化学实验室废水处理方法探讨

化学实验室主要集中在学校、科研机构、检测中介机构和企业中的检验研究部门。很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,最后注入江河中或渗入地下,对水资源的危害不可估量。随着百姓环保意识的提高和相关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道考核项目之一。下面对化学实验室废水处理方法进行探讨。

一、化学实验室废水排放的现状

化学实验室废水排放情况复杂,不同工作性质的化学实验室的废水中污染物的成分不同。按化学性质可分为有机化学和无机化学二大类。本文主要探讨无机化学类实验室废水处理方法。

pH值是控制废水排放酸碱度的指标,我们在对国土资源、水务等行业的二个有代表性的无机化学类实验室废水排水管口进行了随机取样测试,总体测试结果是:排放的废水pH值呈偏酸性,部分时间段pH测试值呈强酸性,其实污染主要是废水中重金属元素含量超标,如Hg、Cr、Pb等有害元素。从时间分布上看,污染程度不同,并有随机性;从污染物成份上看,种类较多,并且复杂。

对照中国《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的相关要求,从检测统计数据的情况可见,大多数检测数据超出排放标准。同时无机化学类实验废水排放有一个最大的特点,它不同于一般企业污水排放有相对稳定的排放量和污染物成分含量,而是随着实验方法的不同,药品、试剂的使用种类也随之变化,其排放量和污染物成分含量就显得比较复杂,同时在不同的时间段废水的PH值变化非常大,随机性很强。如果直接将工业化污水处理的模式应用于实验室废水的处理,很难参赛到理想的废水处理效果。因此有必要针对实验室废水的特点提出一个有效、实用、节能的实验室废水处理工艺流程和处理装置,使实验室废水的排放达到《废水综合排放标准》中的相关要求。

二、实验室废水处理工艺流程

根据实验室废水的排放量和污染物成分随机性较大的特点,我们将废水的PH进行值调整和重金属元素含量的超标准排放处理作为整个废水处理工艺流程中的两个主要环节,进行工艺流程的研究、设计。

1、废水处理工艺流程的总体思路

根据实验室废水排放的实际状况,将制定一个实用性强、适用性广、运行成本低的工艺流程作为设计的主要思路,通过多种文案的比较,提出收集→射流曝气→酸碱中和→沉淀→因液分离的工艺流程总体思路。工艺流程图如下

工艺流程图

2、废水处理工艺流程的说明

整个工艺流程考虑到了无机化学废水的共性和特点,由于废水中有害金属离子的不确定性,有必要尽可能考虑有害金属离子的种类多一点,以增强该工艺流程的适应性,所民将废水收集后先进行耐酸泵射流曝气工艺,对废水作空气氧化处理,一方面可除去一定量的二氧化硫,减少中和试剂的用量,也有利于某些有害物质的氧化分离。

经射流曝气后的废水进入酸碱中和,因为无机化学类实验室的排放水总体PH值呈偏酸性,仅须考虑加入碱性药剂进行PH值的调整。我们对碱性药剂的使用成本、中和效果进行综合对比,选择Ca(OH)2(熟石灰)作为经济、实用的中和剂,在中和过程中加以机械搅拌,加速中和反应过程。由控制仪通过对废水中和反应过程中的PH值检测,随时调整中和剂的投入量,使经过酸碱中和后的废水PH值稳定在PH6~9之间。在这个PH值范围内的排放水既满足了《污水综合排放标准》中的酸碱度指标,也为有害金属离子的处理提供了条件。

酸碱中和反应后的废水进入沉淀箱,如果单纯采取自然沉淀的方式,则有害金属离子的沉降分离效果不理想,在沉淀过程中加入一定量的Fe2+,使废水中产生氢氧化铁絮状物,通过絮体的吸附网捕功能加速有害金属离子的沉降分离,同时还能通过吸附作用降低废水中氟离子浓度。Fe2+可由铁屑在PH<7的废水中产生。经沉降物实际在产生量申万添益宝 少,自然脱水干燥后,作固体废弃物处理。

三、实验室废水处理装置的组成

1 实验室废水处理装置的组成

实验室废水处理装置的组成既要保证废水处理工艺的可靠运行,还应具备占地面积小、运行噪音低、整个处理系统和所用机电设施及材料 耐酸碱腐蚀的特点。

实验处理装置的日(8h)处理能力按实验室废水的日排放总量设计,处理方式为间断式,整个处理系统由三大部分组成,如下图:

化学实验室废水处理装置

2 实验室废水处理装置的组成说明

由示意图可见,第一部分为废水收集箱,待箱内废水达到一定量时(由预置的液位传感器控制),控制器开启废水收集箱与中和箱之间的耐酸泵,该耐酸泵既完成了废水的输送,又起到了射流曝气的作用。

在第二部分的中和箱内,包括了射流曝气、酸碱中和、机械搅拌等功能。其中酸碱中和功能包含了中和剂的调制、投入和PH自动检测仪将废水的PH值检测、判断后,即时调整中和剂的投入量。待废水PH≥6时,即停止中和剂的投入,由于中和反应过程需要一定的时间,虽然停止了中和剂的投入,但废水的实际PH值仍将逐步升高到>6。此时仍然保持机械搅拌一定的时间,(具体时间的长短在实际工艺调试时确定)待废水的中和反应基本完成后,停止机械搅拌。控制器自动开启耐蚀输液泵,将中和后的废水输送到沉淀箱。

中和后的废水进入沉淀箱后静置3~4h后,控制器自动开启排水阀排放清水,由于沉降物实际的产生量非常少,可定期采用人工开启排污阀的方式,排出的沉淀物经滤袋脱水、自然干燥后作固体废弃物处理。

废水处理装置的运行依靠程序控制器来完成,程序控制器、PH自动检测仪和各部位的液位传感器组成了整个工艺流程的控制系统,保证了废水处理装置的自动化运行。

四、结语

(1)本方法及处理装置能广泛地适应于各类无机化学实验室的废水处理需要。满足各类无机化学实验室废水处理量相对小、就地处理排放的特点。

(2)实验室废水处理装置因为运行在一个特殊的环境下,处理装置所采用的材质、器件均须具备耐酸碱腐蚀的特点,才能保证处理装置长期稳定的运行。

(3)建议对化学实验室的废水排放系统进行相应改造,将实验器皿的洗涤水和实验残液的排放则通过管道送到废水处理装置进行处理。这样可减少废水处理装置的废水处理量,降低废水处理装置的运行成本。处理后的清水可作为一般性冲洗用水。

作者:蒋维、钟兆平、边智虹、张蕾
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