.

3.مسائل مهم ایمنی زیستی: فاضلاب آزمایشگاهی بیولوژیکی/پزشکی ممکن است حاوی پاتوژن ها، ویروس ها، ارگانیسم های دستکاری شده ژنتیکی و غیره باشد که نیاز به غیرفعال شدن کامل قبل از تخلیه دارد.

4. زیست تخریب پذیری بسیار ضعیف: مقادیر زیادی از حلال های آلی و ترکیبات معطر... ترکیبات دارای ساختارهای پایداری هستند که نسبت B/C اغلب کمتر از 0.10 است و عملاً آنها را برای تصفیه بیولوژیکی معمولی بی اثر می کند. کیفیت و کمیت آب به شدت در نوسان است - آزمایش‌ها ناپیوسته هستند، تخلیه فاضلاب متناوب است، و COD می‌تواند در عرض چند ساعت از صدها میلی‌گرم در لیتر به ده‌ها هزار میلی‌گرم در لیتر برسد و سیستم‌های بیولوژیکی سنتی را نامناسب کند. امکانات درمانی به دلیل محدودیت‌های فضا محدود می‌شوند - آزمایشگاه‌ها معمولاً در مناطق ساخته‌شده شهری یا در محوطه‌های دانشگاهی با فضای بسیار محدود در دسترس قرار دارند که امکانات درمانی در مقیاس بزرگ را غیرممکن می‌کند. الزامات مدیریت سختگیرانه - فاضلاب حاوی آلاینده های کلاس I باید به طور جداگانه جمع آوری و تصفیه شود و تخلیه مستقیم یا تخلیه رقیق شده ممنوع است.

این سیستم از فناوری اکسیداسیون الکتروشیمیایی استفاده می کند که به طور خاص برای ویژگی های فاضلاب آزمایشگاهی بهینه شده است: حجم کم (1~50 m³/d)، ترکیب پیچیده، سمیت بالا و نوسانات زیاد. از طریق اثر هم افزایی اکسیداسیون مستقیم آندی و تولید الکتروکاتالیستی رادیکال‌های هیدروکسیل (·OH) و کلر فعال، می‌تواند همزمان آلاینده‌های آلی مختلف، نیتروژن آمونیاکی و میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا (گندزدایی الکتروشیمیایی) را در پساب آزمایشگاهی تصفیه کند، و باعث تثبیت فلور رنگی CO به طور کامل از بین برود. و تضمین ایمنی زیستی

کل فرآیند فقط برق مصرف می کند، بدون افزودن مواد شیمیایی. این تجهیزات دارای ردپای کوچکی است (می توان آن را در داخل یا در کنار ساختمان آزمایشگاه قرار داد)، درجه اتوماسیون بالایی دارد و کارکرد و نگهداری آسانی دارد. این یک راه حل فنی ایده آل برای حل چهار هسته استمشکلات کلیدیاز فاضلاب آزمایشگاهی: "ترکیب پیچیده، سمیت بالا، نوسانات زیاد و ردپای کوچک".

II. مشکلات در تصفیه فاضلاب آزمایشگاهی و راه حل با این تجهیزات

III. اصل کار

پس از حذف ذرات بزرگ توسط یک صفحه یا فیلتر، فاضلاب آزمایشگاهی وارد یک راکتور الکتروشیمیایی می شود، جایی که چندین آلاینده به طور هم افزایی تحت عمل الکترودها حذف می شوند:

(1) تخریب اکسیداتیو مواد آلی

مقدار زیادی از حلال های آلی (اجزای کتون، اتانول، اجزای آلی ویژه دی اتیل، دی کلرومتان، ترکیبات سری بنزن و غیره)، ترکیبات آروماتیک و هیدروکربن های هالوژنه در فاضلاب آزمایشگاهی به طور مستقیم بر روی سطح آند اکسید می شوند:

ترکیبات معطر: حلقه بنزن روی سطح آند هیدروکسیله می شود و حلقه را باز می کند و به اسیدهای آلی مولکولی کوچک تبدیل می شود که در نهایت به CO2 و H2O کانی می شوند.

هیدروکربن های هالوژنه (کلروفرم، دی کلرومتان، تتراکلرید کربن و غیره): پیوند CX در سطح آند می شکند، هالوژن ها به شکل یونی حذف می شوند و اسکلت آلی اکسید و تجزیه می شود.

حلال های آلی (الکل ها، کتون ها، استرها، اجزای آلی خاص و غیره): به طور مستقیم در سطح آند به CO2 و H2O اکسید می شوند.

ماکرومولکول ها (پلیمرها، سورفکتانت ها و غیره): زنجیره های کربنی طولانی و اجزای آلی خاص اکسید شده و شکسته می شوند.

الکترولیز آند آب، رادیکال‌های هیدروکسیل (·OH) تولید می‌کند و به طور همزمان از یون‌های کلرید موجود در فاضلاب برای تولید کلر فعال (Cl2، HOCl، OCl-) استفاده می‌کند که اکسیداسیون آلاینده‌هایی را که مستقیماً با آند تماس نداشتند تکمیل می‌کند.

(2) حذف نیتروژن آمونیاکی

نیتروژن آمونیاکی در فاضلاب آزمایشگاهی (از معرف های حاوی نیتروژن، محلول های پاک کننده و غیره) از طریق یک مسیر اکسیداسیون غیرمستقیم حذف می شود - یون های کلرید در آند الکترولیز می شوند تا کلر فعال تولید کنند که به سرعت نیتروژن آمونیاکی را به گاز نیتروژن اکسید می کند. (3) گندزدایی و استریل کردن: رادیکال‌های کلر فعال و هیدروکسیل تولید شده در طی فرآیند اکسیداسیون الکتروشیمیایی اثر کشتن بسیار مؤثری بر میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا در فاضلاب دارند - به دیواره‌های سلولی نفوذ می‌کنند، پروتئین‌های غشای سلولی و سیستم‌های آنزیمی درون سلولی را اکسید می‌کنند، و باعث از بین بردن ساختارهای میکروارگانیسم فعال‌کننده DNA/organ می‌شوند. تعداد کلیفرم مدفوع در پساب با استانداردهای تخلیه مربوطه مطابقت دارد.

(2)حذف رنگ: رنگ ها، معرف های رنگی و کروموفورها (باندهای آزو، گروه های کینون، پیوندهای دوگانه مزدوج و غیره) که ممکن است در فاضلاب آزمایشگاهی وجود داشته باشند اکسید شده و شکسته می شوند و در نتیجه پساب بی رنگ و شفاف ایجاد می شود.

IV. مزایای اصلی (هدف گیری فاضلاب آزمایشگاهی)

V. پارامترهای فنی (قابل تنظیم)

VI. مکان فرآیند

گزینه 1: تصفیه یکپارچه فاضلاب

فاضلاب آزمایشگاهی (مایع پسماند آلی، مایع زباله غیر آلی، مایع زباله بیولوژیکی و غیره) ← جمع آوری مرتب شده ← مخزن اختلاط و یکسان سازی ← تجهیزات تصفیه یکپارچه الکتروشیمیایی (تخریب COD + حذف نیتروژن آمونیاکی + ضد عفونی و استریل کردن + رنگ زدایی) → پساب مطابق با استانداردهای تخلیه شهری است.

توضیحات: پس از مرتب سازی و جمع آوری (بررسی الزامات نظارتی)، انواع فاضلاب آزمایشگاهی برای همگن سازی وارد مخزن اختلاط و یکسان سازی می شود و سپس برای تصفیه جامع وارد تجهیزات یکپارچه الکتروشیمیایی می شود. یک مجموعه از تجهیزات به طور همزمان چهار عملکرد اصلی را انجام می دهد: اکسیداسیون مواد آلی، حذف نیتروژن آمونیاکی، ضد عفونی و استریل کردن، و رنگ زدایی، و اطمینان حاصل می کند که پساب از استانداردهای مربوطه برخوردار است. این گزینه کوتاه ترین جریان فرآیند، کوچکترین ردپای و ساده ترین عملیات را دارد، که آن را به پیکربندی ترجیحی برای اکثر سیستم های تصفیه فاضلاب آزمایشگاهی تبدیل می کند.

گزینه 2: کاهش مایع زباله با غلظت بالا (جایگزین حمل و نقل زباله های خطرناک)

مایع زباله آزمایشگاهی با غلظت بالا (معرف های تاریخ مصرف گذشته، بقایای واکنش، مایع زباله های کروماتوگرافی و غیره) → مخزن جمع آوری → تجهیزات تصفیه الکتروشیمیایی (نرخ حذف COD 60٪ تا 85٪) → پساب تخلیه شده در سیستم فاضلاب یکپارچه → تجهیزات تصفیه یکپارچه → استانداردهای جلسه تخلیه

توضیح: به طور سنتی، مایع زباله آلی با غلظت بالا که در آزمایشگاه ها تولید می شود (مانند حلال های آلی تاریخ مصرف گذشته، مایع زباله های کروماتوگرافی و غیره) از طریق حمل و نقل به عنوان زباله های خطرناک دفع می شوند که بسیار پرهزینه است. تصفیه الکتروشیمیایی امکان پردازش دسته ای این نوع مایع زباله با غلظت بالا را در محل می دهد و COD را قبل از تخلیه هموار در سیستم تصفیه یکپارچه فاضلاب به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. این امر باعث کاهش 70% تا 90% پسماندهای خطرناک می شود که منجر به صرفه جویی سالانه قابل توجهی در هزینه های دفع می شود.

گزینه 3: تصفیه ضد عفونی فاضلاب آزمایشگاهی بیولوژیکی

فاضلاب آزمایشگاهی بیولوژیکی/پزشکی ← مجموعه جداگانه ← واحد گندزدایی الکتروشیمیایی (کلر فعال + استریلیزاسیون هم افزایی رادیکال هیدروکسیل) ← پساب (غیرفعال سازی میکروارگانیسم های بیماری زا) ← تخلیه در سیستم فاضلاب یکپارچه/تخلیه سازگار

نکته: میکروارگانیسم های بیماری زا در فاضلاب آزمایشگاهی بیولوژیکی باید قبل از تخلیه کاملاً غیرفعال شوند. واحد گندزدایی الکتروشیمیایی به طور موثر میکروارگانیسم های بیماری زا مختلف را از طریق رادیکال های کلر فعال الکترولیتی و هیدروکسیل در محل از بین می برد و نیاز به ذخیره و استفاده از ضدعفونی کننده های شیمیایی (مانند هیپوکلریت سدیم) را از بین می برد، خطر نشت مواد شیمیایی را از بین می برد و نتایج ضد عفونی پایدار و قابل اعتمادی را ارائه می دهد.