化學(xué)實驗室廢水處理

化學(xué)實驗室廢水危害很大,國家對自主研發(fā)的投入加大，和各類研發(fā)機構(gòu)的興起。我國研發(fā)型實驗室激增,科研的進行,化學(xué)實驗室廢水日益增多,很多實驗室對廢水不加任何處理就排入下水道,因?qū)嶒瀼U水的成分相當復(fù)雜,含有較多的酸、堿、、六價鉻、砷化物、酚、苯等有毒有害的物質(zhì),直接排放對人們的生活用水和居住環(huán)境勢必造成污染,尋找一種經(jīng)濟、高效、節(jié)能、環(huán)保,適用的化學(xué)實驗室廢水處理工藝已經(jīng)刻不容緩。

隨著人們對生活環(huán)境的要求越來越高,人類保護環(huán)境的意識越來越強,國家環(huán)?？偩职l(fā)出通知,要求自2005年元月l日起,對科研、監(jiān)測(檢測) 、試驗等實驗室、化驗室、試驗場按照污染源進行管理,納入環(huán)境監(jiān)管范圍。作為化學(xué)工作者,我們有必要在保護環(huán)境的具體行動中,體現(xiàn)科研道德作風,做出具體表率。 

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化學(xué)實驗室廢水的產(chǎn)生和狀況 

1. 1 化學(xué)實驗室廢水的產(chǎn)生 

化學(xué)實驗室廢水的產(chǎn)生,主要來自高?；瘜W(xué)實驗和科研實驗,實驗廢水量的不確定性、多變性、復(fù)雜性是其自身的特點,實驗廢水分為高濃度和低濃度的廢水,高濃度廢水主要是標簽脫落后的不明潮解試劑,失效的液態(tài)試劑,科研和實驗中的衍生物及副產(chǎn)品,劇品實驗后的洗滌水,高濃度廢水對環(huán)境污染嚴重,應(yīng)當引起人們的足夠重視,低濃度廢水主要是化學(xué)實驗器皿的洗滌水,一般酸、堿、鹽的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物,低毒的化學(xué)廢試液和實驗用水。

1. 2 化學(xué)實驗室廢水的狀況 

據(jù)化學(xué)實驗室廢水的主要成分,可分為無機廢水、有機廢水和綜合廢水。無機廢水主要含有重金屬的汞、鉛、鉻及砷化物、氟化物等,有機廢水主要含有酚、苯、硝基化合物、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯等致癌物質(zhì),綜合廢水是指廢水中既含有機污染物,又含無機污染物,并且兩者含量都很大。大多數(shù)實驗廢水是綜合廢水,處理這些廢水,要因水而宜。 

化學(xué)實驗室使用的試劑和藥品,少則近百種,多則上千種。目前我校開設(shè)有多門實驗課,實驗內(nèi)容包括物質(zhì)性質(zhì)驗證實驗、定量分析實驗、有機合成實驗和有機物提取實驗等,所用化學(xué)試劑包括常見酸、堿、重金屬鹽和酚及其它有機物等,其中大多數(shù)都能對環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染,許多試劑及其反應(yīng)廢棄物如各種酸堿、重金屬鹽及有機物等對環(huán)境和人體健康是有害的。它們之中有些可以在環(huán)境中長期存在,很難降解;有些通過食物鏈富集進入人體而造成毒害作用;有些甚至在降解的過程中又造成了二次污染[ 1 ] 。 

2. 1. 酸、堿廢液 

酸、堿廢液在化學(xué)實驗室內(nèi)zui常見。一般的清洗玻璃器皿的廢液,因經(jīng)大量水洗涮,濃度極小,故可直接排放。濃度較高的酸堿廢液,平時分開貯存,定期混合再中處理,做到以廢治廢,使其PH值在6. 5—8. 5之間,達到排放標準。 

 2. 2. 汞及含汞廢液[ 2 ] 

如打碎溫度計,或極譜分析操作失誤等,必須及時清除散裝的汞,用滴管、棉花或用在的酸性溶液中浸過的薄銅片、粗銅絲收集于燒杯中,用水覆蓋。散落于地面難以收集的微小汞珠,應(yīng)盡快撒上硫磺粉,使其化合成毒性較小的硫化汞后清除干凈;或噴上20%三氯化鐵的水溶液,干后再清除干凈。含汞溶液包括有機汞和無機汞,有機汞的廢液中加入適當?shù)难趸瘎┓纸鉃闊o機汞,無機汞的廢液調(diào)節(jié)PH為8 - 10,因硫化汞溶度積很小,為4×10- 53。因此,常用H2 S、Na2 S、NaHS、 (NH4 )S作為藥劑來沉淀汞, Hg+ 、Hg2 + 離子轉(zhuǎn)化為難溶的Hg2 S和HgS沉淀,由于汞有劇毒,濾液用活性碳處理后再過濾排放。 

2. 3. 含鉻廢液的處理[ 3 ] 

含鉻廢液主要來源是氧化廢水、電鍍廢水、鉻酸洗液及制備有機化合物等,一般這種廢液中含有鉻( Ⅲ)和鉻( Ⅵ)兩種價態(tài)的重金屬,毒性較大?？梢韵蚝t廢液中加入還原劑,如硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉、二氧化硫、水合肼或者廢鐵屑,在酸性條件下將Cr ( Ⅵ)還原為Cr ( Ⅲ) ,然后加堿如NaOH、Ca(OH) 2、Na2CO3 等,調(diào)節(jié)pH值,使Cr ( Ⅲ)形成低毒的Cr (OH) 3 沉淀,清液可排放,沉淀經(jīng)脫水干燥后或綜合利用,或用焙燒法處理,使其與煤渣或煤粉一起焙燒,處理后的鉻渣可填埋。 

2. 4. 含氰廢液的處理[ 4 ] 

含氰廢液主要來自于電鍍實驗和冶金實驗,低濃度的廢液可以加入NaOH調(diào)節(jié)PH值至10以上,再加入HClO (約3% ) ,充分攪拌,使CN-被氧化分解,使有毒的CN- 變成無毒的CO2 和N2。 

NaCN +NaOH +HClO =NaCNO +NaCl +H2O 

2NaCNO + 2HClO = 2CO2 ↑ + N2 ↑ + H2 ↑ +2NaCl 含廢液一定不能與酸混合,以免生成劇毒的HCN氣體而造成中毒。 

2. 5. 含銀廢液的處理

化學(xué)實驗室的含銀廢液主要來自銀量分析法和銀鏡反應(yīng)和電鍍等, 主要以AgNO3 和Ag(NH3)2+ 等形式存在?；厥浙y的方法很多,我們通過實驗篩選出了操作簡便、回收銀純度高的方法。在廢液中通過HCl調(diào)節(jié)PH值,加NaCl沉淀,得到 的白色固體用硝酸洗滌后過濾回收。 

2. 6. 含磷廢液的處理 

含磷廢液主要來源于電鍍、表面活性劑實驗及清洗廢液。污染嚴重、殘留時間長,不易降解,對人體健康造成極大危害且難以處理。累托石[ 5 ]是一種由類云母層和類蒙皂石層形成規(guī)則間層的粘土礦物,遇水膨脹崩解、水中粒度一般為1 - 2μm,累托石具有較大的親水表面,在水溶液中顯示出良好的親水性、分散性和膨脹性,含磷廢液用累托石進行吸附,達到排放標準。同時累托石可沖洗后再生利用。 

2. 7. 芳烴硝化廢水的處理 

芳烴硝化廢水主要來源于芳基硝化實驗,芳基硝化實驗一般采用的是混酸硝化方法,過程中產(chǎn)生的污染物主要包括2 - 硝基酚、4 - 硝基酚、4. 6 -二硝基甲酚、2. 4 - 二硝基酚、2. 6 - 二硝基甲苯、2.6 - 二硝基甲酚和硝基苯等數(shù)十種污染物,毒性大,處理難。廢水呈深醬色,氣味難聞,含酚濃度高達0. 004mg/L 以上, COD 達1100mg/L,屬于高濃度有機廢水,實驗室處理包括活性炭、磺化煤等吸附法,絡(luò)和萃取劑萃取法和化學(xué)氧化法等,特別是吸附法處理硝基廢水具有工藝流程短,操作簡單,處理效率高的特點,適合實驗室操作。 

2. 8. 含胺類有機廢液的處理 

含胺類有機廢液主要來自于染(顏) 料中間體,藥物中間體等實驗。用絡(luò)合萃取法[ 6 ]對含胺類有機廢液進行萃取,具有相當高的COD去除率,廢水的各項指標均達到了實驗室排放要求,并且工藝簡單,設(shè)備投資少,運行成本低、操作方便。

2. 9. 高濃度有機廢液的處理 

高濃度有機廢水主要來自對天然植物、動物的沖洗、粉碎、提取有效成分等工序,還有部分來自于失效的有機試劑,具有有機物濃度高, SS高, pH值低,水質(zhì)變化大等特點。采用以水解酸化+接觸氧化[ 7 ]為主體的生化處理工藝,不僅能有效去除水中有機物、懸浮物,而且運行可靠,處理費用低,處理效果好,出水水質(zhì)滿足要求。 

小結(jié) 

廢水處理,實質(zhì)上就是采用各種手段和技術(shù),將廢水中的污染物分離出來或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物,從而使廢水得到凈化,達到國家下水道(CJl8 - 86) 排放標準。每種廢水處理方法都是一種單元操作,由于高?；瘜W(xué)實驗室廢水污染物是多種多樣的,不可能預(yù)期只用一種方法就能把所有污染物去除殆盡,因此處理廢水往往需要幾種方法組合,綜合作用,才能取得較好的處理效果。目前國內(nèi)外有許多處理方法,如混凝沉淀法、半透膜法、反滲透法等,我們在實際應(yīng)用中,要從經(jīng)濟性、安全性和處理效果入手,以zui少的投資處理獲得zui大的環(huán)境效益,致力于廢水污染治理,保護環(huán)境。 

目前, 高校實驗室廢液污染問題已引起了廣泛關(guān)注, 然而在廢液處理方法上卻遠沒有達成共識。因此,如何有效的減少廢液排放以及對廢液進行系統(tǒng)分類和妥善處理已成為環(huán)保領(lǐng)域一個新的熱點, 各單位和部門應(yīng)加強協(xié)作, 增強環(huán)保意識, *解決實驗室廢液污染問題, 杜絕實驗室成為新的污染源。

項目背景 1.1項目概況 中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院實驗樓每天產(chǎn)生的廢水包括清洗污水、實驗過程產(chǎn)生的污水等；由于該實驗樓所排出的廢水COD、BOD、SS及大腸桿菌類的細菌等水質(zhì)指標都超出了廣東省水污染物排放限值中的一級排放標準，為了保護其周圍的水體環(huán)境，受該研究院的委托，華南環(huán)境科學(xué)研究所環(huán)境工程研究設(shè)計中心承擔了該廢水處理工程方案設(shè)計工作。 1.2編制目的、依據(jù)、原則和范圍 1.2.1編制目的 對廢水處理站工藝單體進行詳細優(yōu)化設(shè)計，并提出主要設(shè)備材料表，據(jù)此編制投資估算。 1.2.2編制依據(jù) 1．參考同類型的實驗樓廢水水質(zhì)水量資料； 2．廢水處理后的出水指標按《廣東省水污染物排放限值》（DB44/26-2001）中一級標準執(zhí)行； 3．工程設(shè)計執(zhí)行《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GBJ14-87）； 4．《給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GBJ69-84)； 5．《給水排水構(gòu)筑物施工及驗收規(guī)范》(GBJ141-90)； 6.本中心多年來從事同類型廢水治理工程的設(shè)計與施工的成功經(jīng)驗。 1.2.3編制原則 1.生產(chǎn)建設(shè)總體規(guī)劃的指導(dǎo)下，通過廢水綜合治理工程的建設(shè)達到保護環(huán)境、保護水資源、保持企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目的。 2.采取近遠期結(jié)合的方針，充分發(fā)揮建設(shè)項目的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。 3.選擇*、技術(shù)經(jīng)濟合理的處理工藝技術(shù)，為工程方案的盡早實施，為廢水處理廠的建設(shè)和運行創(chuàng)造良好的條件。 4.采用高效節(jié)能，簡便易行的處理工藝，降低工程投資和運行費用。 5.設(shè)備選型做到合理、可靠、*。 6.按現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定進行投資估算和經(jīng)濟分析。 1.2.4編制范圍 本設(shè)計編制范圍為廢水處理站內(nèi)全部建、構(gòu)筑物及配套工程。 1.對廢水處理站處理工藝進行優(yōu)化組合和經(jīng)濟技術(shù)比較；確定經(jīng)濟、可行、合理的工藝技術(shù)方案。 2.對推薦方案進行工藝、建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、機械和自控等分析評價，提出處理站定員、節(jié)能等方面說明。 2．工程目標 2.1工程范圍 本工程的范圍為廢水處理站內(nèi)工程系統(tǒng)。 2.2建設(shè)目標 廢水處理站的設(shè)計采用*的技術(shù)和設(shè)備、方便的管理設(shè)施，使水污染降到zui小程度，同時做到投資合理，運行費用省，維護管理方便。 2.3廢水水量、水質(zhì)及處理目標 2.3.1廢水水量 根據(jù)提供的資料，該實驗樓的廢水量為Q=24m3/d，本設(shè)計方案的水量按1.0m3/h，運行時間按24小時計算。 2.3.2廢水水質(zhì) 廢水中主要污染物指標有大腸桿菌類、pH、CODcr、BOD5等，根據(jù)提供的水質(zhì)及參考類似廢水水質(zhì)，本處理工程進水水質(zhì)指標如下： CODcr≤650mg/L BOD5：≤230mg/L SS ≤200mg/L 氨氮≤ 25mg/L 動植物油≤20mg/l 硝基苯類≤20mg/l 2.3.3廢水排放水質(zhì)目標 廢水處理站出水排放應(yīng)執(zhí)行《廣東省水污染物排放限值》（DB44/26-2001）的第二時段一級標準,出水水質(zhì)指標達到以下標準： CODcr≤90mg/L BOD5：≤20mg/L SS ≤60mg/L 氨氮≤ 10mg/L 動植物油≤10mg/l 硝基苯類≤2mg/l 大腸桿菌類 ：500個/L 2.3.4污泥處理目標 污水處理站二沉池所產(chǎn)污泥將經(jīng)過污泥泵回流到酸化池和好氧池處置。 3．處理工藝 3.1工藝的選擇 對本項目此類廢水的處理，我單位經(jīng)過多年的研究和工程實踐，已掌握了一條行之有效的途徑，即先通過水解酸化處理，靠厭氧微生物長時間地生化作用，先將大分子的長鏈打斷，變成較小分子量的有機物，再經(jīng)充足的曝氣，由好氧微生物將其降解至既定的濃度。以確保出水達到排放標準。 3.2工藝流程及說明 工藝流程圖如下所示： 實驗樓廢水 格柵 調(diào)節(jié)池 酸化池 鼓風機房 接觸氧化池 　　 二沉池 污泥 加氯間 　　　　　　　　　　　　消毒池 達標排放 流程說明： 實驗樓排出的廢水由于含有其它一些較大的漂浮物，因此要預(yù)先通過格柵的處 

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