อุปกรณ์บํารุงน้ําเสียไฟฟ้าเคมีสําหรับน้ําเสียห้องปฏิบัติการ

I. ภาพรวมผลิตภัณฑ์

น้ำเสียในห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่มาจากกิจกรรมการทดลองในมหาวิทยาลัย สถาบันวิจัย หน่วยงานทดสอบและตรวจสอบ ศูนย์วิจัยและพัฒนาทางเภสัชกรรม ศูนย์ควบคุมโรค และสถานีตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม ครอบคลุมหลายสาขา รวมถึงเคมี ชีวการแพทย์ การทดสอบด้านสิ่งแวดล้อม วัสดุศาสตร์ และการทดสอบอาหาร ลักษณะทั่วไปของน้ำเสียในห้องปฏิบัติการ ได้แก่: น้ำเสียหลากหลายประเภท (ของเหลวเสียอินทรีย์ ของเหลวเสียอนินทรีย์ ของเหลวเสียทางชีวภาพ ของเหลวเสียที่เป็นกรดและด่าง ฯลฯ); องค์ประกอบที่ซับซ้อนมาก (รวมถึงรีเอเจนต์เคมี ตัวทำละลาย ผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง และผลพลอยได้จากปฏิกิริยา) หลายพันรายการ ช่วงความเข้มข้นของ COD ที่กว้างมาก (ตั้งแต่หลายร้อย มก./ลิตร จนถึงหลายหมื่น มก./ลิตร) การปรากฏตัวของอินทรียวัตถุที่ไม่แยแส (อะโรเมติกส์, ไฮโดรคาร์บอนฮาโลเจน, โพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน ฯลฯ ) และสารพิษทางชีวภาพ (จุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค, ยาปฏิชีวนะ, ผลิตภัณฑ์ดัดแปลงพันธุกรรม ฯลฯ ); ความผันผวนอย่างมากในคุณภาพและปริมาณน้ำ (ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างโครงการทดลองและช่วงเวลาต่างๆ) และมีปริมาณการผลิตค่อนข้างน้อยแต่มีอันตรายสูงมาก

การบำบัดน้ำเสียในห้องปฏิบัติการเผชิญกับความท้าทายที่ไม่เหมือนใครมาเป็นเวลานาน:

1.ประเภทของน้ำเสียที่หลากหลายและองค์ประกอบที่ซับซ้อนมากหลังการผสม: น้ำเสียจากห้องปฏิบัติการที่แตกต่างกันและโครงการทดลองที่แตกต่างกันแสดงคุณสมบัติที่แตกต่างกันอย่างมาก ส่งผลให้เกิดมลพิษหลายร้อยตัวในน้ำเสียแบบผสม ซึ่งวิธีบำบัดแบบกระบวนการเดียวแบบดั้งเดิมประสบปัญหาในการแก้ปัญหาอย่างครอบคลุม

2.ประกอบด้วยสารพิษและสารพิษที่มีความเข้มข้นสูง: การอยู่ร่วมกันของตัวทำละลายอินทรีย์ กรดและด่างแก่ และจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคก่อให้เกิดภัยคุกคามร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์

3.ปัญหาด้านความปลอดภัยทางชีวภาพที่สำคัญ: น้ำเสียจากห้องปฏิบัติการทางชีวภาพ/ทางการแพทย์อาจมีเชื้อโรค ไวรัส สิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม ฯลฯ ซึ่งต้องทำให้หมดฤทธิ์โดยสิ้นเชิงก่อนที่จะปล่อยออก

4. ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพได้ต่ำมาก: ตัวทำละลายอินทรีย์และสารประกอบอะโรมาติกจำนวนมาก... สารประกอบนี้มีโครงสร้างที่เสถียร โดยมีอัตราส่วน B/C มักจะต่ำกว่า 0.10 ทำให้แทบไม่มีประสิทธิผลสำหรับการบำบัดทางชีวภาพแบบเดิมๆ คุณภาพและปริมาณน้ำมีความผันผวนอย่างมาก – การทดลองไม่ต่อเนื่อง การปล่อยน้ำเสียเป็นระยะๆ และซีโอดีสามารถกระโดดจากหลายร้อย มก./ลิตร ไปเป็นหมื่น มก./ลิตร ภายในไม่กี่ชั่วโมง ส่งผลให้ระบบทางชีววิทยาแบบดั้งเดิมไม่เหมาะสม สิ่งอำนวยความสะดวกในการรักษาถูกจำกัดด้วยข้อจำกัดด้านพื้นที่ โดยทั่วไปห้องปฏิบัติการจะตั้งอยู่ในพื้นที่ที่สร้างขึ้นในเมืองหรือในวิทยาเขต โดยมีพื้นที่ว่างจำกัดมาก ทำให้ไม่สามารถรักษาสิ่งอำนวยความสะดวกขนาดใหญ่ได้ ข้อกำหนดการจัดการที่เข้มงวด – น้ำเสียที่มีมลพิษประเภท I จะต้องรวบรวมและบำบัดแยกกัน และห้ามปล่อยทิ้งโดยตรงหรือปล่อยเจือจาง

ระบบนี้ใช้เทคโนโลยีออกซิเดชันเคมีไฟฟ้า ซึ่งได้รับการปรับให้เหมาะสมโดยเฉพาะสำหรับคุณลักษณะของน้ำเสียในห้องปฏิบัติการ: ปริมาตรน้อย (1~50 ลบ.ม./วัน) องค์ประกอบที่ซับซ้อน ความเป็นพิษสูง และความผันผวนอย่างมาก ด้วยผลการทำงานร่วมกันของการออกซิเดชันขั้วบวกโดยตรงและการสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยไฟฟ้าของอนุมูลไฮดรอกซิล (·OH) และคลอรีนแบบแอคทีฟ ทำให้สามารถบำบัดมลพิษอินทรีย์ต่างๆ แอมโมเนียไนโตรเจน และจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค (การฆ่าเชื้อด้วยเคมีไฟฟ้า) ในน้ำเสียในห้องปฏิบัติการได้พร้อมกัน ทำให้ COD ของน้ำทิ้งมีความเสถียรเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อย กำจัดสีโดยสิ้นเชิง และมั่นใจในความปลอดภัยทางชีวภาพ

กระบวนการทั้งหมดใช้พลังงานไฟฟ้าเท่านั้น โดยไม่ต้องเติมสารเคมีใดๆ อุปกรณ์มีขนาดเล็ก (สามารถวางไว้ภายในหรือติดกับอาคารห้องปฏิบัติการได้) มีระบบอัตโนมัติในระดับสูง และใช้งานและบำรุงรักษาได้ง่าย เป็นโซลูชันทางเทคนิคที่เหมาะสำหรับการแก้ปัญหาทั้งสี่คอร์ปัญหาสำคัญของน้ำเสียในห้องปฏิบัติการ: "องค์ประกอบที่ซับซ้อน ความเป็นพิษสูง ความผันผวนสูง และรอยเท้าขนาดเล็ก"

ครั้งที่สอง ปัญหาในการบำบัดน้ำเสียในห้องปฏิบัติการและการแก้ปัญหาด้วยอุปกรณ์นี้

ที่สาม หลักการทำงาน

หลังจากที่อนุภาคขนาดใหญ่ถูกกรองออกด้วยตะแกรงหรือตัวกรอง น้ำเสียในห้องปฏิบัติการจะเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์เคมีไฟฟ้า ซึ่งมลพิษหลายชนิดจะถูกกำจัดออกไปร่วมกันภายใต้การกระทำของอิเล็กโทรด:

(1) การย่อยสลายออกซิเดชั่นของสารอินทรีย์

ตัวทำละลายอินทรีย์จำนวนมาก (ส่วนประกอบที่มีคีโตน เอทานอล ส่วนประกอบอินทรีย์พิเศษไดเอทิล ไดคลอโรมีเทน สารประกอบซีรีส์เบนซีน ฯลฯ) สารประกอบอะโรมาติก และไฮโดรคาร์บอนที่มีฮาโลเจนในน้ำเสียในห้องปฏิบัติการจะถูกออกซิไดซ์โดยตรงบนพื้นผิวแอโนด:

สารประกอบอะโรมาติก: วงแหวนเบนซีนถูกไฮดรอกซิเลตบนพื้นผิวแอโนด เปิดวงแหวนและเปลี่ยนเป็นกรดอินทรีย์โมเลกุลขนาดเล็ก ซึ่งในที่สุดจะถูกทำให้กลายเป็น CO₂ และ H₂O

ไฮโดรคาร์บอนที่มีฮาโลเจน (คลอโรฟอร์ม ไดคลอโรมีเทน คาร์บอนเตตราคลอไรด์ ฯลฯ) : พันธะ CX แตกตัวที่พื้นผิวแอโนด ฮาโลเจนจะถูกกำจัดออกไปในรูปแบบไอออนิก และโครงกระดูกอินทรีย์จะถูกออกซิไดซ์และสลายตัว

ตัวทำละลายอินทรีย์ (แอลกอฮอล์ คีโตน เอสเทอร์ ส่วนประกอบอินทรีย์พิเศษ ฯลฯ): ถูกออกซิไดซ์โดยตรงกับ CO₂ และ H₂O ที่พื้นผิวขั้วบวก

โมเลกุลขนาดใหญ่ (โพลีเมอร์ สารลดแรงตึงผิว ฯลฯ): สายโซ่คาร์บอนยาวและส่วนประกอบอินทรีย์พิเศษ ถูกออกซิไดซ์และแตกหัก

การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าของแอโนดจะสร้างอนุมูลไฮดรอกซิล (·OH) และใช้คลอไรด์ไอออนที่มีอยู่ในน้ำเสียไปพร้อมกันเพื่อสร้างคลอรีนแอคทีฟ (Cl₂, HOCl, OCl⁻) เสริมการเกิดออกซิเดชันของสารมลพิษที่ไม่ได้สัมผัสกับขั้วบวกโดยตรง

(2) การกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจน

แอมโมเนียไนโตรเจนในน้ำเสียในห้องปฏิบัติการ (จากรีเอเจนต์ที่มีไนโตรเจน สารละลายทำความสะอาด ฯลฯ) จะถูกกำจัดออกผ่านวิถีออกซิเดชันทางอ้อม โดยคลอไรด์ไอออนจะถูกอิเล็กโทรไลต์ที่ขั้วบวกเพื่อสร้างคลอรีนแบบแอคทีฟ ซึ่งจะออกซิไดซ์ไนโตรเจนแอมโมเนียให้เป็นก๊าซไนโตรเจนอย่างรวดเร็ว (3) การฆ่าเชื้อและการฆ่าเชื้อ: คลอรีนที่ออกฤทธิ์และอนุมูลไฮดรอกซิลที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการออกซิเดชั่นเคมีไฟฟ้ามีผลในการฆ่าเชื้อที่มีประสิทธิภาพสูงต่อจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคในน้ำเสีย—เจาะผนังเซลล์, ออกซิไดซ์โปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์และระบบเอนไซม์ในเซลล์ และทำลายโครงสร้าง DNA/RNA ทำให้เกิดการยับยั้งการทำงานของจุลินทรีย์อย่างถาวร จำนวนโคลิฟอร์มอุจจาระในน้ำทิ้งเป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยทิ้งที่สอดคล้องกัน

(2)การกำจัดสี: สีย้อม รีเอเจนต์ที่มีสี และโครโมฟอร์ (พันธะเอโซ หมู่ควิโนน พันธะคู่คอนจูเกต ฯลฯ) ที่อาจมีอยู่ในน้ำเสียในห้องปฏิบัติการจะถูกออกซิไดซ์และแตกออก ส่งผลให้น้ำทิ้งไม่มีสีและโปร่งใส

IV. ข้อดีหลัก (กำหนดเป้าหมายน้ำเสียในห้องปฏิบัติการ)

V. พารามิเตอร์ทางเทคนิค (ปรับแต่งได้)

วี. สถานที่ดำเนินการ

ตัวเลือกที่ 1: การบำบัดน้ำเสียแบบผสมผสาน

น้ำเสียในห้องปฏิบัติการ (ของเหลวของเสียอินทรีย์ ของเสียอนินทรีย์ ของเหลวของเสียชีวภาพ ฯลฯ) → การรวบรวมคัดแยก → ถังผสมและปรับสมดุล → อุปกรณ์บำบัดเคมีไฟฟ้าแบบผสมผสาน (การย่อยสลาย COD + การกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจน + การฆ่าเชื้อและการฆ่าเชื้อ + การลดสี) → น้ำทิ้งเป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยออก/ถูกปล่อยลงสู่ระบบท่อระบายน้ำของเทศบาล

คำอธิบาย: หลังจากการคัดแยกและการรวบรวม (เป็นไปตามข้อกำหนดด้านกฎระเบียบ) น้ำเสียในห้องปฏิบัติการประเภทต่างๆ จะเข้าสู่ถังผสมและปรับสมดุลเพื่อทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน จากนั้นจึงเข้าสู่อุปกรณ์ไฟฟ้าเคมีแบบรวมเพื่อการบำบัดที่ครอบคลุม อุปกรณ์ชุดเดียวทำหน้าที่หลักสี่อย่างพร้อมกัน: การออกซิเดชันของสารอินทรีย์ การกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจน การฆ่าเชื้อและการฆ่าเชื้อ และการกำจัดสี เพื่อให้มั่นใจว่าน้ำทิ้งเป็นไปตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง ตัวเลือกนี้มีผังกระบวนการที่สั้นที่สุด ใช้พื้นที่น้อยที่สุด และดำเนินการง่ายที่สุด ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับระบบบำบัดน้ำเสียในห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่

ตัวเลือกที่ 2: การลดของเหลวของเสียที่มีความเข้มข้นสูง (ทางเลือกแทนการขนส่งของเสียอันตราย)

ของเหลวของเสียที่มีความเข้มข้นสูงในห้องปฏิบัติการ (รีเอเจนต์หมดอายุ สารตกค้างจากปฏิกิริยา ของเหลวของเสียโครมาโตกราฟี ฯลฯ) → ถังรวบรวม → อุปกรณ์บำบัดเคมีไฟฟ้า (อัตราการกำจัด COD 60%~85%) → น้ำทิ้งที่ปล่อยออกสู่ระบบน้ำเสียแบบรวม → อุปกรณ์บำบัดแบบรวม → มาตรฐานการประชุมการปล่อย

คำอธิบาย: ตามเนื้อผ้า ของเหลวของเสียอินทรีย์ที่มีความเข้มข้นสูงที่สร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการ (เช่น ตัวทำละลายอินทรีย์ที่หมดอายุ ของเหลวของเสียโครมาโตกราฟี ฯลฯ) จะถูกกำจัดเป็นของเสียอันตรายโดยการขนส่ง ซึ่งมีต้นทุนสูงมาก การบำบัดด้วยเคมีไฟฟ้าช่วยให้สามารถประมวลผลของเหลวเสียที่มีความเข้มข้นสูงประเภทนี้ในการประมวลผลแบบกลุ่มได้ ซึ่งช่วยลด COD ได้อย่างมาก ก่อนที่จะปล่อยออกสู่ระบบบำบัดน้ำเสียแบบบูรณาการอย่างราบรื่น ซึ่งช่วยลดปริมาณของเสียอันตรายที่ขนส่งได้ 70%~90% ส่งผลให้ประหยัดค่าใช้จ่ายในการกำจัดต่อปีได้มาก

ตัวเลือกที่ 3: การบำบัดด้วยการฆ่าเชื้อน้ำเสียจากห้องปฏิบัติการทางชีวภาพ

น้ำเสียในห้องปฏิบัติการทางชีวภาพ/การแพทย์ → การแยกเก็บ → หน่วยฆ่าเชื้อด้วยไฟฟ้าเคมี (การฆ่าเชื้อด้วยคลอรีนแบบแอคทีฟ + ไฮดรอกซิล Radical Synergistic) → น้ำทิ้ง (การยับยั้งจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค) → ปล่อยเข้าสู่ระบบน้ำเสียแบบผสมผสาน/การปล่อยทิ้งตามมาตรฐาน

หมายเหตุ: จุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคในน้ำเสียจากห้องปฏิบัติการทางชีวภาพจะต้องถูกทำให้หมดฤทธิ์อย่างสมบูรณ์ก่อนที่จะปล่อยออก หน่วยฆ่าเชื้อด้วยไฟฟ้าเคมีสามารถฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ก่อโรคต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านคลอรีนแอคทีฟอิเล็กโทรไลต์และอนุมูลไฮดรอกซิลในไซต์งาน โดยไม่จำเป็นต้องจัดเก็บและใช้สารเคมีฆ่าเชื้อ (เช่น โซเดียมไฮโปคลอไรต์) ช่วยลดความเสี่ยงของการรั่วไหลของสารเคมี และให้ผลลัพธ์การฆ่าเชื้อที่เสถียรและเชื่อถือได้