化學實驗室廢水處理研究與探索

禹羨

摘要：本文對化學實驗室的廢水來源、類別進行分析，簡述了常見廢水的處理方法，提出了本?；瘜W實驗室廢水處理的設計方案，并對廢水處理效益進行了分析，提出了改進建議。

關鍵詞：廢水來源；廢水類別；廢水處理方法

在化工分析專業教學中，化工分析實驗實訓是教學工作的重要組成部分，而在技工院校中，技能訓練尤其重要，實訓學時所占比例在60%以上，由此產生的實驗室廢水量值較大，成分復雜，常含有有毒、有腐蝕、甚至強致癌，而化學實驗室的環境監管又相對比較薄弱，大量未經處理或稍加處理的廢水直接通過生活污水系統排放到環境中，造成水體污染，對環境造成的危害相當嚴重，直接危害到人類生產和生活健康，直接排放廢水的做法也與綠色教學的理念不符，不利于培養學生的環保意識和良好的職業素養。

為了減少對環境的污染，加強對實驗室的廢水排放管理，促進對學生環保意識和職業素養的培養，實施綠色化學分析教學，研究實驗室廢水處理的防治對策，使其達到排放標準，顯得尤其重要和緊迫。

一、化學實驗室廢水的來源、類別

化學實驗室廢水的來源主要有三個方面，第一是各類無機、有機、生化實驗的實驗廢水，第二是各類實驗剩余的、過期的廢棄試劑，第三是用于洗滌、處理各類儀器、設備的洗滌劑及洗滌水。其中實驗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，實驗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，直接排放的情況比較常見。

化學實驗室的廢水按照其主要成分和特點，可以分為無機廢水、有機廢水、生化廢水三大類。無機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；有機廢水主要為含常用有機溶劑、含酚、脂類、表面活性劑、有機酸、有機洗滌劑、有機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液、及生化實驗儀器沖刷廢水。

二、常見廢水的處理方法研究

實驗室廢水由于其成分復雜，間歇性較強，且與每個實驗室的實驗研究方向有關，所以方法不盡相同，綜合各類常見實驗，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、堿廢水時要區別成分簡單的實驗酸、堿廢水，含重金屬等其他離子的實驗酸、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?，可以利用一定時間內，實驗室產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沉淀法、萃取法、電解法、生物絮凝法等方法處理。其中化學沉淀法在實驗室現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，可先調節PH值為810，再加入Na2S生成相應的硫化物沉淀。

含濃度較低六價鉻的廢液，可用鋇鹽沉淀法；含濃度較高六價鉻廢洗液可用化學法、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。其中化學法是比較常用的方法，先將六價鉻還原為三價鉻，再用氫氧化物調節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行沉淀分離，處理效果較好；黃原酸酯法是目前國內正在研究的一種方法之一，將甘蔗渣引入黃原酸酯基團職稱纖維素黃原酸酯，以它為沉淀劑，在堿性條件下，可將還原后的三價鉻沉淀，成本大幅度降低，處理效果可達到國家排放標準。

含鉛廢水的處理方法主要有物理處理法、化學處理法。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，其中膨潤土因為其良好的吸附性能和離子交換性能，且來源廣泛，價格低廉，實際應用效益較好?；瘜W處理法可用化學沉淀和電解法，選擇合適的絮凝劑，比如明礬，在200mg/L500mg/L之間，PH為6時，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，生成As2S3沉淀進行分離，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，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后，調節酸堿度至中性，排放。

（四）有機廢液的處理

廢棄有機溶劑的處理一般采用活性炭吸附，COD去除率可到到93%，對于高濃度的有機廢液的處理應先采用萃取法，將水與有機物進行分離，再選擇空曠的室外安全處焚燒。對于可回收的有機廢液，則應采用蒸餾的方法進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根據病菌和細菌的種類進行消毒，可采用高溫高壓的方法，或者使用化學消毒劑，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根據實驗室的給排水方式，設計安裝儲存容器或者儲槽，根據實驗情況甄別能否直接排放，再根據廢水成分處理。

三、我校化學實驗室的廢水處理方案設計

我校主要專業方向為化工分析與食品分析，5個年級在校生約為400人，按照每年200個工作日計算，實驗實訓天數為120天左右，每天要求學生開展實驗46次，按照每個實驗約產生50ml計算，洗滌水不計算在內，每年約產生400×120×6×0.05共計14.4t/年的廢液。這些廢液如果直接排放至生活污水，對當地的水體質量的影響是非常嚴重的。但是由于實驗室廢水的產生存在間歇性和復雜性，并不便于交由廢水處理公司處理。

根據學校教學的教學情況，教學計劃中包含滴定分析和儀器分析兩個主要組成部分，且以無機分析為主，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、少量的廢棄有機溶劑、少量微生物廢水、以及各類實驗洗滌廢水。實驗廢水及廢棄試劑，應按照實驗類別進行收集和管理，標注好廢水的種類、主要成分及濃度，收集日期，存儲容器應根據廢水的類別選擇，并儲存在固定的場所，定期處理。設計處理方法如下：

1）酸、堿滴定產生的廢液可采用互混的方式中和，含重金屬的廢液應在調節PH值后根據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）根據學校實際條件，濃度較低的重金屬廢液采取Na2S沉淀法較合適，廢鉻洗液應先將六價鉻還原為三價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行氧化還原處理。

4）因有機實驗應用較少，有機廢液的量較少，廢棄有機溶劑可集中儲存到一定量后設計為蒸餾實訓項目，回收再利用，既可以處理廢液，又起到了教學的作用。

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

6）各類實驗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，應根據實驗類別選擇性存儲，要求學生在進行一次清洗時在固定位置清洗，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際情況選擇性存儲或者排放。新建實驗室時，應合理設計給排水，設計安裝過濾槽或者儲槽，方便處理。

四、化學實驗室廢水處理的效益和探索方向

化學實驗室廢水處理既減少了對環境的污染，也減少了對試劑的浪費，節省了試劑成本；將廢水處理項目設計成教學項目，既輔助了教學，也做到了廢物再利用，讓學生更深一步的理解到減少廢水排放的意義，培養學生積極探索的科學思想。

化學實驗室的廢水管理，一方面需要利用各種方法去進行處理，另一方面更應該加強制度管理和人員管理，加大對廢水處理的經費支持，加強對操作人員的環保意識培訓，激勵操作人員設計節能減排的清潔實驗，盡量的減少污染物的產生，從源頭上控制污染物的量。在教學設計上，在滿足實驗條件的前提下，應盡量的減少取樣量，推廣微量實驗教學；在實驗室的建設過程中，應將節能減排作為一個重要指標進行考慮，盡量的避免“三廢”的交叉感染。

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