多功能自動化化學廢液處理設備及控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種多功能自動化化學廢液處理設備，它包括定量添加系統、反應系統和相應配套管路。其中，定量添加系統包括若干蠕動泵、若干試劑瓶、過渡容器、計量泵，反應系統包括反應容器和中和容器；蠕動泵的一端管子插入試劑瓶中，另一端管子插入反應容器中，過渡容器一端通過電磁閥與反應容器相連，另一端通過計量泵與中和容器相連，中和容器通過蠕動泵與試劑瓶相連；中和容器內設置有液位傳感器和pH計，電磁閥設置在中和容器的下部。本發明通過在中和容器中增加了液位傳感器，可有效地控制中和容器中液體量的多少，并同時通過pH計的反饋，及時地對中和容器中的液體進行處理使其達標后進行排放，既保證了處理結果的安全又提高了處理的效率。
【專利說明】多功能自動化化學廢液處理設備及控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于化學廢液處理裝置領域，更具體地說，涉及對成分較復雜且量小的化 學廢液的處理裝置，此裝置尤其適用于化學實驗室和各地的污染源監測站。
【背景技術】
[0002] 隨著環境污染的日益嚴重，國家環境監管力度的加大，各地環保部門都要求企業 安裝污染源在線監測設備(監測C0D、氨氮、pH等)，而這些在線監測設備本身所產生的廢液 大多含有對人體有害的重金屬離子，若不經處理直接排入下水道，造成嚴重二次污染。同 時，科研教學單位的化學實驗室產生的廢液雖然每次量不大，但濃度較高，排入下水道或野 外環境中，日積月累會造成嚴重二次污染。上述兩種液體的成分復雜且量較小，因此不適用 工廠的大型儀器設備對其進行集中統一治理。目前比較通行的做法是對有毒有害廢液進行 回收，集中后送到專業廢液處理廠進行消納處理，此種方法要花費大量人力、財力，因為處 理相同重量的有毒有害廢液所需要的費用有時比購進新的化學試劑費用還要高。
[0003] 雖然市場上也陸續出現了一些針對上述液體進行處理的裝置，但是這些裝置都有 些共同的缺點：1、在反應中產生的沉淀物單純靠沉淀池自然沉淀，極為耗時：需要靜置兩 個小時以上才能讓反應生成的微小顆粒物沉淀；2、由于反應池、沉淀池、中和池三者通過管 路直接相連，這樣當反應池中的液體進入到沉淀池中時會使沉淀池中的沉淀物上揚通過管 道進入上清液中和池中，因此上清液中和池中最后的排出物中會含有有毒和有害物質的沉 淀物而污染環境，根本起不到處理的作用；3、裝置都是在管路上設置簡單的控制閥進行控 制，因此在反應的過程中根本無法自動控制藥劑的加入量，從而無法控制最后的反應結果， 白白浪費了人力和物力；4、中和池中只有簡單的PH計，當通過PH計發現處理結果不合適 時，由人工去控制加藥量，費時費力；同時，沒法知道中和池中液體量的多少，需要人工不斷 地去看，否則有可能液體漫出中和池。綜上所述，現有的裝置無論從裝置本身的結構還是對 其進行控制方面都有較大的缺點，無法有效地保證最后的處理結果，導致對污水的處理很 不令人滿意。
【發明內容】
[0004] 本發明所要解決的問題是提供一種多功能自動化化學廢液處理設備，它可以將小 批量的化學廢液及時收集后進行徹底的無害化處理，適合于化學實驗室和各地的污染源監 測站廢液的處理，只需一鍵式操作，無需浪費人力。本發明同時公開了此種多功能自動化化 學廢液處理設備的控制方法。
[0005] 本發明一種多功能自動化化學廢液處理設備，它包括定量添加系統、反應系統和 相應配套管路。其中，定量添加系統包括若干蠕動泵、若干試劑瓶、過渡容器、計量泵，反應 系統包括反應容器和中和容器；蠕動泵的一端管子插入試劑瓶中，另一端管子插入反應容 器中，過渡容器一端通過電磁閥與反應容器相連，另一端通過計量泵與中和容器相連，中和 容器通過蠕動泵與試劑瓶相連；中和容器內設置有液位傳感器和PH計，電磁閥設置在中和 容器的下部。
[0006] 本發明處理設備的功能具體實現如下：（一)、蠕動泵按照一定的次序分別將幾個 試劑瓶中的試劑逐次定量(按照一定的配比）地抽取到反應容器中進行混合反應，反應期間 空氣泵向反應容器持續鼓氣以促進反應充分，蠕動泵在單位時間內的吸取試劑量可以根據 需求來調整；（二)、顏色傳感器發出光束到反應容器，通過鑒別顏色變化來判斷藥劑是否完 全反應，可以保證藥劑充分反應而沒有殘留；當藥劑充分反應后顏色傳感器向系統反饋開 啟電磁閥，反應過后生成的含有固體顆粒物的混合液排放到過渡容器中；（三)、過渡容器中 的混合液經計量泵進行定量抽取經過高低兩級精度過濾器過濾后進入中和容器中，當液位 傳感器檢測到液位達到設定值后，PH計向系統反饋所檢測到的PH值，如果PH值達標，即可 開啟電磁閥進行排放，如果PH值不達標，即開啟蠕動泵抽取試劑瓶中的試劑到中和容器中 進行中和反應，在此反應期間空氣泵向中和容器持續鼓氣以促進反應充分，當PH計向系統 反饋所檢測到得PH值達標后即停止中和過程，并開啟電磁閥進行排放。
[0007] 本發明通過在中和容器中增加了液位傳感器，可有效地控制中和容器中液體量的 多少，并同時通過PH計的反饋，及時地對中和容器中的液體進行處理使其達標后進行排 放，既保證了處理結果的安全又提高了處理的效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008] 圖1是本發明化學廢液處理設備的立體圖； 圖2是圖1的主視圖； 圖3是本發明化學廢液處理設備的原理示意圖（圖中箭頭所指為液體流向）； 圖4是本發明的PLC模塊控制圖。
【具體實施方式】
[0009] 從圖1、圖2、圖3可知，本發明一種多功能自動化化學廢液處理設備，它包括定量 添加系統、反應系統和相應配套管路。
[0010] 其中，定量添加系統包括若干蠕動泵、若干試劑瓶、過渡容器6、計量泵7,反應系 統包括反應容器3和中和容器12 ;蠕動泵1-1的一端管子插入試劑瓶2-1中，另一端管子 插入反應容器3中，過渡容器6 -端通過電磁閥5與反應容器3相連，另一端通過計量泵7 與中和容器12相連，中和容器12通過蠕動泵1-2與試劑瓶2-2相連；中和容器12內設置 有液位傳感器14和PH計13,電磁閥15設置在中和容器12的下部。（試劑瓶中裝有待處理 的化學廢液和處理過程中所需的幾種反應試劑和中和試劑，針對不同的實驗室廢液濃度實 現各種反應試劑的定量配比使之反應完全。） 為了保證藥劑與廢水在反應容器3和中和容器12中能夠充分反應，作為本發明的一種 改進方式，反應系統還包括空氣泵16, 一個空氣泵16與反應容器3相連，另一個空氣泵16 與中和容器12相連。這樣在反應期間通過空氣泵16可以向反應容器3、中和容器12持續 鼓氣以促進反應充分。
[0011] 作為本發明的改進方式，反應系統還包括顏色傳感器4,顏色傳感器4設置在反應 容器3的旁邊。顏色傳感器4的作用是通過鑒別反應容器3內液體的顏色變化判斷藥劑是 否完全反應，可以保證藥劑充分反應沒有殘留。
[0012] 作為本發明的改進方式，本發明化學廢液處理設備還包括過濾系統，過濾系統包 括高低兩級精度過濾器10、11，一級過濾器10和二級過濾器11順序連接在計量泵7與中和 容器12之間，通過管道分別與兩者相連，過濾系統可以確保不低于0. 1微米的過濾精度，有 效濾除反應過程中產生的有害顆粒物。兩級過濾器中均采用PP折疊微孔濾膜濾芯，折疊濾 芯過濾面積大，容泥量大，可以將反應過程中產生的固體顆粒物完全濾除，這樣當反應容器 3中的液體通過過渡容器6、計量泵7進入到過濾系統中時，過濾系統能有效地保證混合液 中的沉淀物即小顆粒被吸附在過濾網膜上而不會進入到中和容器12中，因此設備最后的 排出物中不會含有有毒和有害物質的沉淀物，從而進一步保證了最后的處理結果，保護了 生態環境。同時，能夠收集固體顆粒物的濾芯PP材質對人體無害不會產生二次污染。另外， 由于反應中產生的沉淀物可以直接通過過濾系統進行去除，而不是單純靠沉淀池自然靜置 沉淀，大大節約了反應后的等待時間，提1? 了處理的效率。
[0013] 作為本發明的一種改進方式，過濾系統還包括手動球閥9,手動球閥9分別設置在 一級過濾器10、二級過濾器11的兩側。這樣，當過濾器1〇、11出現堵塞需要更換時就關閉 手動球閥開關9,以防更換過濾器時管道中液體流出污染環境。
[0014] 作為本發明的一種改進方式，本發明的過濾系統還包括壓力傳感器8,壓力傳感器 8設置在計量泵7與手動球閥9之間。這樣，當過濾器因收集的沉淀物過多而出現堵塞時壓 力會升高，壓力傳感器8檢測到系統壓力上升到設定值時會反饋給電氣系統，然后系統提 示更換濾芯。
[0015] 作為本發明的一種改進方式，本發明化學廢液處理設備還包括電氣控制系統，可 自動監測設備的運行情況；蠕動泵1、顏色傳感器4、液位傳感器14、PH計13、壓力傳感器8、 計量泵7、空氣泵16、電磁閥5和15均通過控制線與PLC控制模塊連接，PLC控制模塊將處 理信號和數據傳輸到觸摸屏面板上，實現一鍵式處理；PLC控制模塊接收顏色傳感器4、壓 力傳感器8、液位傳感器14、PH計13所反饋的檢測信號，并根據系統程序進行分析控制，同 時，PLC控制模塊根據系統程序對計量泵7、蠕動泵1、空氣泵16、電磁閥5和15進行控制 (如圖4所示)。
[0016] 本發明化學廢液處理設備的控制方法為：（一)、蠕動泵1-1按照一定的次序分別 將幾個試劑瓶2-1中的試劑逐次定量(按照一定的配比)地抽取到反應容器3中進行混合反 應，反應期間空氣泵16向反應容器3持續鼓氣以促進反應充分，蠕動泵1在單位時間內的 吸取試劑量可以根據需求來調整；（二)、顏色傳感器4發出光束到反應容器3,通過鑒別顏 色變化來判斷藥劑是否完全反應，可以保證藥劑充分反應而沒有殘留；當藥劑充分反應后 顏色傳感器4向系統反饋開啟電磁閥5,反應過后生成的含有固體顆粒物的混合液排放到 過渡容器6中；（三)、過渡容器6中的混合液經計量泵7進行定量抽取經過高低兩級精度過 濾器1〇、11過濾后進入中和容器12中，當液位傳感器14檢測到液位達到設定值后，PH計 13向系統反饋所檢測到的PH值，如果PH值達標，即可開啟電磁閥15進行排放，如果PH值 不達標，即開啟蠕動泵1-2抽取試劑瓶2-2中的試劑到中和容器12中進行中和反應，在此 反應期間空氣泵16向中和容器12持續鼓氣以促進反應充分，當PH計13向系統反饋所檢 測到的PH值達標后即停止中和過程，并開啟電磁閥15進行排放。
[0017] 具體地說：本發明化學廢液處理設備的控制由PLC控制模塊實現自動化運行，系 統由觸摸屏面板設置運行參數，并啟動運行，系統按照預裝步驟及設定參數運行：PLC根據 程序設定按步驟打開開關量控制中間繼電器線圈通電，中間繼電器動作，使蠕動泵得電工 作，進行注入藥劑動作，根據面板設置的參數，控制運行時間從而斷電；PLC在藥劑注入步 驟完成后打開開關量控制中間繼電器線圈通電，中間繼電器動作，空氣泵動作，進行攪拌處 理，根據預設工作時間，PLC控制開關時間；待藥劑注入步驟完成后，顏色傳感器將檢測值 反饋至PLC，PLC根據反饋值確定是否反應完成，進行下一步處理，若沒完成，繼續注入藥 齊U ;若反應完成，PLC控制電磁閥打開，液體從反應容器進入過渡容器中，根據預設工作時 間，PLC控制開關時間；PLC待電磁閥關閉后打開開關量控制中間繼電器線圈通電，中間繼 電器動作，計量泵動作，液體從過渡容器到過濾系統進行液體過濾處理，根據預設工作時 間，PLC控制開關時間；過濾器入口的壓力傳感器檢測到系統壓力上升到設定值時反饋至 PLC，PLC根據反饋值確定管道壓力是否達到設定警告值，停止計量泵工作，并提醒更換過濾 器濾芯；中和容器內的液位傳感器將檢測到的液位值反饋至PLC，PLC根據反饋確定液位是 否達到設定值，達到設定值，PH檢測儀將PH值反饋給PLC，PLC根據反饋值確定中和步驟是 否已完成，PH值是否達到要求，若沒達到要求，即開啟蠕動泵1-2抽取試劑瓶2-2中的試劑 到中和容器12中進行中和反應，若達到要求程序進行下一步處理即開啟電磁閥15進行排 放；在運行過程中，系統安裝了各類狀態檢測原件(包括液位傳感器14等)，各個狀態通過 4~20mA反饋至PLC，PLC根據反饋值與預設值進行對比計算，判斷是否進入下一步進程或者 重復上一步。其中，五臺蠕動泵分別對應五個試劑瓶，左邊起第一個試劑瓶里裝的是待處理 的化學廢液，后面幾個試劑瓶裝的依次是稀釋劑，還原劑，沉淀劑和中和劑，抽取順序就是 先抽取待處理的廢液和稀釋劑混合，然后抽取還原劑，混合反應30秒，再抽取沉淀劑，混合 反應30秒生成沉淀，這三個步驟是在反應池進行的，在整個反應過程中空氣泵一直在鼓氣 以促進混合，顏色傳感器一直在檢測顏色變化。
[0018] 本發明設備的優點是：1、通過集成式蠕動泵來實現各種反應試劑的定量配比，力口 藥反應時間通過蠕動泵的轉速調配和顏色傳感器來確定；2、通過PP折疊微孔濾膜來實現 將反應過程中污染物顆粒進行有效過濾，收集固體顆粒物；3、通過壓力傳感器控制計量泵 的流速大小來控制多重化學廢液處理設備的處理效率；4、通過PH傳感器來監控中和容器 中液體的PH值，確定中和反應是否完全，以保證達標排放；5、通過PLC控制模塊控制系統運 行，觸摸屏模塊和檢測報警系統來實現各種廢液的一鍵式操控。
[0019] 因此，本發明能快速、有效地處理含有有害金屬離子的多種化學廢液，實現了處理 過程各階段的全程自動化檢測和監控(計量泵出口壓力的檢測，中和容器PH值檢測)，對反 應過程中的意外情況可以做出預警（中和容器溢滿報警)，對整個設備的過程進行自動化控 制。本發明設備可以處理的廢液范圍較寬，只要涉及到反應過程中需要加多種試劑來生成 金屬離子沉淀以達到處理目的的廢液均可使用本設備。
【權利要求】
1. 一種多功能自動化化學廢液處理設備，其特征在于：它包括定量添加系統、反應系 統和相應配套管路。
2. 根據權利要求1所述的化學廢液處理設備，其特征在于：定量添加系統包括若干蠕 動泵、若干試劑瓶、過渡容器（6)、計量泵（7)，反應系統包括反應容器（3)和中和容器（12); 蠕動泵（1-1)的一端管子插入試劑瓶（2-1)中，另一端管子插入反應容器（3)中，過渡容器 (6) -端通過電磁閥（5)與反應容器（3)相連，另一端通過計量泵（7)與中和容器（12)相 連，中和容器（12)通過蠕動泵（1-2)與試劑瓶（2-2)相連；中和容器（12)內設置有液位傳 感器（14)和PH計（13)，電磁閥（15)設置在中和容器（12)的下部。
3. 根據權利要求2所述的化學廢液處理設備，其特征在于：反應系統還包括空氣泵 (16)，一個空氣泵（16)與反應容器（3)相連，另一個空氣泵（16)與中和容器（12)相連。
4. 根據權利要求3所述的化學廢液處理設備，其特征在于：反應系統還包括顏色傳感 器（4)，顏色傳感器（4)設置在反應容器（3)的旁邊。
5. 根據權利要求1-4任一權利要求所述的化學廢液處理設備，其特征在于：化學廢液 處理設備還包括過濾系統，過濾系統包括高低兩級精度過濾器（1〇、11)，一級過濾器（10) 和二級過濾器（11)順序連接在計量泵（7)與中和容器（12)之間，通過管道分別與兩者相 連，過濾系統可以確保不低于0. 1微米的過濾精度，有效濾除反應過程中產生的有害顆粒 物。
6. 根據權利要求5所述的化學廢液處理設備，其特征在于：過濾系統還包括手動球閥 (9)，手動球閥（9)分別設置在一級過濾器（10)、二級過濾器（11)的兩側，當過濾器出現堵 塞需要更換時，首先關閉手動球閥以免管道內液體外流。
7. 根據權利要求5或6所述的化學廢液處理設備，其特征在于：過濾系統還包括壓力 傳感器（8)，壓力傳感器（8)設置在計量泵（7)與手動球閥（9)之間。
8. 根據權利要求7所述的化學廢液處理設備，其特征在于：化學廢液處理設備還包 括電氣控制系統，可自動監測設備的運行情況；蠕動泵（1)、顏色傳感器（4)、液位傳感器 (14)、PH計（13)、壓力傳感器（8)、計量泵（7)、空氣泵（16)、電磁閥（5和15)均通過控制線 與PLC控制模塊連接，PLC控制模塊將處理信號和數據傳輸到觸摸屏面板上，實現一鍵式處 理；PLC控制模塊接收顏色傳感器（4)、壓力傳感器（8)、液位傳感器（14)、PH計（13)所反 饋的檢測信號，并根據系統程序進行分析控制，同時，PLC控制模塊根據系統程序對計量泵 (7) 、蠕動泵（1)、空氣泵（16)、電磁閥（5和15)進行控制。
9. 上述權利要求1-8所述化學廢液處理設備的控制方法，其特征在于：（一)、蠕動泵 1-1按照一定的次序分別將幾個試劑瓶2-1中的試劑逐次定量(按照一定的配比)地抽取到 反應容器3中進行混合反應，反應期間空氣泵16向反應容器3持續鼓氣以促進反應充分， 蠕動泵1在單位時間內的吸取試劑量可以根據需求來調整；(二)、顏色傳感器4發出光束到 反應容器3,通過鑒別顏色變化來判斷藥劑是否完全反應，可以保證藥劑充分反應而沒有殘 留；當藥劑充分反應后顏色傳感器4向系統反饋開啟電磁閥5,反應過后生成的含有固體顆 粒物的混合液排放到過渡容器6中；（三)、過渡容器6中的混合液經計量泵7進行定量抽取 經過高低兩級精度過濾器10、11過濾后進入中和容器12中，當液位傳感器14檢測到液位 達到設定值后，PH計13向系統反饋所檢測到的PH值，如果PH值達標，即可開啟電磁閥15 進行排放，如果PH值不達標，即開啟蠕動泵1-2抽取試劑瓶2-2中的試劑到中和容器12中 進行中和反應，在此反應期間空氣泵16向中和容器12持續鼓氣以促進反應充分，當PH計 13向系統反饋所檢測到得PH值達標后即停止中和過程，并開啟電磁閥15進行排放。
10.根據權利要求9所述的控制方法，其特征在于：化學廢液處理設備的控制由PLC 控制模塊實現自動化運行，系統由觸摸屏面板設置運行參數，并啟動運行，系統按照預裝步 驟及設定參數運行：PLC根據程序設定按步驟打開開關量控制中間繼電器線圈通電，中間 繼電器動作，使蠕動泵得電工作，進行注入藥劑動作，根據面板設置的參數，控制運行時間 從而斷電；PLC在藥劑注入步驟完成后打開開關量控制中間繼電器線圈通電，中間繼電器 動作，空氣泵動作，進行攪拌處理，根據預設工作時間，PLC控制開關時間；待藥劑注入步驟 完成后，顏色傳感器將檢測值反饋至PLC，PLC根據反饋值確定是否反應完成，進行下一步 處理，若沒完成，繼續注入藥劑；若反應完成，PLC控制電磁閥打開，液體從反應容器進入過 渡容器中，根據預設工作時間，PLC控制開關時間；PLC待電磁閥關閉后打開開關量控制中 間繼電器線圈通電，中間繼電器動作，計量泵動作，液體從過渡容器到過濾系統進行液體過 濾處理，根據預設工作時間，PLC控制開關時間；過濾器入口的壓力傳感器檢測到系統壓力 上升到設定值時反饋至PLC，PLC根據反饋值確定管道壓力是否達到設定警告值，停止計量 泵工作，并提醒更換過濾器濾芯；中和容器內的液位傳感器將檢測到的液位值反饋至PLC， PLC根據反饋確定液位是否達到設定值，達到設定值，PH檢測儀將PH值反饋給PLC，PLC根 據反饋值確定中和步驟是否已完成，PH值是否達到要求，若沒達到要求，即開啟蠕動泵1-2 抽取試劑瓶2-2中的試劑到中和容器12中進行中和反應，若達到要求程序進行下一步處理 即開啟電磁閥15進行排放；在運行過程中，系統安裝了各類狀態檢測原件(包括液位傳感 器14等)，各個狀態通過4~20mA反饋至PLC，PLC根據反饋值與預設值進行對比計算，判斷 是否進入下一步進程或者重復上一步。
【文檔編號】C02F9/04GK104211216SQ201410427903
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月28日 優先權日:2014年8月28日
【發明者】王慎, 儲岳海, 何金保, 丁磊, 張娟, 儲岳喜, 巫忱誠, 陳龍 申請人:馬鞍山市桓泰環保設備有限公司