化學(xué)實驗室廢水排放處理方法

曹婷(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引言

廢水主要源于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)及鄉(xiāng)村的居民生活等場所，特別是化學(xué)實驗室(包括化工廠、化學(xué)研究機構(gòu)、大專院校以及其他領(lǐng)域或部門機構(gòu)設(shè)立的化學(xué)實驗室)廢水中的污染會直接危害人們的正常生活質(zhì)量。為了提高有機廢水、酸堿廢水、綜合性廢水的處理質(zhì)量，工作人員要明確化學(xué)實驗室廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，完善廢水的處理計劃及處理方案，避免污染物通過下水道而激發(fā)的交叉污染問題。另外，工作人員也需要遵循環(huán)保法律法規(guī)及可持續(xù)發(fā)展的理念，通過提高廢水處理水平，消除污染廢水對人們生活、經(jīng)濟(jì)的直接影響。

1 化學(xué)實驗室廢水排放安全隱患

1.1 化學(xué)實驗室廢水的分類

化學(xué)實驗室廢水主要包括常規(guī)化學(xué)實驗后的反應(yīng)廢水、藥劑過期而進(jìn)入排水管道的廢水以及清潔管道或反應(yīng)皿的清潔劑和清潔廢水。目前實驗室廢水和固體廢棄物的組合相對固定，并且總濃度較高，都是經(jīng)過實驗室處理排放后排除廢水，故廢水主要以流體的排放形式表現(xiàn)。依據(jù)廢水的成分及主要性質(zhì)可分為礦物廢水、有機廢水和生化廢水，此類廢水的酸堿度會隨著反應(yīng)結(jié)果而發(fā)生改變，且酸性、堿性廢水中均含有常用的有機溶劑。生化廢水主要源于實驗室病毒培養(yǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)所后得到的病理性液體[1]。只有清晰地認(rèn)知化學(xué)實驗室廢水的種類，再給予必要的、科學(xué)的探索，才能實現(xiàn)廢水的高效化處理。

1.2 排放隱患

實驗室廢水多含有重金屬，如重金屬鉻離子等，其中Cr6+的毒性最強。自然界中的Cr6+會隨著大氣、水資源以及食物鏈的形式轉(zhuǎn)變。如果人們食用了含Cr6+較高的食物，可能會增加人體的自然代謝時間，自然清理難度較高，故對人體的健康有著極大的威脅。相關(guān)資料顯示，水、氣、聲三大污染項目為化學(xué)實驗的具體表現(xiàn)，無論是工廠化工還是實驗室實驗，都無法避免產(chǎn)生化學(xué)需氧量物質(zhì)。現(xiàn)階段化學(xué)需氧量的主要檢測方法為利用重鉻酸鉀溶液來測定其含量，期間需要進(jìn)行大量采樣，不可避免給排水帶來重金屬鉻離子污染。如：化學(xué)實驗室會直接產(chǎn)生含鉻等重金屬廢水，具體路徑和操作為：每一次采樣過程需要加入0.4 g HgSO4、10 mL的重鉻酸鉀(250 mol/L)以及30 mL H2SO4(18.4 mol/L)，故完成一輪采樣作業(yè)和檢測作業(yè)后，所產(chǎn)生的廢水就會含有2.8 g HgSO4、70 mL重鉻酸鉀(41.2 mol/L)、210 mL稀硫酸(2.6 mol/L)的混合廢液。另外，化學(xué)實驗室檢驗化學(xué)需氧量過程需要直接消耗168 g HgSO4、4.2 L重鉻酸鉀(250 mol/L)、12.6 L稀硫酸(2.6 mol/L)液體。參照GB 21900—2008《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，化學(xué)實驗室廢水中的六價鉻不超過0.2 mg/L ，總鉻不超過1.0 mg/L；化學(xué)需氧量檢查中，工作人員要完成一組COD的檢測工作，最終會發(fā)現(xiàn)廢液中總鉻濃度高達(dá)5 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過允許范圍。如果要進(jìn)行進(jìn)一步的物質(zhì)檢測實驗，那么還需要加入一定含量的稀硫酸和硫酸汞混合液體[2]。因此可見，常年運作的化學(xué)實驗室會產(chǎn)生大量的廢水，如果沒有科學(xué)的處理好此類廢水，這些廢水會隨著管道直接排入到河水等自然水系當(dāng)中，危害了當(dāng)?shù)氐乃h(huán)境，構(gòu)成極大的安全隱患。

2 化學(xué)實驗室廢水排放處理思路

2.1 酸堿廢水

酸堿廢水處理主要是利用中和反應(yīng)，再對廢液進(jìn)行稀釋，促使實驗室所產(chǎn)生的廢液在集中處理后進(jìn)入廢液桶，完成廢水的收集工作。中和法相對較為常見，但廢水濃度超過既定標(biāo)準(zhǔn)時，工作人員可在廢液中加入定量中和藥劑；比如pH＜7酸性廢水中可添加適量的Ca(OH)2和CaO，pH＞7的酸性廢水中可加入稀鹽酸溶液，或者是摻入弱酸性氣體。通過控制廢液的酸堿度，使廢液的酸堿度維系在6～8之間，最后再根據(jù)相關(guān)規(guī)定排放即可。相關(guān)學(xué)者也發(fā)現(xiàn)使用酸性廢液來改良堿性土壤的功能，促使堿性土壤具有較好的種植功能，故該方法值得推薦。

2.2 有機廢水

有機廢水在化學(xué)實驗室產(chǎn)量相對較小，常規(guī)可使用活性炭吸附作業(yè)，控制廢液中的化學(xué)需氧量，促使COD去除效率在92%左右。高濃度實驗室有機廢水的處理過程中，注意部分有機物可進(jìn)行循環(huán)處理，比如乙醇、乙醚或酯類物質(zhì)。另外，采用芬頓(Fenton)、粉煤灰進(jìn)行協(xié)同處理，保證有機實驗廢水的COD得到凈除(僅適用Fenton藥劑的效果較差)。在此過程中，火力發(fā)電廠所排放的固體廢棄物粉煤灰改性操作后，可改善其吸附能力。因此，工作人員可先使用Fenton藥劑處理實驗內(nèi)的有機廢水，然后采用改性粉煤灰進(jìn)行深度處理，發(fā)現(xiàn)采用硫酸亞鐵和蒸餾水混合處理(硫酸亞鐵含量為4.5 g/L、蒸餾水含量為25 g/L)，降低有機實驗廢水中的污染物。同時，廢水處理后，要確保氧化鈣改性的粉煤灰用量35 g/L，可促使廢水的酸堿度達(dá)到5左右。完成廢水的初步處理后，要對廢水進(jìn)行振蕩，保證振蕩時間在35 min、吸附溫度在35 ℃左右，故廢水中有機物的處理效率較好(≥90%)，這也為實驗室廢水處理提供了可靠的思路[3]。

2.3 含重金屬離子廢水

如上所述，化學(xué)實驗室中含重金屬離子廢水較為常見，此類無機廢水一般可通過沉淀法處理。沉淀方式可結(jié)合化學(xué)實驗室廢水排放要求進(jìn)行選擇，如：堿液、螯合、硫化物沉淀等措施，可將溶液中Cu、Zn、Mn、Fe、Co、Cd、Ni、Sn、Pb、Ba等金屬物質(zhì)快速去除，并將其轉(zhuǎn)化為微溶于水或不溶于水的鹽類，最后對這些沉淀進(jìn)行收集。值得注意的是，重金屬廢水要單獨處理，比如含有Ag2+的廢水可使用電解、離子交換的模式處理，但應(yīng)用廣泛的措施為沉淀法，即將含有銀離子的溶液轉(zhuǎn)化為沉淀(AgNO3、Ag(NH3)2OH)，通過將溶液調(diào)整至酸性條件，再向溶液中加入適量的NaCl，促使Ag2+沉淀成氯化銀沉淀，最后再通入足量稀硝酸溶液進(jìn)行洗滌、過濾、烘干、回收，可將廢水中的貴金屬(Ag、Co)予以有效的收集，滿足可持續(xù)發(fā)展的要求[4]。總之，為了避免含鉻的實驗廢水(Ⅵ類)進(jìn)入水體，需要實驗室工作人員做好廢水的處理操作，促使Ⅵ類廢水中的Cr元素得到有效的去除，滿足相關(guān)工藝條件要求。

2.4 綜合廢水

綜合廢水涵括有機廢水、無機廢水、重金屬廢水和有毒物質(zhì)，故此類廢水的處理相對繁瑣，常規(guī)可在綜合廢水中摻入適量的Fe，將廢水的酸堿度調(diào)節(jié)至3～4，通過攪拌處理后將廢水的酸堿度控制在9。最后，工作人員應(yīng)當(dāng)在過程中摻入適量的堿式氯化鋁或硫酸鋁混凝劑，經(jīng)過混凝、攪拌、沉淀后，可滿足廢水處理的要求。同時，綜合廢水處理時間相對較長，故廢水處理過程中要使用專業(yè)的廢液桶進(jìn)行收集處理，可提高廢水處理的有效性。值得注意的是，工作人員要說明實驗廢水的處理要點，避免廢水直接倒入水槽的情況，降低廢水對管道、環(huán)境的直接污染。

3 化學(xué)實驗室廢水主要成分及檢測要點

3.1 廢水主要成分

化學(xué)實驗室廢水與毒性高原料的使用有著直接的關(guān)系，其中有機醇、有機酸、有機醛物質(zhì)會與空氣中的SO2、固體顆粒反應(yīng)，使空氣和水資源受到污染。因此，工作人員要分析出廢水的主要成分，理清化學(xué)實驗的內(nèi)容，探討研究所、高校廢水的排放情況。其中，此類廢水的排放量排放周期相對不穩(wěn)定，固體污染物、需氧污染物、酸堿污染物、有毒污染物為廢水的主要成分，故工作人員要做好污染物的處理排放，提高廢水達(dá)標(biāo)排放，降低污染對生態(tài)、環(huán)境的直接影響，確保居民生活不受影響。

3.2 檢測技術(shù)及檢測要點

含油類廢水的顏色呈黃色或褐色，在中和反應(yīng)的過程中降低有毒、有害物質(zhì)的含量。因此，檢測人員要將原水樣和油混合后，將其酸堿度控制在7.8～8.5之間，確保總磷(TP)含量為6.33 mg/L，氨水的標(biāo)準(zhǔn)為46.77 mg/L。重鉻酸鉀(CODCr)可評估出有機物污染參數(shù)指標(biāo)，其含量要控制在940 mg/L、生化需氧量(BOD5)的標(biāo)準(zhǔn)為320 mg/L，電導(dǎo)率為1 990 μS/cm。因此，合理使用臭氧發(fā)生器，保證化學(xué)實驗廢水在板框壓濾機濾液澄清操作后得到凈化；在處理難度較高廢水混合物的處理過程中，需要工作人員使用絮凝沉淀技術(shù)，促使水樣的酸堿度得到優(yōu)化。如原水樣酸堿度為7.2，重鉻酸鉀的含量大約為913 mg/L，生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)為310 mg/L，處理后電導(dǎo)率參數(shù)為1 947 μS/cm。總之，工作人員要合理使用取格柵井處理技術(shù)，做好理化學(xué)實驗廢水的處理技術(shù)，尤其是要做好干化的消毒操作，并在關(guān)鍵位置摻入適量CaO粉末。另外，取格柵井處理過程要做好消毒及過濾操作，并在過程中摻入適量混凝劑至混合物，注意做好沉淀池淤泥的處理要點，在填埋場進(jìn)行運輸、濃縮處理，提高廢水的清潔度[5]。

4 化學(xué)實驗室廢水排放處理措施

4.1 過濾器技術(shù)處理

過濾器處理技術(shù)應(yīng)用相對廣泛，該技術(shù)可在廢水中(含油脂)加入氧化鐵和PAM物質(zhì)。在此過程中，工作人員要利用反應(yīng)池的沉淀功能，初步處理好廢水中的雜質(zhì)。同時，要使用高性能的過濾器，對待檢測的水樣進(jìn)行采樣，分析廢水是否滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，可滿足抽樣實驗的分析要求。另外，作業(yè)中還可選取廢水樣品，將其導(dǎo)入到試管當(dāng)中，向試管內(nèi)通入足量的NaOH，可避免白色沉淀物出現(xiàn)，此時無沉淀的水樣可排放到地下管道當(dāng)中。通過過濾器做好化學(xué)實驗室廢水的清除工作，可提高廢水雜質(zhì)的處理水平。

4.2 沉淀法配合調(diào)節(jié)池技術(shù)

利用沉淀法配合調(diào)節(jié)池具有較好的應(yīng)用效率，原因是該方法可處理含Cr的廢水，改善廢水的出水水質(zhì)。具體來講，要注意以下要點：第一，對稀硫酸、亞硫酸鈉、氫氧化鈉等凝膠進(jìn)行混凝操作；第二，沉淀法配合調(diào)節(jié)池要參照物理浮選法，可促使廢水中固體懸浮物得到凈除。其中，工作人員要使用CA中間沉淀池進(jìn)行降解處理，再使用PAM吸附方式進(jìn)行脫脂廢水處理操作。完成酸性物質(zhì)的漂洗處理后，要對其進(jìn)行混合，再結(jié)合一定比例調(diào)節(jié)堿性液體的濃度和酸堿度，最終將其控制在7.2左右最好。總之，工作人員要做好固體懸浮物的控制，將其濃度控制在58 mg/L、濁度控制在150 mg/L，使碳酸鈣(含Cr)的含量控制在250 mg/L最佳。

4.3 “三廢”物質(zhì)處理技術(shù)

“三廢”物質(zhì)處理過程中，要注意廢液、廢氣、廢渣的處理要求，具體如下：第一，廢液要遵從綠色處理規(guī)則，考慮廢水本身的化學(xué)性質(zhì)，再選擇合適的容器存放。其中，要保證容器本身的密封性，避免容器的泄漏現(xiàn)象。完成容器的封實操作后，要避免液體的滲漏現(xiàn)象，可提高廢液存儲管理的有效性，也能參照相關(guān)要求確定存放時間、數(shù)量；在物質(zhì)存放處理中，要保證存放區(qū)域的通風(fēng)功能，優(yōu)化劇毒、易燃易爆物廢液的處理水平；第二，有害氣體的處理中，要注意采用合理的方式處理廢氣，比如廢酸液可使用氨氣處理，再使用導(dǎo)管將廢液通入到堿性液體當(dāng)中，促進(jìn)中和反應(yīng)作用。若反應(yīng)中出現(xiàn)Cl2、Br2等有害氣體時，要使用氫氧化鈉堿液與其進(jìn)行反應(yīng)；第三，廢渣綠色化處理過程中，要注意做好剩余固體和廢棄料的處理操作，通過綠色的、環(huán)保的方式進(jìn)行處理操作，可進(jìn)一步提升廢渣處理的可利用性，可為廢渣的二次利用提供可靠的支持[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，為了提高化學(xué)實驗室廢水排放處理的水平，工作人員要做好廢水的處理操作，通過符合的要求的反應(yīng)、沉淀、過濾、干燥等操作，借助合理的處理手段，再使用綠色的、環(huán)保的模式進(jìn)行處理操作，可促使排放廢水滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，增強廢水排放處理的有效性。