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高校实验室的污水处理

    

高校实验室污水处理设备.jpg


     【摘(zhai) 要】随(sui)着我国近年来高(gao)校(xiao)招(zhao)生比例的(de)增大和科技创新能力(li)的(de)提(ti)升,实(shi)验(yan)室(shi)(shi)废(fei)弃物的(de)危害性(xing)也日益增大。现在,各高(gao)校(xiao)实(shi)验(yan)室(shi)(shi)每天都有未经处(chu)理的(de)实(shi)验(yan)废(fei)水(shui)排出(chu)。本文(wen)针对高(gao)校(xiao)实(shi)验(yan)室(shi)(shi)废(fei)水(shui)的(de)排放现状,研究了(le)实(shi)验(yan)室(shi)(shi)废(fei)水(shui)的(de)来源和种类(lei),提(ti)出(chu)了(le)实(shi)验(yan)室(shi)(shi)废(fei)水(shui)的(de)处(chu)理方法(fa)及原则,并(bing)提(ti)出(chu)了(le)几点预防措施。

     【关键词】实验废水;处理方法(fa);预防措施

       前言

  随着我国近年高(gao)校招生(sheng)比例的增大和(he)科(ke)技创新能力的提升,高(gao)校教学和(he)科(ke)研活动愈加频(pin)繁,有些实验所(suo)用危险化学试剂、剧毒品、雌(ci)激素等对环(huan)境产生(sheng)严(yan)重污(wu)染的药品,所(suo)产生(sheng)的废(fei)水多半未经(jing)过任何处(chu)理(li)就直接排放到下水道中,给环(huan)境造成(cheng)了严(yan)重的污(wu)染。

  同时,各(ge)(ge)实(shi)(shi)(shi)验(yan)室(shi)及各(ge)(ge)实(shi)(shi)(shi)验(yan)人(ren)员(yuan)所(suo)从事的(de)实(shi)(shi)(shi)验(yan)项目(mu)不(bu)同,且(qie)同一实(shi)(shi)(shi)验(yan)人(ren)员(yuan)的(de)实(shi)(shi)(shi)验(yan)内容(rong)也经常变换,虽然各(ge)(ge)类(lei)实(shi)(shi)(shi)验(yan)室(shi)的(de)废(fei)(fei)水(shui)排放量较少,但排放次(ci)数(shu)较多(duo),浓度也不(bu)定,成(cheng)分(fen)也较复杂,因此对环境的(de)污(wu)染(ran)也具(ju)有(you)多(duo)样性。尤为高校中(zhong)的(de)化学实(shi)(shi)(shi)验(yan)室(shi),化学药品上百种(zhong),许多(duo)试剂及其反应(ying)物(wu)如各(ge)(ge)种(zhong)酸、碱、重金属(shu)盐等对人(ren)体(ti)和环境都是有(you)害(hai)的(de)。他们有(you)些很难降解,可以(yi)在(zai)环境中(zhong)长期(qi)存在(zai);有(you)些则在(zai)降解过程中(zhong)产生二次(ci)污(wu)染(ran);有(you)些则通过食物(wu)链的(de)富(fu)集(ji)进入(ru)人(ren)体(ti)而造成(cheng)毒害(hai)作(zuo)用。因此,认(ren)真回收和处(chu)理(li)实(shi)(shi)(shi)验(yan)室(shi)污(wu)水(shui)中(zhong)的(de)废(fei)(fei)弃物(wu)不(bu)仅是实(shi)(shi)(shi)验(yan)人(ren)员(yuan)的(de)职责,也是实(shi)(shi)(shi)验(yan)室(shi)管(guan)理(li)的(de)一个重要方面。

  1.实验室(shi)废水(shui)的来源和种类[1]

  根据实验室(shi)废(fei)(fei)水中(zhong)所含主要污染物(wu)的性质(zhi),可(ke)以(yi)分为有机(ji)废(fei)(fei)水、无机(ji)废(fei)(fei)水和含病原微生(sheng)物(wu)废(fei)(fei)水。其中(zhong)无机(ji)废(fei)(fei)水中(zhong)含有重金属、重金属络(luo)合物(wu)、酸碱、硫化物(wu)、氰化物(wu)以(yi)及其它无机(ji)离(li)子等;有机(ji)废(fei)(fei)水中(zhong)含有常用的有机(ji)溶剂如(ru)有机(ji)酸、酚(fen)类、醚(mi)类油(you)脂类等物(wu)质(zhi);含病原微生(sheng)物(wu)实验废(fei)(fei)水主要是生(sheng)物(wu)实验室(shi)化验废(fei)(fei)水、解剖(pou)台冲(chong)洗废(fei)(fei)水等。

  根据实验室(shi)废(fei)水中所(suo)含污染物(wu)的主(zhu)要成(cheng)分来分类(lei),可(ke)以分为酸(suan)性(xing)废(fei)水、碱性(xing)废(fei)水、重金属(shu)废(fei)水、含酚废(fei)水、卤类(lei)废(fei)水等(deng)。

  根(gen)据实(shi)(shi)验(yan)(yan)(yan)室废(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)污(wu)(wu)染物含量的不(bu)同(tong),可(ke)以分(fen)为高浓(nong)度(du)实(shi)(shi)验(yan)(yan)(yan)废(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)、低(di)浓(nong)度(du)实(shi)(shi)验(yan)(yan)(yan)废(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)和无(wu)污(wu)(wu)染水(shui)(shui)(shui)(shui)。其中(zhong)高浓(nong)度(du)实(shi)(shi)验(yan)(yan)(yan)废(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)一(yi)般包(bao)(bao)括液态(tai)失效试剂、液态(tai)实(shi)(shi)验(yan)(yan)(yan)废(fei)(fei)弃物或中(zhong)间产(chan)物、各种(zhong)洗(xi)涤(di)液;低(di)浓(nong)度(du)实(shi)(shi)验(yan)(yan)(yan)废(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)包(bao)(bao)括实(shi)(shi)验(yan)(yan)(yan)仪器、实(shi)(shi)验(yan)(yan)(yan)产(chan)物的低(di)浓(nong)度(du)洗(xi)涤(di)废(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)和实(shi)(shi)验(yan)(yan)(yan)室各项保洁卫生用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui);无(wu)污(wu)(wu)染水(shui)(shui)(shui)(shui)则包(bao)(bao)括实(shi)(shi)验(yan)(yan)(yan)过(guo)程(cheng)中(zhong)用(yong)到的冷却水(shui)(shui)(shui)(shui)、水(shui)(shui)(shui)(shui)浴及(ji)恒(heng)温等(deng)加热(re)用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)、其它(ta)清洁用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)等(deng)。

  2.实验(yan)室废水的处理方法及原则

  高(gao)校实验(yan)室废(fei)水量少,间断性(xing)强,危害(hai)性(xing)高(gao),污(wu)染物的组成不同,从(cong)而(er)导致(zhi)处(chu)理的原理和方(fang)法(fa)不同,因此(ci)(ci),处(chu)理这类废(fei)水有(you)(you)一定难度。目(mu)前处(chu)理此(ci)(ci)类实验(yan)室污(wu)水比较成熟的方(fang)法(fa)有(you)(you)以下几种。

  絮凝沉(chen)淀法[2,3]

  此(ci)方法(fa)适用于含有(you)重(zhong)(zhong)金属(shu)离(li)(li)子较多的无机实验废水。当确定(ding)了废水中的重(zhong)(zhong)金属(shu)离(li)(li)子后,选出合适的絮(xu)凝剂,比如(ru)石(shi)灰(hui)、铁盐(yan)(yan)、铝盐(yan)(yan)等,在弱碱性条件下可形(xing)成(cheng)Mn(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3等絮(xu)凝状(zhuang)沉淀,同(tong)时这(zhei)些絮(xu)状(zhuang)沉淀也(ye)具有(you)吸(xi)附作用,可以在去(qu)除(chu)重(zhong)(zhong)金属(shu)离(li)(li)子的同(tong)时,去(qu)除(chu)部(bu)分(fen)水中的其他污染物,降低水中化(hua)学需氧(yang)量,提高(gao)废水的可生(sheng)化(hua)性。

  硫化(hua)物沉淀法(fa)[4]

  此方法主要针(zhen)对含有镉、铅(qian)、汞(gong)等(deng)重(zhong)金(jin)属较多的实验室(shi)污水,一(yi)般是用Na2S或NaHS把废水中的重(zhong)金(jin)属转变为(wei)(wei)难(nan)溶(rong)于水的金(jin)属硫化物(wu),再(zai)和Fe(OH)3共沉(chen)淀(dian)进行分(fen)离(li)。具(ju)体做法:将废水的PH值调到,向废水中加入(ru)过(guo)量的Na2S,使其生成硫化物(wu)沉(chen)淀(dian),再(zai)加入(ru)FeSO4作为(wei)(wei)共沉(chen)淀(dian)剂,生成的FeS将水中悬(xuan)浮的金(jin)属硫离(li)子吸附而形成共沉(chen)淀(dian),静置、分(fen)离(li)并过(guo)滤(lv)。

  氧化还(hai)原(yuan)中和沉淀法[5]

  此方(fang)法的(de)原(yuan)理(li)是:成离(li)子状态的(de)无机(ji)金属离(li)子可(ke)以(yi)利(li)用(yong)(yong)一些(xie)还原(yuan)剂将其转化为(wei)金属单质,再经过分离(li)。常用(yong)(yong)的(de)还原(yuan)剂有Fe、Zn、NaBH4、等。

  活(huo)性炭(tan)吸附(fu)法(fa)[6]

  此方(fang)法多用(yong)于去(qu)(qu)除(chu)用(yong)化学(xue)或物理方(fang)法不能(neng)去(qu)(qu)除(chu)的微(wei)量(liang)溶解状态的有机(ji)(ji)物。具体处(chu)理方(fang)法:将废(fei)水(shui)分(fen)为(wei)有机(ji)(ji)和无机(ji)(ji)两(liang)相并分(fen)离(li),再用(yong)活性炭进行(xing)二(er)次吸附,这种方(fang)法的化学(xue)需氧(yang)量(liang)去(qu)(qu)除(chu)率可达93%,同时活性炭还(hai)能(neng)吸附部(bu)分(fen)无机(ji)(ji)金属离(li)子。

  焚烧法[7]

  此方(fang)(fang)法适用(yong)于可形成乳浊(zhuo)液(ye)(ye)之类的(de)废(fei)液(ye)(ye)。但(dan)要避免因使用(yong)此方(fang)(fang)法而造(zao)成二次污(wu)染。例(li)如(ru),只含有碳、氢、氧元素的(de)有机废(fei)物在燃烧(shao)(shao)时(shi)(shi)一般不会造(zao)成二次污(wu)染,而含有卤素、氮,硫等元素的(de)有机废(fei)物焚烧(shao)(shao)时(shi)(shi)将会产生NO、NO2、SO2等多种有毒气体,此时(shi)(shi)就应该(gai)考虑采用(yong)其(qi)它的(de)方(fang)(fang)法。

  处理含重金(jin)属离子实验(yan)废水的其(qi)它方法

  在处理含重金属离(li)(li)子(zi)的(de)废水方法(fa)(fa)(fa)中,除了以(yi)上的(de)硫化物(wu)和絮凝(ning)沉淀法(fa)(fa)(fa)外,还(hai)有(you)电(dian)解凝(ning)聚法(fa)(fa)(fa)、吸附法(fa)(fa)(fa)、磁分(fen)离(li)(li)法(fa)(fa)(fa)及还(hai)原(yuan)离(li)(li)心法(fa)(fa)(fa)、离(li)(li)子(zi)交换法(fa)(fa)(fa)[8]等。比如利用还(hai)原(yuan)离(li)(li)心法(fa)(fa)(fa)去除重金属离(li)(li)子(zi)时,在6 000r/min条件下反应30min,汞离(li)(li)子(zi)的(de)去除率(lv)达(da)(da)到(dao)100%,铅离(li)(li)子(zi)可达(da)(da)%。

  高浓度有机废水(shui)处(chu)理方法

  处(chu)理(li)高浓度(du)(du)的有(you)机废水除了可以用(yong)上(shang)述的焚(fen)烧(shao)法(fa)(fa)和活性炭吸附法(fa)(fa)外,还可以利用(yong)溶剂萃取法(fa)(fa)、氧化(hua)分解(jie)(jie)法(fa)(fa)、水解(jie)(jie)法(fa)(fa)以及生物(wu)(wu)化(hua)学处(chu)理(li)法(fa)(fa)[9]等。例如厦门大学开(kai)发(fa)的高浓度(du)(du)有(you)机废水水解(jie)(jie)―好(hao)氧循环一体生物(wu)(wu)处(chu)理(li)技术,可实现(xian)高浓度(du)(du)有(you)机废水的高效生物(wu)(wu)处(chu)理(li)。

  3.预防和(he)减少实验废水(shui)的措施(shi)

  减少药品的(de)使用

  董素清等人通过(guo)调查研(yan)究发(fa)现(xian)[10],生(sheng)产(chan)1t硫酸(suan)产(chan)品(pin)就排放酸(suan)洗(xi)(xi)废液(ye)2~5t,含硫酸(suan)的(de)水(shui)洗(xi)(xi)废液(ye)10~15t。这说明生(sheng)产(chan)实验(yan)所需药(yao)品(pin)将造成大(da)量(liang)的(de)污(wu)染,在实验(yan)中减少药(yao)品(pin)的(de)使用(yong)(yong)也(ye)就减少了污(wu)染。同时(shi),应(ying)该(gai)寻求用(yong)(yong)新的(de)实验(yan)方(fang)法代(dai)替(ti)落后的(de)实验(yan)方(fang)法,用(yong)(yong)新药(yao)品(pin)代(dai)替(ti)现(xian)有(you)药(yao)品(pin),尽量(liang)用(yong)(yong)无毒害(hai)性的(de)药(yao)品(pin)代(dai)替(ti)旧(jiu)的(de)有(you)害(hai)物(wu)质(zhi)。

  实验药(yao)品进行回收

  对实(shi)验(yan)室(shi)(shi)(shi)(shi)废(fei)(fei)(fei)(fei)弃(qi)(qi)物(wu)进(jin)行(xing)分类处(chu)理(li)并回(hui)收(shou)再利用,这样不仅可减(jian)小对环境的(de)污染,还可以减(jian)少化学(xue)药(yao)品的(de)浪费(fei)。郭子英[11]等(deng)提(ti)(ti)出(chu)了化学(xue)实(shi)验(yan)室(shi)(shi)(shi)(shi)废(fei)(fei)(fei)(fei)液的(de)回(hui)收(shou)与(yu)利用方法(fa)。利用沉淀物(wu)的(de)不溶(rong)性(xing),可从产生沉淀的(de)实(shi)验(yan)废(fei)(fei)(fei)(fei)弃(qi)(qi)物(wu)中(zhong)回(hui)收(shou)固(gu)体(ti)(ti)药(yao)品。例如,从氯、溴、碘的(de)性(xing)质实(shi)验(yan)中(zhong)回(hui)收(shou)银(yin)化物(wu),从硫酸(suan)的(de)性(xing)质、硫酸(suan)根(gen)离(li)子的(de)检(jian)验(yan)实(shi)验(yan)中(zhong)回(hui)收(shou)含钡的(de)物(wu)质,从硫酸(suan)的(de)性(xing)质实(shi)验(yan)中(zhong)产生的(de)HCl气体(ti)(ti)用碱(jian)液(NaOH)进(jin)行(xing)回(hui)收(shou)等(deng)。Osteen,Audrey B等(deng)人[12]研(yan)究了采用浓缩的(de)方法(fa)从实(shi)验(yan)室(shi)(shi)(shi)(shi)废(fei)(fei)(fei)(fei)水中(zhong)提(ti)(ti)取Hg。衍忠[13]根(gen)据废(fei)(fei)(fei)(fei)弃(qi)(qi)物(wu)的(de)一般处(chu)理(li)原(yuan)则,提(ti)(ti)出(chu)了含Hg等(deng)7类实(shi)验(yan)室(shi)(shi)(shi)(shi)常见废(fei)(fei)(fei)(fei)弃(qi)(qi)物(wu)的(de)处(chu)理(li)办法(fa),介绍了6种(zhong)有(you)机(ji)溶(rong)剂和(he)3种(zhong)贵重金属的(de)回(hui)收(shou)与(yu)提(ti)(ti)纯,为(wei)实(shi)现(xian)实(shi)验(yan)室(shi)(shi)(shi)(shi)废(fei)(fei)(fei)(fei)物(wu)回(hui)收(shou)利用和(he)提(ti)(ti)纯提(ti)(ti)供了确(que)实(shi)可行(xing)的(de)操作(zuo)。

  预处理

  实(shi)验室排(pai)放的(de)废水(shui)(shui),一般分为有机废水(shui)(shui)和(he)无机废水(shui)(shui)。当确定(ding)了废水(shui)(shui)的(de)性质后,再根据各(ge)种离子沉(chen)降的(de)特性,选择合适的(de)絮(xu)凝(ning)剂(石灰、铁盐(yan)、铝盐(yan)等)进行(xing)处理。也(ye)可(ke)以采(cai)取氧化还(hai)原中(zhong)和(he)沉(chen)淀(dian)法、活性炭(tan)吸附法、有机化学药品(pin)的(de)提纯、蒸馏、离子交换(huan)等方(fang)法。[14-15]如含Pb、Cd的(de)实(shi)验废水(shui)(shui)可(ke)以通过加(jia)入石灰乳调节(jie)pH值至6~8之间,从(cong)而将生(sheng)成Pb(OH) 2和(he)Cd(OH) 2沉(chen)淀(dian)。含Cr6 +废水(shui)(shui)可(ke)在(zai)酸性条件下还(hai)原为Cr3 +,在(zai)碱性条件下生(sheng)成Cr(OH)3沉(chen)淀(dian),采(cai)用这种方(fang)法即(ji)可(ke)除(chu)去其中(zhong)的(de)有毒有害物(wu)质。絮(xu)凝(ning)沉(chen)淀(dian)也(ye)是实(shi)验废水(shui)(shui)处理的(de)一个(ge)可(ke)行(xing)办法。

  结语

  高等院校实验(yan)室(shi)废水(shui)的(de)(de)处(chu)理(li)(li)(li),实质上就(jiu)是采(cai)用各(ge)种(zhong)(zhong)手段和技术,将(jiang)废水(shui)中的(de)(de)污染物分离(li)或转化为(wei)无(wu)毒(du)、无(wu)害物质,从而使废水(shui)得(de)到(dao)净化,达到(dao)直接排(pai)放(fang)(fang)或便(bian)于(yu)收集的(de)(de)标准(zhun)。由于(yu)高校实验(yan)室(shi)废液(ye)的(de)(de)组成(cheng)相对(dui)复杂,排(pai)放(fang)(fang)量小,排(pai)放(fang)(fang)周(zhou)期不(bu)定,瞬(shun)时排(pai)放(fang)(fang)浓度较(jiao)高,不(bu)可能(neng)(neng)只用一种(zhong)(zhong)方法就(jiu)能(neng)(neng)把所(suo)有污染物去除殆尽(jin),因(yin)(yin)此处(chu)理(li)(li)(li)废液(ye)往(wang)往(wang)需(xu)(xu)要(yao)几种(zhong)(zhong)方法组合,才能(neng)(neng)取得(de)较(jiao)好(hao)的(de)(de)处(chu)理(li)(li)(li)效果。同时,实验(yan)室(shi)废液(ye)的(de)(de)管理(li)(li)(li)是一个很重(zhong)要(yao)的(de)(de)环(huan)节(jie)。因(yin)(yin)此,在(zai)高校,除了(le)需(xu)(xu)要(yao)有关部门(men)加大投入(ru)外,每位(wei)实验(yan)人员要(yao)提高环(huan)境(jing)保(bao)护和自身防护意识,养成(cheng)良好(hao)实验(yan)习惯,按照规范操(cao)作,尽(jin)可能(neng)(neng)的(de)(de)把实验(yan)废水(shui)造成(cheng)的(de)(de)危害降(jiang)到(dao)最小,为(wei)保(bao)护环(huan)境(jing)和生(sheng)态校园(yuan)的(de)(de)建设做(zuo)出(chu)自己的(de)(de)贡献。






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