傳統農學類實驗大樓三廢處理設施升級改造實踐?

2020-09-02 07:30:09周國強曹科宗錦濤

湖南農業科學 2020年7期

周國強曹科宗錦濤

摘要：設計規范、合理運行的科學實驗室是絕大部分基礎科學研究和應用研究的基本工作平臺，但大部分農業科研教學機構建設年代久遠，設備設施陳舊，尤其是“三廢”（廢水、廢氣和固體廢棄物）處理設備配備不齊或根本沒有配備，難以滿足當前日益嚴格的環保要求。結合湖南省農業科學院實驗大樓“三廢”處理設備的升級改造實踐，提出根據實驗室規模大小，各實驗樓分別建立廢水、廢氣和固體廢棄物的收集和處理單元的處理方案：廢氣一般經集中收集后在樓頂設置噴淋塔處理后排放;廢水經雨污和污污分流后，由自建的污水處理站通過設定的工藝處理后排入市政管網或達標后直排;固體廢棄物由固廢收儲中心收集分類后交專門的固廢處理中心處理。此方案可為老舊實驗室“三廢”處理設施的升級改造提供一定的借鑒。

關鍵詞：農業科學;傳統老舊實驗室;三廢處理;升級改造

中圖分類號：X33 文獻標識碼：A文章編號：1006-060X（2020）07-0065-03

Abstract： The scientific laboratory with standard design and reasonable operation is the basic platform for most basic scientific research and applied research. However， most agricultural scientific research and teaching institutions have been built for a long time with obsolete equipment and facilities， especially the “three wastes” （waste water， waste gas and solid waste） disposal equipment is unequipped or not fully equipped， so it is difficult to meet the increasingly stringent environmental requirements. According to the practice of upgrading and renovating of “three wastes” disposal equipment in the experimental building of Hunan Academy of Agricultural Sciences， this paper puts forward that each experimental building needs to establish the treatment scheme corresponding to the collection and treatment unit of waste water， waste gas and solid waste according to the laboratory size. The waste gas is generally collected centrally and then discharged after being treated by a spray tower on the roof. The waste water is separated originally from rain and sewage through the independent pipe， then treated by the self-built sewage treatment station， finally discharged into the municipal pipe network or discharged directly after reaching the safety standard. The solid waste is collected and classified by the solid waste collection and storage center and then handed over to a special solid waste treatment center for treatment. We hope to provide some reference for the upgrading and transformation of “three wastes” treatment facilities of old laboratories.

Key words： agricultural science; old laboratory; three wastes disposal; upgrading and renovating

科學研究離不開實驗室內的先期試驗和反復論證，可以說實驗室是全部基礎研究和絕大部分應用研究的基本工作平臺。就農學類而言，按照國家科研和教學體系的設置，每個省、自治區和直轄市都設立了農業科學院和農業大學，很多省市還設有獨立的農業研究機構和第三方農業檢測實驗室。這些實驗平臺為國家的農業創新、食品安全和科普示范提供了基本支撐，在我國農業科技創新體系中發揮了不可替代的作用。但是，因大部分農業科研教學單位建設年代較久，建設初期又多處于當時偏僻的城郊結合部，經費相對缺乏，實驗大樓整體相對比較老舊，“三廢”（廢水、廢氣和固體廢棄物）處理設施配備不齊或根本就沒有配備[1-2]。隨著城市化進程的加快，環保理念的加強，特別是新的環保法實施后，環保責任主體進一步明確，監管主體責任進一步下沉，排放的標準要求進一步提高，老舊和傳統實驗大樓環保處理設施的升級改造已經迫在眉睫[3]。基于此，湖南省農業科學院實驗大樓在長沙市生態環境保護委員會的幫助下于近年完成了“三廢”處理設備的升級改造，經過一段時間的運行，取得了比較好的效果。筆者主要就廢水、廢氣和固體廢棄物的處理做了基本介紹，希望為老舊實驗大樓“三廢”處理設施的升級改造提供參考和借鑒。

1 農業實驗室“三廢”的基本類型與來源

1.1 廢氣主要來源

實驗室廢氣主要是實驗過程中樣品前處理、部分樣品濃縮及部分樣品提純過程中產生的揮發性有機氣體，消化過程中產生的酸性氣體和氨氣，病毒研究過程中產生的含有害微生物氣溶膠的廢氣等[4-5]。

1.2 廢水主要來源

實驗廢水中分為高濃度實驗廢水和低濃度實驗廢水[6-7]。高濃度廢水主要包括實驗過程中產生的高濃度試驗廢液和高濃度清洗廢水（主要是指管道清洗廢水）。低濃度實驗室廢水主要是指實驗過程中排放的濃度與毒性較低的實驗用水，各種洗滌廢水，實驗室人員洗手廢水，毒性小、濃度低的廢試液以及用作冷卻、加熱用途的水。

1.3 固體廢棄物主要來源

實驗室固體廢棄物主要是原料拆包產生的廢棄包裝紙箱[8]，過期試劑（主要是指過期的酸、堿、有機溶劑等），廢棄實驗器材（主要是指一次性實驗器材例如一次性手套、槍頭、沾有藥品的破碎實驗容器，空試劑瓶等），病原微生物實驗中產生的各種含病原微生物培養基廢液、沾有病原微生物的盛具、量具和衣服以及高效過濾器替換部分等。

2 試驗模型中“三廢”處理設施的升級改造

根據實驗室廢水排放標準（表1）[9-10]，各實驗樓需要分別建立廢水、廢氣和固體廢棄物的收集和處理單元。廢氣一般經集中收集后在樓頂設置噴淋塔處理后排放。廢水經雨污和污污分流后，由自建的污水處理站通過設定的工藝處理后排入市政管網或達標后直排。固廢由固廢收儲中心（大多與污水站工作室連體建設）收集分類后交專門的固廢處理中心處理。實驗室廢水的排放標準采用GB 8978—1996污水綜合排放標準的數據。

2.1 廢氣處理單元的升級改造

實踐模型在改造前采用分散收集后高空直排和噴淋塔中后排放相結合的方式進行處理，廢氣排放指標不是特別穩定。經跟蹤分析，主要原因是噴淋塔維護不及時，循環水酸堿度控制沒有專人管理，影響處理效果。具體改造方法如下：一是維修大樓內各實驗室廢氣收集柜至樓頂的廢氣通道，主要目的是防止廢氣“跑冒滴漏”。二是安排專人定期對噴淋塔進行維護保養，一般要求每個星期對噴淋水體進行1次pH值檢測，保證噴淋水pH值保持中性水平。三是在噴淋塔至排放口之間的管道上加裝一個活性炭吸附盒，半年左右更換一次活性炭基質。

2.2 廢水處理單位的升級改造

首先對大樓進行雨污分流和污污分流，將雨水和生活污水用獨立管道分別接入市政相應管網（雨水排入市政雨水管，生活污水經化糞池收集沉淀后接入市政污水管）。試驗廢水經過各實驗室—樓層—下水管道集中收集后進入污水處理站進行處理，處理流程主要包括集中收集調節、酸堿中和、絮凝沉淀、氧化還原、石英砂過濾處理（流程見圖1）。pH值調節池安裝有pH值自動測試探頭裝置，并與工作間進行有線聯系，通過顯示屏實時顯示池內廢水的pH值。監測系統會根據廢水池pH值的變化自動增加酸、堿調節劑（一般用稀鹽酸或碳酸氫鈉作為調節劑）來糾正調節池里的水體酸堿度。值得提醒的是，過濾池內的石英砂基質也要根據處理水體的雜質含量定期進行更換，保證過濾效果。

2.3 固體廢棄物處理單元的升級改造

實驗室固體廢物的處理實踐模型按照《國家危廢處理條例》的要求進行定點收儲，專門處理[11-12]。與污水處理站控制室一起建設了一間固廢定點收儲室，且對收儲室進行了固液分區。由實驗樓管理員做好各實驗室固廢的集中收集，分類儲存，規范包裝和定期轉運等工作。與正規備案的固廢處理站建立良好的互動關系，確保固廢收集進得來、運得走、不泄露。

3 升級改造前后效果對比

3.1 廢氣排放效果對比

采用噴淋塔-活性炭吸附的方式進行改良（噴淋塔的循環水每周應定期調節pH值，活性炭每半年更換一次基質），對樓頂2個噴淋塔排放口處理前2017年和處理后2018年檢測結果進行對比（表2），發現效果較好。

比對數據表明，經改良后的實驗模型處理后，實驗大樓廢氣污染物排放濃度均符合GB 16297—1996大氣污染物綜合排放標準中二級標準要求和GB 14554—93惡臭污染物排放標準的要求，且維護改良后的檢測結果明顯優于改進前的數據。

3.2 廢水處理效果對比

經樣本自建污水處理站處理后，所有排放廢水均達到城市污水三類排放標準（設備運行前2017年和設備運行后2018年出水口污水各項指標連續檢測2次數據見表3），在市政污水管網接入比較方便的情況下可以就近接入市政污水管排放。

實驗數據表明，該項目試驗廢水經污水處理站處理后，外排水質pH值檢測值為7.19，化學需氧量的日濃度為89.5 mg/L，五日生化需氧量的日濃度為24.7 mg/L，氨氮的日濃度為13.345 mg/L，石油類的日濃度為0.59 mg/L，揮發酚的日均濃度為0.003 1 mg/L，總氰化物均未檢出，各類污染物排放濃度均達到了GB 8978—1996污水綜合排放標準中的三級標準，總鉻的日均濃度為0.16 mg/L，六價鉻的日濃度為0.004～0.007 mg/L，總鉛的日平均濃度為0.05 mg/L，總汞、總鎘、總砷和總銀均未檢出，各類污染物的排放濃度均達到了GB 8978—1996污水綜合排放標準中第一類污染物最高允許排放濃度的要求，與設備運行前差異顯著。

4 結論與建議

農學類老舊實驗室“三廢”處理系統的升級改造既是環保法的基本要求，更是踐行綠色發展理念的必然趨勢[13]。實踐證明，升級改造的難度是可以克服的，效果也是明顯的。各實驗室主體單位在完成系統升級改造后，若再安排專人管理、增加“三廢”常規預算、實現實驗室“三廢”處理智能化管理，可以使項目模型更加精準高效。

參考文獻：

[1] 檀華兵. 環境監測實驗室“三廢”污染及處理方式探討[J]. 環境與發展，2019，31（9）：158， 160.

[2] 陳強，張明智. 淺談環境監測實驗室“三廢”處理[J]. 資源節約與環保，2018（7）：67-68.

[3] 鄭會勤，王宇婷. 高校化學實驗室 “三廢”的防治與綠色化處理方案[J]. 河南化工，2017，34（11）：50-53.

[4] 游先武，伍小兵，周四黎. 大學無機化學實驗中“三廢”的綠色化處理[J]. 化工設計通訊，2016，42（9）：90.

[5] 魏東，張盛華. 環境監測實驗室的三廢污染及處理[J]. 農業與技術，2016，36（13）：60-61.

[6] 周驥平，張鍵，何朝龍，等. 綜合性大學實驗室“三廢”治理探討[J]. 實驗技術與管理，2016，33（6）：216-220.

[7] 牛麗偉，曹艷莎，李寧. 建設綠色實驗室加強實驗室化學毒性試劑處理[J]. 科技資訊，2015，13（32）：194-195.

[8] 謝丹梅. 環境監測實驗室的“三廢”處理方法與控制途徑[J]. 資源節約與環保，2013（10）：134， 145.

[9] 楊小青，黃文霞，羅一帆. 高校實驗室三廢來源及防治管理[J]. 實驗室研究與探索，2011，30（8）：423-425.