化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水處理研究與探索

禹羨

摘要：本文對化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的廢水來源、類別進(jìn)行分析，簡述了常見廢水的處理方法，提出了本校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水處理的設(shè)計(jì)方案，并對廢水處理效益進(jìn)行了分析，提出了改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：廢水來源；廢水類別；廢水處理方法

在化工分析專業(yè)教學(xué)中，化工分析實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)是教學(xué)工作的重要組成部分，而在技工院校中，技能訓(xùn)練尤其重要，實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)所占比例在60%以上，由此產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)室廢水量值較大，成分復(fù)雜，常含有有毒、有腐蝕、甚至強(qiáng)致癌，而化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境監(jiān)管又相對比較薄弱，大量未經(jīng)處理或稍加處理的廢水直接通過生活污水系統(tǒng)排放到環(huán)境中，造成水體污染，對環(huán)境造成的危害相當(dāng)嚴(yán)重，直接危害到人類生產(chǎn)和生活健康，直接排放廢水的做法也與綠色教學(xué)的理念不符，不利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識和良好的職業(yè)素養(yǎng)。

為了減少對環(huán)境的污染，加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)室的廢水排放管理，促進(jìn)對學(xué)生環(huán)保意識和職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，實(shí)施綠色化學(xué)分析教學(xué)，研究實(shí)驗(yàn)室廢水處理的防治對策，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，顯得尤其重要和緊迫。

一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水的來源、類別

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水的來源主要有三個(gè)方面，第一是各類無機(jī)、有機(jī)、生化實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)廢水，第二是各類實(shí)驗(yàn)剩余的、過期的廢棄試劑，第三是用于洗滌、處理各類儀器、設(shè)備的洗滌劑及洗滌水。其中實(shí)驗(yàn)廢水和廢棄試劑的成分相對比較明確，但是一般濃度都比較高，實(shí)驗(yàn)室通常會做簡單處理再排放，或者集中存儲量到一定量后統(tǒng)一處理，而洗滌劑和洗滌水因使用量較大，且大部分處于流動狀態(tài)，直接排放的情況比較常見。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的廢水按照其主要成分和特點(diǎn)，可以分為無機(jī)廢水、有機(jī)廢水、生化廢水三大類。無機(jī)廢水主要成分為各類酸、堿廢水、含氰化物、硫化物、鹵素離子、重金屬離子的廢水；有機(jī)廢水主要為含常用有機(jī)溶劑、含酚、脂類、表面活性劑、有機(jī)酸、有機(jī)洗滌劑、有機(jī)磷化合物等成分的廢水；生化廢水主要為含有有毒病原體的培養(yǎng)液、及生化實(shí)驗(yàn)儀器沖刷廢水。

二、常見廢水的處理方法研究

實(shí)驗(yàn)室廢水由于其成分復(fù)雜，間歇性較強(qiáng)，且與每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)研究方向有關(guān)，所以方法不盡相同，綜合各類常見實(shí)驗(yàn)，幾種常見廢水的處理方法主要有以下幾種：

（一）酸、堿廢水的處理

酸、堿廢水的主要處理方法為中和法。在處理酸、堿廢水時(shí)要區(qū)別成分簡單的實(shí)驗(yàn)酸、堿廢水，含重金屬等其他離子的實(shí)驗(yàn)酸、堿廢水、廢試劑、以及洗滌后酸、堿廢水，分別存放，定期混合中和，使溶液的PH值達(dá)到68后直接排放。可采用互混中和，試劑中和兩種方式?；セ熘泻椭傅氖牵梢岳靡欢〞r(shí)間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的酸性廢水和堿性廢水互相中和；試劑中和指的往酸性或者堿性廢水中投入中和劑，比如酸性廢水可投入石灰、石灰石、苛性鈉、蘇打等中和劑，堿性廢水中可投入鹽酸、或酸性氣體如CO2、SO2。如果廢水中另含的其他離子，需根據(jù)離子種類另行處理。

（二）含貴、重金屬廢水的處理

含貴重金屬離子廢水可用化學(xué)沉淀法、萃取法、電解法、生物絮凝法等方法處理。其中化學(xué)沉淀法在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件下比較容易操作。含Ag的廢液，可加入Na2S生成Ag2S沉淀，含Hg、Zn、Cu、Pb、Cd、Mn等貴重金屬的廢液，可先調(diào)節(jié)PH值為810，再加入Na2S生成相應(yīng)的硫化物沉淀。

含濃度較低六價(jià)鉻的廢液，可用鋇鹽沉淀法；含濃度較高六價(jià)鉻廢洗液可用化學(xué)法、電解法、離子交換法、膜分離法、吸附法、生物法和黃原酸酯法等。其中化學(xué)法是比較常用的方法，先將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，再用氫氧化物調(diào)節(jié)PH值至堿性，生成氫氧化鉻沉淀后分離；生物法可利用硫酸鹽還原菌為生物絮凝劑進(jìn)行沉淀分離，處理效果較好；黃原酸酯法是目前國內(nèi)正在研究的一種方法之一，將甘蔗渣引入黃原酸酯基團(tuán)職稱纖維素黃原酸酯，以它為沉淀劑，在堿性條件下，可將還原后的三價(jià)鉻沉淀，成本大幅度降低，處理效果可達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

含鉛廢水的處理方法主要有物理處理法、化學(xué)處理法。物理處理法可用吸附法、離子交換法和膜分離法，如用海泡石去除鉛離子，膨潤土吸附劑處理含鉛廢水，沸石處理，或者用離子交換膜電滲析法處理等，其中膨潤土因?yàn)槠淞己玫奈叫阅芎碗x子交換性能，且來源廣泛，價(jià)格低廉，實(shí)際應(yīng)用效益較好?；瘜W(xué)處理法可用化學(xué)沉淀和電解法，選擇合適的絮凝劑，比如明礬，在200mg/L500mg/L之間，PH為6時(shí)，鉛的去除率最高。

（三）含砷化物、氰化物、硫化物等成分廢水的處理

含砷化物的廢液可加入Na2S沉淀，在PH值在34之間時(shí)，生成As2S3沉淀進(jìn)行分離，含氰化物、硫化物的廢水一般用氧化還原法，含氰化物的廢液可在PH值為8.511時(shí)，加入氫氧化物沉淀，含硫化物的廢液可加入雙氧水氧化為無害物質(zhì)后，調(diào)節(jié)酸堿度至中性，排放。

（四）有機(jī)廢液的處理

廢棄有機(jī)溶劑的處理一般采用活性炭吸附，COD去除率可到到93%，對于高濃度的有機(jī)廢液的處理應(yīng)先采用萃取法，將水與有機(jī)物進(jìn)行分離，再選擇空曠的室外安全處焚燒。對于可回收的有機(jī)廢液，則應(yīng)采用蒸餾的方法進(jìn)行分離提純后再利用。低濃度酚廢液，可加入NaClO或漂白粉將其氧化成CO2和水，消除其毒性，高濃度酚廢液則應(yīng)采用萃取與反萃取的方法，重蒸餾后回收利用。

（五）含有毒病原體的微生物廢液的處理

對于含有毒病原體的微生物廢液應(yīng)根據(jù)病菌和細(xì)菌的種類進(jìn)行消毒，可采用高溫高壓的方法，或者使用化學(xué)消毒劑，如過氧化物消毒劑、含氯消毒劑、醛類消毒劑等。

（六）各類洗滌水廢液的處理

各類洗滌水廢液的處理應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的給排水方式，設(shè)計(jì)安裝儲存容器或者儲槽，根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況甄別能否直接排放，再根據(jù)廢水成分處理。

三、我?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室的廢水處理方案設(shè)計(jì)

我校主要專業(yè)方向?yàn)榛し治雠c食品分析，5個(gè)年級在校生約為400人，按照每年200個(gè)工作日計(jì)算，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)天數(shù)為120天左右，每天要求學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)46次，按照每個(gè)實(shí)驗(yàn)約產(chǎn)生50ml計(jì)算，洗滌水不計(jì)算在內(nèi)，每年約產(chǎn)生400×120×6×0.05共計(jì)14.4t/年的廢液。這些廢液如果直接排放至生活污水，對當(dāng)?shù)氐乃w質(zhì)量的影響是非常嚴(yán)重的。但是由于實(shí)驗(yàn)室廢水的產(chǎn)生存在間歇性和復(fù)雜性，并不便于交由廢水處理公司處理。

根據(jù)學(xué)校教學(xué)的教學(xué)情況，教學(xué)計(jì)劃中包含滴定分析和儀器分析兩個(gè)主要組成部分，且以無機(jī)分析為主，形成的主要廢水為含酸、堿的廢液、含鉻、銀、汞、錳等成分廢液、含氰化物、硫化物的廢液、少量的廢棄有機(jī)溶劑、少量微生物廢水、以及各類實(shí)驗(yàn)洗滌廢水。實(shí)驗(yàn)廢水及廢棄試劑，應(yīng)按照實(shí)驗(yàn)類別進(jìn)行收集和管理，標(biāo)注好廢水的種類、主要成分及濃度，收集日期，存儲容器應(yīng)根據(jù)廢水的類別選擇，并儲存在固定的場所，定期處理。設(shè)計(jì)處理方法如下：

1）酸、堿滴定產(chǎn)生的廢液可采用互混的方式中和，含重金屬的廢液應(yīng)在調(diào)節(jié)PH值后根據(jù)重金屬的類別分開存儲，避免交叉互混，造成分離困難，再選擇合適的方法處理。

2）根據(jù)學(xué)校實(shí)際條件，濃度較低的重金屬廢液采取Na2S沉淀法較合適，廢鉻洗液應(yīng)先將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻后再用氫氧化物沉淀。

3）含氰化物的廢液適合選用氫氧化物沉淀，含硫化物的廢液適合選用雙氧水進(jìn)行氧化還原處理。

4）因有機(jī)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用較少，有機(jī)廢液的量較少，廢棄有機(jī)溶劑可集中儲存到一定量后設(shè)計(jì)為蒸餾實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，回收再利用，既可以處理廢液，又起到了教學(xué)的作用。

5）少量的微生物廢水，可選用過氧化物消毒劑進(jìn)行消毒，成本較低，且不會造成二次污染。

6）各類實(shí)驗(yàn)用洗滌水的處理是比較容易被忽略的部分。因其量較大，不易儲存，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)類別選擇性存儲，要求學(xué)生在進(jìn)行一次清洗時(shí)在固定位置清洗，收集一次清洗廢水，到一定量后再集中處理，二次清洗用水可視實(shí)際情況選擇性存儲或者排放。新建實(shí)驗(yàn)室時(shí)，應(yīng)合理設(shè)計(jì)給排水，設(shè)計(jì)安裝過濾槽或者儲槽，方便處理。

四、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水處理的效益和探索方向

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水處理既減少了對環(huán)境的污染，也減少了對試劑的浪費(fèi)，節(jié)省了試劑成本；將廢水處理項(xiàng)目設(shè)計(jì)成教學(xué)項(xiàng)目，既輔助了教學(xué)，也做到了廢物再利用，讓學(xué)生更深一步的理解到減少廢水排放的意義，培養(yǎng)學(xué)生積極探索的科學(xué)思想。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的廢水管理，一方面需要利用各種方法去進(jìn)行處理，另一方面更應(yīng)該加強(qiáng)制度管理和人員管理，加大對廢水處理的經(jīng)費(fèi)支持，加強(qiáng)對操作人員的環(huán)保意識培訓(xùn)，激勵(lì)操作人員設(shè)計(jì)節(jié)能減排的清潔實(shí)驗(yàn)，盡量的減少污染物的產(chǎn)生，從源頭上控制污染物的量。在教學(xué)設(shè)計(jì)上，在滿足實(shí)驗(yàn)條件的前提下，應(yīng)盡量的減少取樣量，推廣微量實(shí)驗(yàn)教學(xué)；在實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)過程中，應(yīng)將節(jié)能減排作為一個(gè)重要指標(biāo)進(jìn)行考慮，盡量的避免“三廢”的交叉感染。

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