化学实验室废水处理研究与探索

禹羡

摘要：本文对化学实验室的废水来源、类别进行分析，简述了常见废水的处理方法，提出了本校化学实验室废水处理的设计方案，并对废水处理效益进行了分析，提出了改进建议。

关键词：废水来源；废水类别；废水处理方法

在化工分析专业教学中，化工分析实验实训是教学工作的重要组成部分，而在技工院校中，技能训练尤其重要，实训学时所占比例在60%以上，由此产生的实验室废水量值较大，成分复杂，常含有有毒、有腐蚀、甚至强致癌，而化学实验室的环境监管又相对比较薄弱，大量未经处理或稍加处理的废水直接通过生活污水系统排放到环境中，造成水体污染，对环境造成的危害相当严重，直接危害到人类生产和生活健康，直接排放废水的做法也与绿色教学的理念不符，不利于培养学生的环保意识和良好的职业素养。

为了减少对环境的污染，加强对实验室的废水排放管理，促进对学生环保意识和职业素养的培养，实施绿色化学分析教学，研究实验室废水处理的防治对策，使其达到排放标准，显得尤其重要和紧迫。

一、化学实验室废水的来源、类别

化学实验室废水的来源主要有三个方面，第一是各类无机、有机、生化实验的实验废水，第二是各类实验剩余的、过期的废弃试剂，第三是用于洗涤、处理各类仪器、设备的洗涤剂及洗涤水。其中实验废水和废弃试剂的成分相对比较明确，但是一般浓度都比较高，实验室通常会做简单处理再排放，或者集中存储量到一定量后统一处理，而洗涤剂和洗涤水因使用量较大，且大部分处于流动状态，直接排放的情况比较常见。

化学实验室的废水按照其主要成分和特點，可以分为无机废水、有机废水、生化废水三大类。无机废水主要成分为各类酸、碱废水、含氰化物、硫化物、卤素离子、重金属离子的废水；有机废水主要为含常用有机溶剂、含酚、脂类、表面活性剂、有机酸、有机洗涤剂、有机磷化合物等成分的废水；生化废水主要为含有有毒病原体的培养液、及生化实验仪器冲刷废水。

二、常见废水的处理方法研究

实验室废水由于其成分复杂，间歇性较强，且与每个实验室的实验研究方向有关，所以方法不尽相同，综合各类常见实验，几种常见废水的处理方法主要有以下几种：

（一）酸、碱废水的处理

酸、碱废水的主要处理方法为中和法。在处理酸、碱废水时要区别成分简单的实验酸、碱废水，含重金属等其他离子的实验酸、碱废水、废试剂、以及洗涤后酸、碱废水，分别存放，定期混合中和，使溶液的PH值达到68后直接排放。可采用互混中和，试剂中和两种方式。互混中和指的是，可以利用一定时间内，实验室产生的酸性废水和碱性废水互相中和；试剂中和指的往酸性或者碱性废水中投入中和剂，比如酸性废水可投入石灰、石灰石、苛性钠、苏打等中和剂，碱性废水中可投入盐酸、或酸性气体如CO2、SO2。如果废水中另含的其他离子，需根据离子种类另行处理。

（二）含贵、重金属废水的处理

含贵重金属离子废水可用化学沉淀法、萃取法、电解法、生物絮凝法等方法处理。其中化學沉淀法在实验室现有条件下比较容易操作。含Ag的废液，可加入Na2S生成Ag2S沉淀，含Hg、Zn、Cu、Pb、Cd、Mn等贵重金属的废液，可先调节PH值为810，再加入Na2S生成相应的硫化物沉淀。

含浓度较低六价铬的废液，可用钡盐沉淀法；含浓度较高六价铬废洗液可用化学法、电解法、离子交换法、膜分离法、吸附法、生物法和黄原酸酯法等。其中化学法是比较常用的方法，先将六价铬还原为三价铬，再用氢氧化物调节PH值至碱性，生成氢氧化铬沉淀后分离；生物法可利用硫酸盐还原菌为生物絮凝剂进行沉淀分离，处理效果较好；黄原酸酯法是目前国内正在研究的一种方法之一，将甘蔗渣引入黄原酸酯基团职称纤维素黄原酸酯，以它为沉淀剂，在碱性条件下，可将还原后的三价铬沉淀，成本大幅度降低，处理效果可达到国家排放标准。

含铅废水的处理方法主要有物理处理法、化学处理法。物理处理法可用吸附法、离子交换法和膜分离法，如用海泡石去除铅离子，膨润土吸附剂处理含铅废水，沸石处理，或者用离子交换膜电渗析法处理等，其中膨润土因为其良好的吸附性能和离子交换性能，且来源广泛，价格低廉，实际应用效益较好。化学处理法可用化学沉淀和电解法，选择合适的絮凝剂，比如明矾，在200mg/L500mg/L之间，PH为6时，铅的去除率最高。

（三）含砷化物、氰化物、硫化物等成分废水的处理

含砷化物的废液可加入Na2S沉淀，在PH值在34之间时，生成As2S3沉淀进行分离，含氰化物、硫化物的废水一般用氧化还原法，含氰化物的废液可在PH值为8.511时，加入氢氧化物沉淀，含硫化物的废液可加入双氧水氧化为无害物质后，调节酸碱度至中性，排放。

（四）有机废液的处理

废弃有机溶剂的处理一般采用活性炭吸附，COD去除率可到到93%，对于高浓度的有机废液的处理应先采用萃取法，将水与有机物进行分离，再选择空旷的室外安全处焚烧。对于可回收的有机废液，则应采用蒸馏的方法进行分离提纯后再利用。低浓度酚废液，可加入NaClO或漂白粉将其氧化成CO2和水，消除其毒性，高浓度酚废液则应采用萃取与反萃取的方法，重蒸馏后回收利用。

（五）含有毒病原体的微生物废液的处理

对于含有毒病原体的微生物废液应根据病菌和细菌的种类进行消毒，可采用高温高压的方法，或者使用化学消毒剂，如过氧化物消毒剂、含氯消毒剂、醛类消毒剂等。

（六）各类洗涤水废液的处理

各类洗涤水废液的处理应根据实验室的给排水方式，设计安装储存容器或者储槽，根据实验情况甄别能否直接排放，再根据废水成分处理。

三、我校化学实验室的废水处理方案设计

我校主要专业方向为化工分析与食品分析，5个年级在校生约为400人，按照每年200个工作日计算，实验实训天数为120天左右，每天要求学生开展实验46次，按照每个实验约产生50ml计算，洗涤水不计算在内，每年约产生400×120×6×0.05共计14.4t/年的废液。这些废液如果直接排放至生活污水，对当地的水体质量的影响是非常严重的。但是由于实验室废水的产生存在间歇性和复杂性，并不便于交由废水处理公司处理。

根据学校教学的教学情况，教学计划中包含滴定分析和仪器分析两个主要组成部分，且以无机分析为主，形成的主要废水为含酸、碱的废液、含铬、银、汞、锰等成分废液、含氰化物、硫化物的废液、少量的废弃有机溶剂、少量微生物废水、以及各类实验洗涤废水。实验废水及废弃试剂，应按照实验类别进行收集和管理，标注好废水的种类、主要成分及浓度，收集日期，存储容器应根据废水的类别选择，并储存在固定的场所，定期处理。设计处理方法如下：

1）酸、碱滴定产生的废液可采用互混的方式中和，含重金属的废液应在调节PH值后根据重金属的类别分开存储，避免交叉互混，造成分离困难，再选择合适的方法处理。

2）根据学校实际条件，浓度较低的重金属废液采取Na2S沉淀法较合适，废铬洗液应先将六价铬还原为三价铬后再用氢氧化物沉淀。

3）含氰化物的废液适合选用氢氧化物沉淀，含硫化物的廢液适合选用双氧水进行氧化还原处理。

4）因有机实验应用较少，有机废液的量较少，废弃有机溶剂可集中储存到一定量后设计为蒸馏实训项目，回收再利用，既可以处理废液，又起到了教学的作用。

5）少量的微生物废水，可选用过氧化物消毒剂进行消毒，成本较低，且不会造成二次污染。

6）各类实验用洗涤水的处理是比较容易被忽略的部分。因其量较大，不易储存，应根据实验类别选择性存储，要求学生在进行一次清洗时在固定位置清洗，收集一次清洗废水，到一定量后再集中处理，二次清洗用水可视实际情况选择性存储或者排放。新建实验室时，应合理设计给排水，设计安装过滤槽或者储槽，方便处理。

四、化学实验室废水处理的效益和探索方向

化学实验室废水处理既减少了对环境的污染，也减少了对试剂的浪费，节省了试剂成本；将废水处理项目设计成教学项目，既辅助了教学，也做到了废物再利用，让学生更深一步的理解到减少废水排放的意义，培养学生积极探索的科学思想。

化学实验室的废水管理，一方面需要利用各种方法去进行处理，另一方面更应该加强制度管理和人员管理，加大对废水处理的经费支持，加强对操作人员的环保意识培训，激励操作人员设计节能减排的清洁实验，尽量的减少污染物的产生，从源头上控制污染物的量。在教学设计上，在满足实验条件的前提下，应尽量的减少取样量，推广微量实验教学；在实验室的建设过程中，应将节能减排作为一个重要指标进行考虑，尽量的避免“三废”的交叉感染。

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