高校化学实验室废水处理技术及管控措施探讨
王嘉豪1，孙放放1，蒋益2，向峰1，张晨韵1
（1无锡工艺职业技术学院 陶瓷学院，江苏 宜兴 214206；
2 无锡工艺职业技术学院 经济管理学院，江苏 宜兴 214206）
摘要：高校化学实验室废水来源广，成分复杂，直接排放会严重危害生态环境。本文在分析高校化学实验室废水处理技术的基础上，对相关管控措施提出探讨，实现资源回收并符合法规，推动高校实验室可持续和高质量发展。
关键词：化学；实验室；废水；技术；管控
中图分类号：X703
Exploration of wastewater treatment technology and control measures in university chemistry laboratories
Wang Jiahao 1, Sun Fangfang 1, Jiang Yi 2, Xiang Feng 1, Zhang Chenyun 1
(1.School of Ceramics, Wuxi Vocational Institute of Arts & Technology, Yixing 214206, Jiangsu;
2.School of Economics and Management , Wuxi Vocational Institute of Arts & Technology, Yixing 214206, Jiangsu; )
Abstract:The wastewater from university chemistry laboratories has a wide range of sources and complex components, and direct discharge can seriously harm the ecological environment. Based on the analysis of wastewater treatment technology in university chemistry laboratories, this article explores relevant control measures to achieve resource recovery and comply with regulations, and promote sustainable and high-quality development of university laboratories.
收稿日期：2023-03-27
基金项目: 江苏省高等学校自然科学研究重大项目(20KJA610004)；
作者简介：王嘉豪，男，硕士，工程师，研究方向：水污染控制工程。
1 废水来源和危害
高校化学实验室废水主要来源于课程教学、学生活动、科学研究等实验过程中使用的溶剂、试剂、反应物和洗涤液等。这些废水含有各种化学物质，包括有机物、无机盐、重金属离子等[1-3]。化学实验室废水具有以下危害：（1）水体污染：废水中的化学物质可能会进入周围的水体，污染地表水或地下水资源，破坏生态系统平衡，并对水生生物造成毒性影响。（2）土壤污染：化学实验室废水排放到土壤中可能导致土壤质量下降，影响农作物的生长和品质。一些化学物质的积累还可能对土壤中微生物的生态系统产生负面影响。（3）人体健康风险：一些废水中的化学物质对人体健康有潜在风险。例如，有机溶剂可能导致呼吸道刺激、皮肤过敏甚至致癌；重金属则可能积累在人体内，引起神经系统、肾脏和肝脏等器官的损伤。（4）火灾爆炸风险：一些有机溶剂和试剂具有易燃性，废水中的这些物质在不当处理情况下可能引发火灾或爆炸事故，对人员和设施造成严重威胁。因此，高校化学实验室废水的正确处理和处置至关重要，以减少其对环境和人体健康的潜在危害。
2 化学实验室废水处理意义
化学实验室废水处理意义重大，不仅是保护环境和人体健康的需要，也是实验室履行社会责任的一部分。同时，废水处理还可以实现资源回收并符合国家和地方法律法规，推动可持续和高质量发展。
化学实验室废水处理具有以下意义：（1）保护环境：化学实验室废水中含有各种有害物质，如果不经过处理直接排放到环境中，会严重污染水体、土壤和空气。通过进行废水处理，可以有效去除或降低废水中的污染物浓度，减轻对自然环境的负面影响。（2）保护人体健康：废水中的污染物有潜在的毒性，直接接触或摄入可能对人体健康造成危害。通过适当的废水处理，可以减少或消除废水中的有毒物质，保护实验室师生和工作人员以及周围居民的健康安全。（3）回收资源：一些废水中的化学物质仍然具有一定的价值，通过适当的废水处理技术，可以将其中的有用物质回收利用，实现资源的再利用，从而减少对原材料的需求，节约资源。（4）合规要求：许多国家和地区都制定了相关的法律法规和标准，要求化学实验室必须对废水进行处理，并达到排放标准。适当的废水处理可以确保实验室符合法规要求，避免因违反规定而受到罚款或其他处罚。（5）社会责任：作为科学研究和教育机构，高校化学实验室有责任保护环境和促进可持续发展。通过对废水进行有效处理，实验室能够履行其社会责任，积极参与建设清洁、健康的环境。
3 废水主要处理方法
3.1 酸碱废水
酸碱废水处理方法可以根据具体的废水性质和处理需求选择不同的技术。一些常见的酸碱废水处理方法包括：（1）中和处理：酸废水可通过加入碱性物质（如氢氧化钠、氢氧化钙等）进行中和处理，使pH值接近中性范围。碱废水则可以通过加入酸性物质（如硫酸、盐酸等）进行中和处理，也使pH值接近中性。这种方法可以将酸碱废水中的酸或碱中和掉，使其变为中性废水。（2）沉淀法：酸碱废水中存在的金属离子可以通过添加适当的沉淀剂形成沉淀物而被去除。例如，酸性废水中的金属离子可以通过加入氢氧化钠沉淀为金属氧化沉淀物；碱性废水中的金属离子可以通过加入碳酸氢铵、碳酸钠等沉淀为金属碳酸盐沉淀物。（3）高级氧化技术：使用高级氧化剂（如过氧化氢、臭氧、高级氧化还原催化剂等）对酸碱废水进行处理。这种方法能有效氧化和分解废水中的有机物，使其降解为低毒或无毒的物质。（4）膜分离技术：包括反渗透、超滤、纳滤等膜分离技术可以用于去除废水中的溶解性盐和大分子有机物，实现废水的净化和回收利用。（5）生物处理：利用生物活性物质对废水进行降解和去除污染物。常见的生物处理方法包括生物滤池、曝气池、人工植物湿地等。另外，不同的酸碱废水具有不同的组成和特性，因此在选择废水处理方法时，应充分考虑废水的性质、处理效果和经济可行性，并遵守当地的法律法规和排放标准。此外，废水处理过程中应采取安全措施，确保操作人员的安全和环境的保护。
3.2 重金属废水
处理重金属废水通常需要采用特定的技术来有效去除或降低其中的重金属浓度。目前常见的重金属废水处理技术包括：（1）化学沉淀法：通过加入适当的沉淀剂，如氢氧化钠、氢氧化钙等，使重金属离子沉淀为难溶性的金属沉淀物，然后将其分离出来。（2）离子交换法：利用离子交换树脂吸附和去除废水中的重金属离子，达到净化废水的目的。可以通过再生树脂的方式循环利用。（3）膜技术：包括超滤、纳滤、反渗透等膜分离技术，可以有效去除废水中的重金属离子和其他污染物，实现废水的净化和回收利用。（4）电化学法：如电沉积、电解析和电渗析等，利用电化学原理将重金属离子还原或沉积在电极上，从而实现重金属废水的处理。（5）吸附法：利用吸附剂（如活性炭、大孔树脂、离子交换树脂等）吸附重金属离子，然后对吸附剂进行再生或处理，以回收金属或净化废水。（6）高级氧化技术：如臭氧氧化、光催化氧化、Fenton氧化等，可将有机物氧化降解，同时促进重金属的沉淀或螯合，从而实现重金属废水处理。（7）生物处理法：通过利用特定微生物对重金属进行还原、沉淀或转化，实现重金属废水的生物处理和净化。总之，选择适当的重金属废水处理技术需考虑废水成分、浓度、处理效率、成本等因素，并遵守相关法规标准。综合运用不同技术，有助于提高重金属废水的处理效率，减少对环境和人体健康的影响[4]。
3.3 有机废水
处理有机废水通常需要采用特定的技术来有效去除或降解其中的有机物质。以下是一些常见的有机废水处理技术：（1）生物处理技术：包括生物滤池、生物接触氧化法（BOD）、活性污泥法等。通过利用微生物对有机废水中的有机物进行降解，将有机物转化为无害产物。（2）物理吸附：使用活性炭等吸附材料吸附有机废水中的有机物质，达到净化水质的目的。吸附后的活性炭可以再生利用。（3）化学氧化：利用化学氧化剂如臭氧、过氧化氢等将有机废水中的有机物氧化分解为无害产物。常用的方法包括臭氧氧化、高级氧化技术等。（4）膜分离技术：如微滤、超滤、纳滤等膜技术，通过不同孔径的膜将有机物质截留在膜上，从而实现有机废水的净化和回收利用。（5）光催化降解：利用紫外光、可见光等光源激发催化剂，促进有机废水中有机物的光催化降解，将其转化为无害产物。（6）气浮法：通过向废水中注入气体使悬浮物浮于水面，然后将其除去，这种方法可用于去除有机废水中的悬浮物和油脂等。（7）电化学处理：包括电沉积、电解、电催化氧化等方法，利用电化学原理将有机废水中的有机物质氧化分解，达到净化水质的目的。总之，选择合适的有机废水处理技术需要考虑废水成分、浓度、处理效率、设备投资及运行成本等因素。综合应用多种技术，根据具体情况设计出最佳的有机废水处理方案。
3.4 高含盐废水
处理高含盐废水需要采用专门的技术来处理盐分和其他污染物。以下是一些常见的高含盐废水处理技术：（1）蒸发结晶法：通过加热废水并蒸发其中的水分，以使盐分结晶沉淀。此方法适用于高浓度盐水的处理，并可回收盐类。（2）反渗透膜技术：反渗透（RO）利用高压将废水压力驱动通过半透膜，从而分离出水分和溶解在水中的盐分，实现高效除盐。（3）电渗析法：电渗析（ED）利用直流电场将带电的离子从废水中迁移至相应电极，隔离出盐分，达到除盐的目的。（4）离子交换法：使用合适的离子交换树脂或材料，可以选择性地去除废水中的盐分和其他离子，实现除盐与净化水质。（5）化学沉淀法：通过添加化学反应剂，如钙盐、铝盐等，与废水中的盐分发生反应生成沉淀物，然后通过沉淀物的分离达到盐分的去除。（6）冷冻结晶法：通过降低废水温度使得盐分结晶，然后将结晶的盐分分离出来进行回收。适用于较高含盐量和冷却条件适宜的废水。（7）真空蒸发技术：利用真空条件下的蒸发过程，将废水中的水分蒸发掉，使溶解在水中的盐分浓缩，从而实现除盐与回收。因此，选择适当的高含盐废水处理技术需要考虑废水的盐分浓度、水质要求、能源消耗、处理成本等因素。根据具体情况综合应用不同技术，可以有效处理高含盐废水并实现盐类回收或净化水质的目的。
4 管控措施探讨
4.1 强化安全环保意识
当下，要强化高校学生的安全和环保意识，可以开展定期的安全和环保教育培训活动，向学生传授必要的安全知识和环境保护常识，提高他们的安全意识和环保意识；倡导校园内部建设安全环保文化，鼓励学生自觉遵守安全规章制度和环保政策，形成共同关心、参与和推动安全环保的氛围；组织学生参与安全环保小组，定期开展校园巡查和宣传活动，促进学生对校园环境和个人安全的监督和改进；制定校园紧急事件应急预案，并定期进行演练，提高学生应对突发事件的能力和反应速度。另外，确保学生在实验室、学习和工作场所等需要个人防护之处配备适当的个人防护装备，并指导他们正确佩戴和使用。鼓励学生参与节能减排和资源回收活动，如开展节能宣传、组织垃圾分类等，提高学生对资源的珍惜和环境保护的重视。利用各种形式的宣传手段，如海报、宣传册、讲座等，向学生传达安全环保知识，引起他们的关注和参与。通过以上措施，高校可以有效地强化学生的安全和环保意识，培养学生的责任感和积极参与意识，为创造一个更加安全和环保的校园环境做出贡献。
4.2 制定严格管理制度
要建立化学实验室的管理制度，学校管理层应了解国家、地方和学校关于化学实验室管理的相关法规政策，确保管理制度符合法律规定。通过起草并制定化学实验室管理制度文件，包括安全操作规程、紧急处理预案、废物处理流程等内容。明确实验室主管、实验室管理员、实验老师和实验人员等各方的责任分工，确保各项管理措施得以贯彻执行。规范实验室内的安全设备配备，如消防器材、排风设备、个人防护用品等，确保实验过程中安全防护措施到位。规范实验室的进出管理制度，限制未经许可人员的进入，确保实验室内部秩序和安全。实验室管理教师对实验品种进行分类管理，明确易燃、易爆、剧毒等品种的存放和使用规定，防止事故发生。建立废弃物处理制度，规范废弃物的分类、存储和处理方式，确保废弃物不对环境造成污染。定期组织实验室管理人员和实验人员进行安全操作培训，加强安全意识和应急处置能力，并对相关人员进行考核评估。建立定期的实验室管理制度监督检查机制，对实验室管理制度的执行情况进行检查评估，及时发现问题并纠正。根据实际情况不断完善和改进化学实验室管理制度，遵循“预防为主、综合治理”的原则，持续提升实验室管理水平。通过以上步骤，可以建立一套科学严谨的化学实验室管理制度，有效保障实验室内的安全、环保和科研工作的顺利开展
4.3 落实课堂与科研纪律
要落实学生在课堂和科研中的纪律，需要建立明确的规则和制度，制定明确的课堂纪律和科研守则，告知学生应该遵守的规范。在学生手册或课程大纲中详细列出相关规定，确保学生了解和遵守。实验指导教师需要以身作则，展示良好的榜样，在课堂上或科研项目中指导学生，教导他们如何遵守规则和纪律。对于违反纪律的行为，及时进行批评教育或相应的惩罚。如果学生对课堂内容或科研项目有困难，指导要给予及时的支持和帮助，避免产生违纪或者违规操作情况。
4.4 确保治污经费
确保高校化学实验室的治污经费是一个重要且复杂的问题，高校应制定详细的预算计划，包括治污设备和工具的购买、维护和更新费用，以及相关培训和咨询的费用等。这样可以明确经费需求，并有助于提前规划和管理。通过多种渠道寻找资金来源，如向政府部门、研究机构和行业合作伙伴申请经费。此外，还可以利用科研项目、捐赠和基金会等来获取额外的治污经费。在实验室管理方面，高校可以采取措施提升资源利用效率，减少废弃物和污染物的产生。例如，优化实验流程、改进试剂使用方式、推广节能环保设备等。高校可以积极参与相关技术研究与创新，开发更有效、经济可行的治污技术。这不仅可以降低治污成本，还有可能获得科研项目的资助或专利收益。另外，高校应加强学生和教职员工的环保意识培养，提倡节约用水、用电、用气等，并通过举办宣传活动、开展绿色实验室评选等方式推动环保文化的建设。最后，高校应建立健全的治污经费使用和管理制度，确保经费按照规定用于治污目的，并进行有效的监控和审计。同时，加强对实验室安全与环境保护的监管，防止事故和污染事件的发生，减少相关经费支出。通过以上措施，高校化学实验室可以更好地确保治污经费的得到保障，实现高效、可持续的环境管理和保护。
5 结语
综上所述，高校化学实验室废水具有复杂成分、高浓度和变化性、pH值波动大、潜在毒性和危险性、高含固率以及高氧化还原性等特点。因此，在进行废水处理和管理时，必须采取适当措施来有效处理和减少对环境的影响。相关部门应采取科学有效的措施，切实提升实验室废水处理工作的质量，从而更好地保护生态环境，促进实验室的健康发展[6]。
参考文献
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[2] 尹疆,袁媛,蒋竹荷,等.化工实验室废水一体化悬浮过滤装置的设计及性能优化[J].湖南师范大学自然科学学报, 2023, 46(4):152-158.
[3] 邓凌霜.实验室水污染分析及治理措施[J].化工设计通讯, 2023, 49(8):157-159.
[4] 刘鸣兴,温宇彤,项哲,等.榛子壳活性炭对Cr(VI)重金属废水的吸附研究[J].山东化工, 2023, 52(11):233-235.
[5] 李东升,管福征.高校实验室废水处理实践与研究[J].山东化工, 2010, 39(9):3.DOI:10.3969/j.issn.1008-021X.2010.09.010.
[6] 白素丽,庞爽.化学实验室废水处理及管控初探[J].清洗世界, 2022(004):038.
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