开云（中国）化学与材料科学系

有关化学实验室污水处理的实施方案

随着中国科学技术的发展，对化学实验室的需求越来越多，实验室实际上是一类典型的小型污染源，建设的越多，污染的总量越大。因为历史的原因，许多化学实验室的排水管道与居民的排水管道相通，污染物通过下水道形成交叉污染，最后流入江河中或者渗入地下，对水资源的危害不可估量。随着人们环保意识的不断增强和相应环保法规的不断完善，化学实验室废水处理已成为化学实验室管理体系的考核项目之一。因此，对化学实验室废水处理，有着十分重要的意义。

1 　实验室废水来源及种类

实验室污水主要来自化学与材料科学系、生命科学系的科研和教学实验室。 主要包括各类废弃酸碱及有毒有机化合物、重金属、氰化物、病原微生物等。不同的废水，污染物组成不同， 处理方法和程度也不相同。实验室污水的处理本着分类收集， 就地、及时地原位处理，简易操作， 以废治废和降低成本的原则。一般来说 ，实验室废水可以按照下列方式分类。

1. 1　按照污染程度分类

按照污染程度可以分为高浓度实验室废水和低浓度实验室废水。其中高浓度实验废水包括一般液态失效试剂 (废酸、废碱、废有机溶剂等 ) ，液态实验废弃产物或副产品 (样品分析残液、液体产品和副产品等 ) ，剧毒药物实验后的洗涤液。低浓度实验废水包括实验器皿和实验产物的低浓度洗涤水 ，一般的化学反应产物 ，低毒低浓度的废试剂 ，实验室清洁卫生用水及冷却用水等。

1. 2　按照污染物性质分类

根据废水中所含主要污染物性质，可以分为实验室有机和无机废水两大类。无机废水主要含有重金属、重金属络合物、酸碱、强碱、氰化物、砷化物、硫化物、卤素离子以及其他无机离子等。有机废水含有常用的有机溶剂、有机酸、醚类、多氯联苯、有机磷化合物、酚类、石油类、油脂类物质。相比而言，有机废水比无机废水污染的范围更广，带来的危害更严重。

生物性废水多来自于生物安全实验室 ，污染物包括培养液 ，培养基及实验室检验的液体生物标本，还有少量实验器皿及动物笼冲刷水，其污染物以致病菌为主 ，不含重金属离子，可生化性好，病原微生物含量大。

2 　实验室废水的处理方法

2. 1 　实验室废水污染物成分的判定

实验室废水具有排放总量不确定，污染物成份复杂的特点 ，不同的实验废水，污染物成分不同，其处理方式也不同。废水中污染成分的判定有两种方 法：物流分析法和实际测定法。物流分析法就是根据实验室的实验内容、实验试剂的性质、用量，大体确定实验废水的组成。当废水性质不明时 ，采用实际测定法通过实验来确定。实验废水往往包含了实验过程中所有物质的组成元素，弄清实验机理和过程，就可以大体探明废水中的主要组成物质，从而为选择合理的废水处理方法打下良好的基础。

2. 2　实验室污水处理方法概述

　目前， 国内外还未见报道有成熟的工艺和方法能将实验室污水综合处理到达标排放的标准。实验室污水的治理不能等同于工业污水处理，而是采用多单元处理流程系统或是有针对性地进行分类处理，尽可能地降低处理难度，使处理费用较低，操作比较简单。实验室有机废水处理方法可以借鉴其它有机废水的处理。一般来说有机废水处理技术主要包括生物法和物化法。对有机物浓度高、毒性强、水质水量不稳定的实验室废水，生物法处理效果不佳， 而物化法对此类废水的处理表现出明显的优势。实验药品回收、对实验室废弃物进行分类处理及回收循环再利用，不仅能减小对环境的污染，而且能减少化学药品的浪费。对高浓度实验室有机废水，将其中的有机溶剂如醇类、酯类、有机酸、酮及醚等回收循环使用后，再用化学方法处理; 对浓度高、毒性大且无法回收的有机废水，需要进行集中焚烧处理。

2. 2. 1 　 氧化还原中和沉淀法

此类方法多适用于含六价铬和具有还原性的有毒物质及金属的有机化合物。主要用于处理含氰、含酚、含硫化物的废水。常见的工艺过程是向废水中加入氧化剂，经过氧化还原反应后，使高毒性的物质转化为低毒性的物质，再经过混凝、沉淀将其从反应体系中除去。C r^{6 +}和 C r^{3 +}的无机物最高允许排放量分别为0. 5 mg /L 和 3. 0 mg /L。含铬的废液可用铁、锌等作还原剂，用废碱液中和沉淀后，转化为难溶盐除去。

2. 2. 2 　 硫化物沉淀法

这种方法适用于含汞、铅等金属的呈酸性的实验废水。一般是向废水中加入硫化钠，生成难溶于水的金属硫化物，然后与 Fe (OH )₃共沉淀而分离出去。

2. 2. 3 　 絮凝沉淀法

絮凝沉淀法不仅是处理许多工业企业污水中重 金属的有效方法，也是实验室废水处理的一种可行方法。这种方法适用于含重金属较多的实验废水，加入合适的絮凝剂，在弱碱性条件下可以形成絮状沉淀，有效去除废水中的重金属离子，降低废水的化学需氧量 ( COD )。

2. 2. 4 　 活性炭吸附法

用于处理物理、化学方法不能处理的微量呈溶解状态的有机实验废水。有机实验废水含有大量的废溶剂、实验残液、有机酸等。其浓度高、排放量少的特点很适合活性炭吸附法处理。处理工艺流程为先把废水中的有相分离出来 ，再用活 性炭吸附， COD的去除率可达 93%。

2. 2. 5 焚烧法

每种处理方式都有其特定的处理性能，都不是万能的。焚烧法一般适用于形成乳浊液之类的废液。但要特别注意避免燃烧产生的毒气造成二次污染。例如，对于只含有 C， H， O元素的有机废物在燃烧时一般不会造成二次污染，而含有卤素 N， S等元素的有机废物焚烧时将会释放多种有害气体。

2. 2. 6 　 生物实验废水的处置方法

处理生物实验废水常用的方法是热力消毒灭菌和化学药剂消毒灭菌。热力消毒灭菌法是通过高温加热使废水温度达到或超过某些有害微生物存活温度的最高极限，杀死细菌，以确保排出废水的安全。化学药剂消毒灭菌法则是利用各种化学药剂对废水中的有害微生物进行杀菌消毒处理，目前常用的消毒工艺有臭氧消毒、氯消毒、碱消毒等。在实际操作中，可以采用热力和化学药剂相结合的消毒灭菌方式，安全有效地处理生物安全实验室的废水。

废液中有害物质的处理方法主要是通过物理过程和化学反应等，将有害物回收或分解、转化生成其它无毒或低毒的化合物。下面是一些有害废弃物的处理方法。

　1. 含砷废液的处理
　　三氧化二砷是剧毒物资，其致死剂量为 0.1g 。在溶液中的浓度不得超过5×10^-5%。处理时可利用硫酸铁在碱性条件下形成氢氧化铁沉淀与砷的化合物共沉淀和吸附作用，将废水中的砷除去。注意，Fe³⁺和As³⁺的摩尔比约为10∶1，pH 值在9左右效果最好，充分搅拌后静置过夜，分离沉淀，排放废液。

　　Fe³⁺+ 3OH-= Fe(0H)₃↓
　　As³⁺+ 3OH-= As(0H)₃↓
　　可用钼蓝法或二乙基二硫代氨基甲酸银法测定砷的含量。

　　2.含铬废液的处理

　　Cr(Ⅵ)有剧毒，在溶液中的浓度不得超过5×10^-5%。可在酸性(调pH值为2～3)含铬废液中，加入约10 %的硫酸亚铁溶液， Fe²⁺能把Cr(Ⅵ) 还原为Cr³⁺。然后用熟石灰或碱液调溶液的pH 为6~8 (防止pH大于10时Cr(OH)₃转变成Cr(OH)^4-) ，加热到 80℃ 左右，静置过夜，分离沉淀，排放废液。

　　Fe²⁺+ 2OH^-= Fe(0H)₂↓

　　Fe³⁺+ 3OH^-= Fe(OH)₃↓

　　Cr³⁺+ 3OH^-= Cr(OH)₃↓
　　3.含氰化物废液的处理
　　氰化物有剧毒，在溶液中的浓度不得超过1.0×10^-4%。我们利用CN^-离子的强配位性采用络合法即普鲁士蓝法处理含氰化物的废液。先在废液中加入碱液调pH为7.5~10.5，然后加入约10 %的硫酸亚铁溶液，充分搅拌，静置后分离沉淀，排放废液。
　　Fe²⁺+ 6CN^-= [Fe(CN)6]^4-
　　2Fe²⁺+ [Fe(CN)₆]^4-= Fe_2[Fe(CN)₆] ↓

　4.含汞废液的处理
　　含汞废液的毒性极大，其最低浓度不得超过5.0×10^-7% ，若废液经微生物等的作用后会变成毒性更大的有机汞。可用Na₂S 把Hg²⁺转变成HgS，然后使其与FeS 共沉淀而分离除去。
　　Hg²⁺ + S^2-= HgS ↓
　　Fe²⁺+ S^2-= FeS ↓
　　注意: 要防止Na₂S 过量生成[ HgS2]^2-络离子。可先在含汞废液中加入与Hg²⁺浓度等摩尔的Na₂S•9H₂O ，经充分搅拌使Hg²⁺生成难溶的HgS，再加入1.0×10^-3%FeSO₄，使Fe²⁺与过量的Na₂S生成FeS沉淀，将悬浮的HgS共沉淀。静置后分离沉淀，排放废液。
　　5.含铅废液的处理

　　含铅废液的浓度不得超过1.0×10^-4%。可用氢氧化物共沉淀法处理。先用碱液调pH值为11，把Pb²⁺转变成难溶的Pb(OH)₂沉淀，然后加铝盐凝聚剂Al2(SO₄)₃使生成Al(OH)₃沉淀，此时pH值为7-8，即产生Al(OH)₃和Pb(OH)₂共沉淀。静置澄清后分离沉淀，排放废液。
　　Pb²⁺+ 2OH^-= Pb(OH)₂↓
　　Al³⁺+ 3OH^-= Al(OH)₃↓
　　6.六价铬
　　六价铬废水一般存在于皮革揉制、电镀、铬黄染料废水及冷却水(阻蚀剂)中，是一种致癌物质，化验室的含六价铬废水水量小、铬浓度低(<20mg／I)，在这种情况下，可先将六价铬还原为，三价铬后再用碱(氢氧化钠)进行沉淀，如选用硫酸亚铁作还原剂，废水PH控制在8__9范围，选用亚硫酸钠作还原剂，废水pH控制在2—3范围，其他还原剂还有二氧化硫、亚硫酸氢钠、连二亚硫酸钠等，可根据情况选用。
　　7.镉
　　90％镉的应用于电镀、颜料、合金及电池等，对环境监测站化验室含镉废水实用的方法有沉淀法，吸附法。使用沉淀法，沉淀剂有氢氧化物、硫化物、聚合硫酸铁，使用氢氧化物，pH控制在10以上，可达满意效果；使用硫化物PH控制在9以上；使用聚合硫酸铁pH控制在8.5～9.5范围。吸附法，可使用活性炭、风化煤、磺化煤作吸附剂。
　　8.酚
　　随着石油化工、塑料、合成纤维、焦化等工业的迅速发展，各种含酚废水也相应增多，酚的毒性较高，使用活性炭作吸附剂是一种可行的方法。对于其他有毒有害有机废水，化验员也可用此方法。
　　9.有机回收与利用　

　　实验用过的有机溶剂有些可回收，可先在分液漏斗中洗涤有机溶剂，根据有机溶剂中所含溶解物不同，采用不同洗涤剂进行洗涤后，再用水洗涤，然后干燥。再通过蒸馏进行精制，纯化。如四氯化碳，若含有双硫腙，则可用H₂SO₄洗涤一次，再用水洗两次，经无水氯化钙干燥后，蒸馏收集76~ 78℃ 馏分。烃、酮、醛、醇、酯等有机物也可在燃烧炉中处理，温度为800~ 850℃ 时可完全燃烧或分解，产生的气体用碱液洗涤。

化学与材料科学系

2017.3.6