高校实验室的废物处理方法初探

李志群，施艳秀，郑向红，何丽清

（广东职业技术学院，广东佛山528041）

实验是高校教师科研必不可少的重要环节，也是高校培养学生的观察能力、动手能力、分析解决问题和创新能力的重要手段。随着高校规模的扩大和科技创新能力的提高，实验室废弃物污染问题日渐突出。特别是有关化学的实验室，化学实验过程中用到许多有毒化学品，化学反应排放出的废气、废液和废渣，如不经处理而直接排放到大气、下水道或垃圾场中，将会对环境造成很大的污染。然而，许多高校实验室的废物处理方法过于简单，甚至不加任何处理就排放，对废物排放没有系统化的管理。当前，全球性环境与生态状况的继续恶化已引起世界各国政府和人民的密切关注，保护环境已成为全人类的共同事业。因此如何处理高校实验室产生的大量废弃物是每个实验工作者必需了解和掌握的问题。下面就常见的废物处理方法进行研究。

1 高校实验室废物的分类及预处理

1.1 分类

高校实验室产生的废物按状态可以分为气态废物、液态废物、固态废物。因液态废物（即废水）的成分比较复杂，量比较大而研究比较多。

废水按污染程度可分为高浓度和低浓度实验室废水。高浓度实验室废水主要成分为液态的失效试剂，液态的实验废弃产物或中问产物；低浓度实验室废水指实验过程中排放的浓度与毒性较低的实验用水，以及各种洗涤液(仪器或器具的润洗液和洗涤废水等)，毒性小、浓度低的废试液，以及用作冷却、加热用途的水。

废水按所含主要污染物性质，可以分为有机、无机实验室废水及生物实验废水。无机废水主要含有重金属、重金属络合物，酸碱，氰化物，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。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。

1.2 预处理

高校实验室的废物排放周期不定，排放量也无规律性，各个实验室从事的实验大不相同，废物的组成不尽相同，性质差异比较大。因此，必须禁止将不明性质的废物混合存放，对实验室废物应该分类收集，用特定的收集装置贮存，贴上标签，注明废物产生的日期、种类、性质、所含成分，最好能标明是什么实验所产生的废物。二种以上的废物混合存放应考虑兼容性，以免发生激烈反应、火灾或爆炸、中毒、产生可燃性液体或有害液体、造成容器材质劣化等环境风险影响。对于高浓度的液体废物不得倾倒或稀释后倾倒于下水道，对于低浓度废液，建议对废水排放系统进行相应的改造，一般性洗涤用水可直接排放，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[1]。通过分类收集可以提高废物回收利用和无害化处理水平。

实验室废物的处理应本着就地、及时、简易操作、废物利用、以废治废、变废为宝和降低成本的原则。有条件的实验室可按成熟的工艺（如萃取回收、化学沉淀、氧化还原、混凝絮凝等）自行处理或部分自行处理，对已无回收利用价值、不能或不经济进行自行处理的废物在各实验室定点存放，待其达到一定数量后集中委托具有危险废物处置资质的单位进行清运和处置。

2 高校实验室的废物处理

废物处理方法直接决定着废物的处理效果，如方法选择不当，则会造成处理效果达不到要求，同时也将会造成巨大的浪费。因此在废物处理方法设计前，应进行废物处理方案论证，从而选择最佳废物处理方案。首先必须了解废物的情况，由于各个化学实验室从事的实验大不相同，废物的性质差异比较大，要对废物全面了解，不能想当然进行处理，盲目处理会发生危险，要采用科学、严谨的态度对废物进行分析、鉴定。

2.1 废气的处理[2]

实验室的废气污染源有实验室使用的有机、无机挥发性液体的挥发、实验过程产生的有害气体等。如果不加强实验室的空气污染防治措施，不仅会影响实验人员的身体健康，而且还会影响实验仪器设备的使用寿命。

废气主要采用吸收法处理，或是采取通风、抽风等稀释措施使之达标排放。减少实验室的空气污染措施：

(1)加强实验室的通风。在新建、扩建和改造实验室时，门窗大小位置应设置合理，使实验环境保持良好的自然通风换气。对于化学类和经常使用化学试剂的实验室，应采取强制排风措施。合理设计和安装通风排风设备，对于强挥发和释放有毒气体的实验应该在通风橱中完成。

(2)合理设计实验。对于使用易挥发试剂和容易产生有害气体的实验，尽量不在人数众多的本科实验教学中安排，因为他们的实验技能较差，自身防护能力和知识较少，容易产生危险；同时对于产生的有害气体不能直接排放到大气中以防污染外部环境，应根据其性质合理处理，如强酸、强碱吸收处理等。

(3)避免在有人员工作的实验室内存放大量易挥发试剂、溶剂。对于易挥发试剂和溶剂应该按照该类试剂的存放标准在专门场所保存。

2.2 固体废物的处理

实验室产生的固体废物包括实验多余的固体样品、反应生成的固体产物、过期失效的固体化学试剂以及破损的实验器皿。对于这类固体废物，尽可能回收利用，无法回收利用的有毒废渣应委托具有危险废物处置资质的单位进行清运和处置。他们会把废物与水泥混合凝固后远离生活区深埋或用焚烧法进行处理。

我院染整专业学生在上印花实训课时，产生大量印花浆料，如果直接排放，不但堵塞下水道，而且排出去后会因为染料的缘故使水体色度很高，给后处理带来很大的麻烦，因此，这些废料要收集起来给有资质的单位进行焚烧处理。

2.3 液体废物的处理

高校实验室废水成分复杂，只用一种方法很难把所有的污染物除尽。因此，处理废水往往要把多种方法结合起来，或是进行针对性的分类处理，才能达到较好的治理效果。

2.3.1 各种常见的处理方法

2.3.1.1 絮凝沉淀法

这类方法适用于含重金属离子较多的无机实验室废水。当确定了废水的性质和各种离子沉降的性能后，选择合适的絮凝剂(铁盐、铝盐等)，在弱碱性条件下可形成铁、铝氢氧化物的絮胶状沉淀，具有吸附重金属离子作用，在去除重金属离子的同时，也可以除去一部分水中的其它污染物，降低废水的COD，提高废水的可生化性。这个方法对于水中含染料废水效果也很好，絮凝剂产生的絮胶状沉淀能吸附较多的染料分子，可以使染液颜色变浅甚至澄清。

2.3.1.2 硫化物沉淀法[3]

这种方法适用于含汞、铅、镉等金属的呈碱性的实验废水。一般是向废水中加人硫化钠，生成难溶于水的金属硫化物，再加入铁盐作为共沉淀剂，生成的Fe(OH)3絮胶状沉淀将水中悬浮的硫化汞、硫化铅、硫化镉微粒吸附而共沉淀，然后静置，分离过滤，清液可直接排放。

2.3.1.3 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人氧化剂，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。

2.3.1.4 活性炭吸附法[3-4]

活性炭吸附法可用于处理含重金属离子废水，通过活性炭的吸附与解析作用，将金属离子去除。也可用于生物、物理、化学法不能去除的呈溶解状态的有机物的废水，实验室有机废水含有大量试验残液和废溶剂，其主要成分为烷烃类、芳香族以及能使液面表面自由能降低很多的物质，且废水浓度高、量小、呈酸性，很适合用活性炭吸附处理。处理工艺流程为先经过简单分离把废水中的有机相分离出来，再经过活性炭吸附，COD 的去除率可达到93%[5]。活性炭是目前废水处理中使用较多的吸附剂，活性炭的预处理、再生恢复性能的工艺比较简单，装备制造比较便宜、操作简单、维修方便，因而获得了广泛的应用。

2.3.1.5 焚烧法[6]

焚烧法一般适用于含有机溶剂的废液。对含水的低浓度有机废液，用与水不相混合的挥发性的溶剂进行萃取，分离后再焚烧。对形成乳浊液之类的废液可以直接用焚烧法处理。对难以燃烧的物质，可把它与可燃性物质混合燃烧。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。

2.3.1.6 生物实验废水的处置方法[4]

处理微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。

2.3.1.7 废水综合处理的方法[7]

当废水性质不明，可通过实际测定试验来确定。这时一般采用综合处理法。有机废水含有悬浮物时，首先过滤，测定滤液的BOD5和COD，若滤液中的BOD5和COD 均在要求值下，可以确认这种废水可以采取物理处理方法；若滤液中的BOD5和COD 高于要求值，则用化学氧化、焚烧或生物法等其他方法来处理，将污染物氧化，转化为无害的物质。无机废水含有悬浮物时，首先要进行沉淀实验。若在常规的静沉时间内达到排放标准时，可采用自然沉降法进行预处理，若达不到排放的标准，则用混凝沉降，氧化还原等化学法来处理污染物。

2.3.2 高校实验室常见废液的处理

2.3.2.1 酸、碱废液的处理

实验后产生的废酸和废碱要集中回收分别存放，废酸、废碱可以废物利用于清洗玻璃仪器，稀释后清洗公厕，也可以将废酸和废碱中和后，使其pH 值在6.5 ～8.5 之间，达标排放。

2.3.2.2 重金属废液的处理[2]

（1）含汞废弃物的处理

如打碎压力计、温度计，将金属汞散失在实验室里，必须立即用滴管、毛笔或在硝酸汞的酸性溶液中浸过的薄铜片将汞收集起来，用水覆盖。散落过汞的地面应撒上硫磺粉或喷20% 三氯化铁水溶液，干后再清扫干净。

重金属蒸气密度较大，沉积在底部，因此测汞及其他重金属要在通风道的下侧安装排气装置，以使废气及时排到室外。若室内的汞蒸汽质量浓度超过0.0l mg／m ，可用碘净化，即将碘加热或自然升华，碘蒸汽与空气中的汞及吸附在墙上、地面上或器物上的汞作用生成不易挥发的碘化汞，然后彻底清扫干净。含汞的废液可调pH 值至8 ～10，加入过量硫化钠，使其生成硫化汞沉淀，再加入硫酸亚铁作为共沉淀剂。硫化铁将水中悬浮的硫化汞微粒吸附而共沉淀，清液可排放，残渣可用熔烧法回收汞，或再制成汞盐。

（2）含铬废液的处理

先用亚硫酸氢钠或硫酸亚铁将Cr5+还原为Cr3+，还原后加入废碱液或石灰，控制pH 值8 ～9，使Cr3+以氢氧化物的形式沉淀。由于Cr（OH)3是两性的，因此应控制碱的加入量，以免生成亚铬酸根离子(CrO)而重新溶解。

（3）含银废液的处理。

向含银废液中加入过量的饱和氯化钠溶液，使生成氯化银沉淀。去掉上清液，用布氏漏斗过滤，将沉淀物充分水洗，将沉淀物移至烧杯，加入2 ～3 倍量的水，每100 mL 溶液中加人(1+1)盐酸5 ～10 mL，再加入棒状 (或粒状)锌，搅拌后析出灰色的银。液体变透明后，弃掉上清液，除去锌，然后用布氏漏斗过滤，用温水洗净、烘干。使用粒状锌时，用少量盐酸将锌完全溶解后过滤为佳。

（4）含砷废液处理

在含砷废液中加入FeC13，投加量控制Fe／As 浓度比为50／1，然后用消石灰将废液的pH值控制在8 ～10，利用新生氢氧化物和砷的化合物共沉淀的吸附作用除去废液中的砷。

2.3.2.3 染液的处理

含染料的废水颜色很深，会使被污染的水体的色度很高。可以将废水集中收集后，选择合适的絮凝剂(铁盐、铝盐等)，在弱碱性条件下可形成Fe（OH)3和Al（OH）3的絮胶状沉淀吸附染料分子，从而使废水澄清达到排放标准。

3 结语

高校实验室排放污染物的数量多、种类复杂、危害性大。其废弃物的排放及其对环境的污染问题日渐凸现，越来越引起社会的关注。目前，高校实验室废水排放还未完全纳入环保部门的监督管理之中，除采取有效的技术措施外，也要重视实验室工作人员的定期培训，在实验过程中减少药品使用量，尽量寻求无毒害性药品代替旧的有害物质。同时注重新方法和新技术的应用，积极推行实验室物质的回收循环利用，减少污染物的排放。我们在实际应用中，要从经济性、安全性和处理效果入手，以最少的投资处理获得最大的环境效益，致力于废水污染治理，保护环境。

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