分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

姜 龍，許廣波

(延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002)

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

姜 龍，許廣波*

(延邊大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002)

介紹國內(nèi)外分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的廢水處理技術(shù)。根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水的性質(zhì)，提出合理有效的處理技術(shù)，使實(shí)驗(yàn)室排放的廢水達(dá)到國家規(guī)定的要求，以免化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水對環(huán)境造成二次污染。

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室； 實(shí)驗(yàn)室廢水； 處理技術(shù)； 研究進(jìn)展

科學(xué)研究主要集中在高校和科研院所等，在研究過程中會產(chǎn)生大量的廢水，若這些廢水不經(jīng)處理直接排放到下水道，會污染環(huán)境、破壞生態(tài)，嚴(yán)重者甚至危害人類健康。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水成分比較復(fù)雜，含有汞、鉛、洗滌劑、硫化物、氰化物和表面活性劑等。化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水兼具城市污水和工業(yè)廢水的綜合性質(zhì)，處理起來十分困難。本文針對分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢水，簡要介紹主要的處理技術(shù)及其效果，以期為相關(guān)研究實(shí)踐提供參考。

1 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水的來源與分類

1.1 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水的來源

在我國，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室主要存在于高校、科研所和企事業(yè)單位。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的廢液主要是在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的，包括大量的有機(jī)溶劑、無機(jī)溶劑、樣品儲備液、化學(xué)藥品、標(biāo)準(zhǔn)使用液以及清洗化學(xué)試劑瓶要用到的清洗液、混合液體、廢棄液體、過期藥品等[1]。

1.2 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水的分類

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水成分比較復(fù)雜，分類標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同。按照廢水來源，分為實(shí)驗(yàn)用水和衛(wèi)生實(shí)驗(yàn)室用水；按照污染程度，分為無污染水、低濃度污染廢水和高濃度污染廢水等；按照性質(zhì)，分為無機(jī)廢水、有機(jī)廢水和綜合廢水，其中，無機(jī)廢水中主要包括重金屬，如銅、汞、鉛、鉻等，還包括強(qiáng)酸強(qiáng)堿、氰化物、硫化物等，有機(jī)廢水中主要包括有機(jī)溶劑、有機(jī)酸、表面活性劑、洗滌劑等，綜合廢水是有機(jī)污染物和無機(jī)污染物的混合廢水。

2 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢水的處理技術(shù)

2.1 無機(jī)廢水處理技術(shù)

2.1.1 含重金屬廢水處理技術(shù)

實(shí)驗(yàn)室重金屬廢水主要來自實(shí)驗(yàn)室電鍍、清洗廢液和極譜分析操作失誤等。處理重金屬廢水的技術(shù)主要包括物理法、化學(xué)法和生物法。

物理法主要包括離子反滲透膜、離子交換、吸附等方法。Alyüz等[2]利用Dowex HCR S/S陽離子交換樹脂處理鎳離子廢水和鋅離子廢水，在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下，該方法對鎳和鋅的去除率可達(dá)98%以上。物理化學(xué)法處理金屬廢水，具有工藝簡單、反應(yīng)速度快、負(fù)荷量大等優(yōu)點(diǎn)，但能耗較大，且需額外的污泥處置費(fèi)用。

化學(xué)法包含化學(xué)沉淀法、置換法、電解法等。李東偉等[3]利用鐵氧化法處理重金屬廢水，通過對溫度、pH值、攪拌時間等各種要素的優(yōu)化，可有效去除廢水中的重金屬離子。黃捷等[4]利用鐵置換法處理含銅廢水，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，銅置換率達(dá)到98%以上。化學(xué)法比較成熟，具有操作簡單和去除效率高等優(yōu)點(diǎn)；但需要投入大量的化學(xué)試劑，在此過程中會產(chǎn)生大量的沉淀物，增加處理的費(fèi)用，并易產(chǎn)生二次污染問題。

生物法處理低濃度重金屬廢水是近幾年新發(fā)展起來的一種技術(shù)，具有運(yùn)行成本低、消耗少和處理效率高等優(yōu)點(diǎn)。但目前利用該技術(shù)大規(guī)模處理廢水的系統(tǒng)還很少，主要是因?yàn)槿狈饘匐x子和生物吸附劑相互作用的動力學(xué)數(shù)據(jù)，從而限制了工業(yè)過程的系統(tǒng)設(shè)計和放大[5]。Baldrian[6]利用白腐菌處理重金屬廢水，結(jié)果表明，白腐菌對重金屬廢水具有很強(qiáng)的吸附能力，并且不同菌株對重金屬離子的吸附能力具有差異。

2.1.2 含強(qiáng)酸強(qiáng)堿廢水處理技術(shù)

酸堿廢水主要來自于酸堿實(shí)驗(yàn)滴定、pH調(diào)節(jié)和催化氧化反應(yīng)等化學(xué)實(shí)驗(yàn)。目前，處理強(qiáng)酸強(qiáng)堿廢水最普遍的技術(shù)就是酸堿中和處理。但是，在處理過程中會使用大量的酸堿試劑，導(dǎo)致原材料浪費(fèi)。對于較低濃度的酸堿廢水，處理之后，pH值達(dá)到中性即可直接排放；但對于較高濃度的強(qiáng)酸強(qiáng)堿廢水應(yīng)考慮集中處理，回收利用。

2.1.3 含氰化物廢水處理技術(shù)

分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室含氰化物廢水主要來自于氰化鉀和氰化鈉參與的化學(xué)反應(yīng)等。目前，處理氰化物廢水的技術(shù)主要包括生物法、硫酸亞鐵法、化學(xué)氧化法、高溫水解法和吸附法等。其中生物法是近幾年處理氰化物廢水較為理想的一種技術(shù)，具有運(yùn)行成本低，對環(huán)境二次污染少等優(yōu)點(diǎn)。黃會靜等[7]利用A/O/H/O工藝處理含氰化物的廢水，結(jié)果表明，廢水中氰化物得到有效降解。

2.1.4 含硫化物廢水處理技術(shù)

目前，處理含硫化物廢水的技術(shù)有吹脫法、曝氣氧化法、化學(xué)氧化法和生物法等。其中使用較早的是吹脫法和曝氣氧化法，它們具有工藝簡便、操作容易等優(yōu)點(diǎn)，但去除率低，并且容易造成二次污染。化學(xué)沉淀法由于需要加入較多的化學(xué)試劑，會導(dǎo)致處理廢水的經(jīng)濟(jì)成本增加。化學(xué)氧化法適于處理濃度較低的硫化物廢水。吸附法投資較大。生物法是目前處理含硫廢水最為理想的一種技術(shù)，具有投資少、能量消耗低、污染小等優(yōu)點(diǎn)。李亞新等[8]利用無色硫細(xì)菌生物氧化硫化物廢水，并對單質(zhì)硫進(jìn)行回收，結(jié)果表明，此方法去除硫化物的效率可達(dá)98%，單質(zhì)硫的轉(zhuǎn)化效率為84.5%。

2.2 有機(jī)廢水處理技術(shù)

2.2.1 含有機(jī)溶劑廢水處理技術(shù)

對于高濃度的有機(jī)溶劑廢水，物化法處理效果顯著。Fenton試劑法是近幾年發(fā)展起來的一種處理有機(jī)溶劑廢水的技術(shù)，效果較為顯著。馬建華等[9]采用Fenton試劑法氧化處理有機(jī)溶劑廢水，結(jié)果表明，回收廢水中的化學(xué)需氧量(COD)降低30%以上，在最佳反應(yīng)條件下，廢水中COD降低74.5%。

2.2.2 含洗滌劑廢水處理技術(shù)

目前，處理洗滌劑廢水較好的技術(shù)是化學(xué)混凝法和生物接觸氧化法。生物接觸氧化技術(shù)對洗滌劑廢水的水質(zhì)質(zhì)量要求比較高，適用于洗滌劑廢水的末端處理；化學(xué)混凝法常與生物接觸氧化技術(shù)等末端技術(shù)聯(lián)合使用，以免對環(huán)境造成二次污染。宋爽等[10]先用混凝法對含有高濃度合成洗滌劑的廢水進(jìn)行預(yù)處理，之后再用生物氧化法進(jìn)行處理，結(jié)果表明，混凝法對COD的去除率為35%～56%，生物氧化法對COD的去除率為70%～95%。

2.2.3 含有機(jī)酸廢水處理技術(shù)

目前，常用的處理技術(shù)(生物法、萃取法和化學(xué)沉淀法等)對有機(jī)酸廢水很難降解。濕式氧化法[11]是美國科學(xué)家Zimmermann發(fā)明的一種處理有機(jī)酸廢水的方法，具有設(shè)備占地面積小、處理效率高、二次污染少等優(yōu)點(diǎn)。陳航寧等[12]利用催化劑，通過濕式氧化技術(shù)處理含有機(jī)酸廢水，結(jié)果顯示，該方法對丙烯酸廢水COD的去除率達(dá)到91.3%。

2.2.4 含表面活性劑廢水處理技術(shù)

目前，處理方法有泡沫分離法、混凝法、膜分離法、吸附法、催化氧化法和生物法等。但是單一的處理技術(shù)具有局限性，應(yīng)考慮2種或多種技術(shù)的聯(lián)合使用。涂傳青等[13]采用混凝/水解/好氧移動床生物膜工藝處理表面活性劑廢水，結(jié)果表明，出水水質(zhì)可以滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 綜合廢水處理技術(shù)

綜合廢水是有機(jī)污染物和無機(jī)污染物混合的廢水，成分相當(dāng)復(fù)雜，處理起來十分困難。馬佳佳等[14]采用水解—好氧工藝處理制藥廢水，結(jié)果表明，出水水質(zhì)可滿足國家排放要求，而且工藝運(yùn)行穩(wěn)定。李城寬[15]采用物理滅活與生物處理相結(jié)合的方法處理藥廠污水，通過高溫高壓滅活廢水中的病毒、病菌等，借助生化技術(shù)處理藥廠污水中的大分子有機(jī)物，結(jié)果表明，處理后的水質(zhì)能夠滿足排放要求。因此，對于綜合廢水的處理，應(yīng)聯(lián)合使用多種技術(shù)。

3 小結(jié)

對于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水的處理，首先，要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室人員的環(huán)保意識，減少實(shí)驗(yàn)過程中化學(xué)試劑的浪費(fèi)；其次，要加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)過程中所產(chǎn)生廢液的分類管理，集中回收，集中處理。在廢水處理中，應(yīng)首先明確廢水性質(zhì)，相應(yīng)選擇較適宜的處理技術(shù)。對于成分比較復(fù)雜的廢水，應(yīng)考慮聯(lián)合使用多種技術(shù)，以達(dá)到最佳的處理效果。

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(責(zé)任編輯：高 峻)

2016-12-26

姜 龍(1990—)，男，吉林吉林人，碩士研究生，研究方向?yàn)榄h(huán)境科學(xué)，E-mail：980513343@qq.com。

許廣波(1962—)，男，吉林龍井人，教授，博士，研究方向?yàn)榄h(huán)境科學(xué)，E-mail: gbxu@ybu.edu.cn。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170551

X703

B

0528-9017(2017)05-0885-02

文獻(xiàn)著錄格式：姜龍，許廣波. 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(5)：885-887.