化學實驗室主要集中在學校、科研機構、檢測中介機構和企業(yè)中的檢驗研究部門。很多化學實驗室的排水管道與居民的排水管道相通,污染物通過下水道形成交叉污染,最后注入江河中或滲入地下,對水資源的危害不可估量。隨著百姓環(huán)保意識的提高和相關環(huán)保法規(guī)的不斷完善,化學實驗室廢水處理已成為化學實驗室管道考核項目之一。下面對化學實驗室廢水處理方法進行探討。
一、化學實驗室廢水排放的現(xiàn)狀
化學實驗室廢水排放情況復雜,不同工作性質的化學實驗室的廢水中污染物的成分不同。按化學性質可分為有機化學和無機化學二大類。本文主要探討無機化學類實驗室廢水處理方法。
pH值是控制廢水排放酸堿度的指標,我們在對國土資源、水務等行業(yè)的二個有代表性的無機化學類實驗室廢水排水管口進行了隨機取樣測試,總體測試結果是:排放的廢水pH值呈偏酸性,部分時間段pH測試值呈強酸性,其實污染主要是廢水中重金屬元素含量超標,如Hg、Cr、Pb等有害元素。從時間分布上看,污染程度不同,并有隨機性;從污染物成份上看,種類較多,并且復雜。
對照中國《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中的相關要求,從檢測統(tǒng)計數(shù)據的情況可見,大多數(shù)檢測數(shù)據超出排放標準。同時無機化學類實驗廢水排放有一個最大的特點,它不同于一般企業(yè)污水排放有相對穩(wěn)定的排放量和污染物成分含量,而是隨著實驗方法的不同,藥品、試劑的使用種類也隨之變化,其排放量和污染物成分含量就顯得比較復雜,同時在不同的時間段廢水的PH值變化非常大,隨機性很強。如果直接將工業(yè)化污水處理的模式應用于實驗室廢水的處理,很難參賽到理想的廢水處理效果。因此有必要針對實驗室廢水的特點提出一個有效、實用、節(jié)能的實驗室廢水處理工藝流程和處理裝置,使實驗室廢水的排放達到《廢水綜合排放標準》中的相關要求。
二、實驗室廢水處理工藝流程
根據實驗室廢水的排放量和污染物成分隨機性較大的特點,我們將廢水的PH進行值調整和重金屬元素含量的超標準排放處理作為整個廢水處理工藝流程中的兩個主要環(huán)節(jié),進行工藝流程的研究、設計。
1、廢水處理工藝流程的總體思路
根據實驗室廢水排放的實際狀況,將制定一個實用性強、適用性廣、運行成本低的工藝流程作為設計的主要思路,通過多種文案的比較,提出收集→射流曝氣→酸堿中和→沉淀→因液分離的工藝流程總體思路。工藝流程圖如下
2、廢水處理工藝流程的說明
整個工藝流程考慮到了無機化學廢水的共性和特點,由于廢水中有害金屬離子的不確定性,有必要盡可能考慮有害金屬離子的種類多一點,以增強該工藝流程的適應性,所民將廢水收集后先進行耐酸泵射流曝氣工藝,對廢水作空氣氧化處理,一方面可除去一定量的二氧化硫,減少中和試劑的用量,也有利于某些有害物質的氧化分離。
經射流曝氣后的廢水進入酸堿中和,因為無機化學類實驗室的排放水總體PH值呈偏酸性,僅須考慮加入堿性藥劑進行PH值的調整。我們對堿性藥劑的使用成本、中和效果進行綜合對比,選擇Ca(OH)2(熟石灰)作為經濟、實用的中和劑,在中和過程中加以機械攪拌,加速中和反應過程。由控制儀通過對廢水中和反應過程中的PH值檢測,隨時調整中和劑的投入量,使經過酸堿中和后的廢水PH值穩(wěn)定在PH6~9之間。在這個PH值范圍內的排放水既滿足了《污水綜合排放標準》中的酸堿度指標,也為有害金屬離子的處理提供了條件。
酸堿中和反應后的廢水進入沉淀箱,如果單純采取自然沉淀的方式,則有害金屬離子的沉降分離效果不理想,在沉淀過程中加入一定量的Fe2+,使廢水中產生氫氧化鐵絮狀物,通過絮體的吸附網捕功能加速有害金屬離子的沉降分離,同時還能通過吸附作用降低廢水中氟離子濃度。Fe2+可由鐵屑在PH<7的廢水中產生。經沉降物實際在產生量申萬添益寶 少,自然脫水干燥后,作固體廢棄物處理。
三、實驗室廢水處理裝置的組成
1 實驗室廢水處理裝置的組成
實驗室廢水處理裝置的組成既要保證廢水處理工藝的可靠運行,還應具備占地面積小、運行噪音低、整個處理系統(tǒng)和所用機電設施及材料 耐酸堿腐蝕的特點。
實驗處理裝置的日(8h)處理能力按實驗室廢水的日排放總量設計,處理方式為間斷式,整個處理系統(tǒng)由三大部分組成,如下圖:
2 實驗室廢水處理裝置的組成說明
由示意圖可見,第一部分為廢水收集箱,待箱內廢水達到一定量時(由預置的液位傳感器控制),控制器開啟廢水收集箱與中和箱之間的耐酸泵,該耐酸泵既完成了廢水的輸送,又起到了射流曝氣的作用。
在第二部分的中和箱內,包括了射流曝氣、酸堿中和、機械攪拌等功能。其中酸堿中和功能包含了中和劑的調制、投入和PH自動檢測儀將廢水的PH值檢測、判斷后,即時調整中和劑的投入量。待廢水PH≥6時,即停止中和劑的投入,由于中和反應過程需要一定的時間,雖然停止了中和劑的投入,但廢水的實際PH值仍將逐步升高到>6。此時仍然保持機械攪拌一定的時間,(具體時間的長短在實際工藝調試時確定)待廢水的中和反應基本完成后,停止機械攪拌??刂破髯詣娱_啟耐蝕輸液泵,將中和后的廢水輸送到沉淀箱。
中和后的廢水進入沉淀箱后靜置3~4h后,控制器自動開啟排水閥排放清水,由于沉降物實際的產生量非常少,可定期采用人工開啟排污閥的方式,排出的沉淀物經濾袋脫水、自然干燥后作固體廢棄物處理。
廢水處理裝置的運行依靠程序控制器來完成,程序控制器、PH自動檢測儀和各部位的液位傳感器組成了整個工藝流程的控制系統(tǒng),保證了廢水處理裝置的自動化運行。
四、結語
(1)本方法及處理裝置能廣泛地適應于各類無機化學實驗室的廢水處理需要。滿足各類無機化學實驗室廢水處理量相對小、就地處理排放的特點。
(2)實驗室廢水處理裝置因為運行在一個特殊的環(huán)境下,處理裝置所采用的材質、器件均須具備耐酸堿腐蝕的特點,才能保證處理裝置長期穩(wěn)定的運行。
(3)建議對化學實驗室的廢水排放系統(tǒng)進行相應改造,將實驗器皿的洗滌水和實驗殘液的排放則通過管道送到廢水處理裝置進行處理。這樣可減少廢水處理裝置的廢水處理量,降低廢水處理裝置的運行成本。處理后的清水可作為一般性沖洗用水。
作者:蔣維、鐘兆平、邊智虹、張蕾