化學實驗室廢水排放處理方法

曹婷(新疆農(nóng)業(yè)大學，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，特別是化學實驗室(包括化工廠、化學研究機構、大專院校以及其他領域或部門機構設立的化學實驗室)廢水中的污染會直接危害人們的正常生活質量。為了提高有機廢水、酸堿廢水、綜合性廢水的處理質量，工作人員要明確化學實驗室廢水排放標準，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)濟的直接影響。

1 化學實驗室廢水排放安全隱患

1.1 化學實驗室廢水的分類

化學實驗室廢水主要包括常規(guī)化學實驗后的反應廢水、藥劑過期而進入排水管道的廢水以及清潔管道或反應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結果而發(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)、細胞培養(yǎng)所后得到的病理性液體[1]。只有清晰地認知化學實驗室廢水的種類，再給予必要的、科學的探索，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。相關資料顯示，水、氣、聲三大污染項目為化學實驗的具體表現(xiàn)，無論是工廠化工還是實驗室實驗，都無法避免產(chǎn)生化學需氧量物質。現(xiàn)階段化學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，化學實驗室檢驗化學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《電鍍污染物排放標準》規(guī)定，化學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5 mg/L，遠遠超過允許范圍。如果要進行進一步的物質檢測實驗，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，常年運作的化學實驗室會產(chǎn)生大量的廢水，如果沒有科學的處理好此類廢水，這些廢水會隨著管道直接排入到河水等自然水系當中，危害了當?shù)氐乃h(huán)境，構成極大的安全隱患。

2 化學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，再對廢液進行稀釋，促使實驗室所產(chǎn)生的廢液在集中處理后進入廢液桶，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準時，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)相關規(guī)定排放即可。相關學者也發(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行循環(huán)處理，比如乙醇、乙醚或酯類物質。另外，采用芬頓(Fenton)、粉煤灰進行協(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到5左右。完成廢水的初步處理后，要對廢水進行振蕩，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。沉淀方式可結合化學實驗室廢水排放要求進行選擇，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等金屬物質快速去除，并將其轉化為微溶于水或不溶于水的鹽類，最后對這些沉淀進行收集。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，但應用廣泛的措施為沉淀法，即將含有銀離子的溶液轉化為沉淀(AgNO3、Ag(NH3)2OH)，通過將溶液調整至酸性條件，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]?？傊?，為了避免含鉻的實驗廢水(Ⅵ類)進入水體，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，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，工作人員應當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 化學實驗室廢水主要成分及檢測要點

3.1 廢水主要成分

化學實驗室廢水與毒性高原料的使用有著直接的關系，其中有機醇、有機酸、有機醛物質會與空氣中的SO2、固體顆粒反應，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，提高廢水達標排放，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 檢測技術及檢測要點

含油類廢水的顏色呈黃色或褐色，在中和反應的過程中降低有毒、有害物質的含量。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?？偭?TP)含量為6.33 mg/L，氨水的標準為46.77 mg/L。重鉻酸鉀(CODCr)可評估出有機物污染參數(shù)指標，其含量要控制在940 mg/L、生化需氧量(BOD5)的標準為320 mg/L，電導率為1 990 μS/cm。因此，合理使用臭氧發(fā)生器，保證化學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，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，生化需氧量的標準為310 mg/L，處理后電導率參數(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，做好理化學實驗廢水的處理技術，尤其是要做好干化的消毒操作，并在關鍵位置摻入適量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，在填埋場進行運輸、濃縮處理，提高廢水的清潔度[5]。

4 化學實驗室廢水排放處理措施

4.1 過濾器技術處理

過濾器處理技術應用相對廣泛，該技術可在廢水中(含油脂)加入氧化鐵和PAM物質。在此過程中，工作人員要利用反應池的沉淀功能，初步處理好廢水中的雜質。同時，要使用高性能的過濾器，對待檢測的水樣進行采樣，分析廢水是否滿足排放標準，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，將其導入到試管當中，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中。通過過濾器做好化學實驗室廢水的清除工作，可提高廢水雜質的處理水平。

4.2 沉淀法配合調節(jié)池技術

利用沉淀法配合調節(jié)池具有較好的應用效率，原因是該方法可處理含Cr的廢水，改善廢水的出水水質。具體來講，要注意以下要點：第一，對稀硫酸、亞硫酸鈉、氫氧化鈉等凝膠進行混凝操作；第二，沉淀法配合調節(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中間沉淀池進行降解處理，再使用PAM吸附方式進行脫脂廢水處理操作。完成酸性物質的漂洗處理后，要對其進行混合，再結合一定比例調節(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?？傊?，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”物質處理技術

“三廢”物質處理過程中，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性質，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，也能參照相關要求確定存放時間、數(shù)量；在物質存放處理中，要保證存放區(qū)域的通風功能，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，再使用導管將廢液通入到堿性液體當中，促進中和反應作用。若反應中出現(xiàn)Cl2、Br2等有害氣體時，要使用氫氧化鈉堿液與其進行反應；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)保的方式進行處理操作，可進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 結語

綜上所述，為了提高化學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、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)保的模式進行處理操作，可促使排放廢水滿足相關標準要求，增強廢水排放處理的有效性。