混凝法处理实验室无机废水效果研究.doc

武汉生物工程学院毕业论文(设计) 题 目：混凝法处理实验室无机废水效果研究 学 生： 孙 恺 系 别： 化学与环境工程系 专业班级： 08级环境工程一班 指导教师： 胡 双 意 辅导教师： 胡 双 意 时 间： 2011.11 至 2012.5 武汉生物工程学院毕业论文（设计）目 录学士论文作者声明II摘 要III关键词IIIAbstractIVKey wordsIV1前言11.1实验室废水来源及概况11.1.1化学实验室废水的产生11.1.2化学实验室废水的状况11.2实验室废水处理技术11.2.1实验室废水处理技术现状11.2.2化学法(混凝法)的处理现状22实验部分22.1仪器和试剂22.1.1实验仪器22.1.2实验试剂32.2实验方法32.2.1 浊度的测定32.2.2 pH的测定33 测量结果与讨论33.1原水属性指标的测定及分析33.2初步确定混凝沉降时间43.3确定原水中能形成矾花的最小混凝剂量43.4混凝剂的投加量对试验结果的影响53.4.1混凝剂Al2(SO4)3的最佳投药量测定53.4.2混凝剂FeSO4的最佳投药量测定63.4.3混凝剂FeCl3的最佳投药量测定73.5 pH的改变对混凝效果的影响83.5.1混凝剂Al2(SO4)3的最佳pH83.5.2混凝剂FeSO4的最佳pH93.5.3混凝剂FeCl3的最佳pH104 结论11参考文献12致 谢14文献综述15学士论文作者声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 本人完全了解有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀学位论文评选机构将本学位论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。 本学位论文内容不涉及国家机密。 论文题目： 混凝法处理实验室无机废水效果研究作者单位： 武汉生物工程学院作者签名： 年 月 日混凝法处理实验室无机废水效果研究摘 要本文主要研究了混凝法对实验室无机废水进行处理效果的研究。向废水稀释水样添加3种不同的混凝剂(硫酸亚铁、氯化铁、硫酸铝)，通过混凝后对其浊度进行测定，研究了化学混凝法对实验室无机废水的处理程度、处理效果的影响。在试验条件下，综合考虑3种混凝剂的处理效果，分析研究结果表明：各种混凝剂在其适宜的条件下，对浊度的去处率都达到90%以上，其中硫酸铝投药量需求较少，且pH需求偏中性，去处率最高，适合作为大批量实验室废水混凝处理的理想混凝剂。关键词实验室废水；混凝法；絮凝剂；废水处理Coagulation treatment of laboratory study on the effect of inorganic wastewaterAbstractThis paper mainly studies the method of laboratory coagulation of inorganic wastewater treatment effect research. Effluent dilution water to add 3 different coagulant ( ferrous sulfate, ferric chloride, aluminum sulfate), through coagulation on the determination of turbidity, chemical coagulation method for Laboratory of inorganic wastewater treatment, treatment effect. Under the test conditions, considering the3 kinds of coagulants in the treatment effect, analysis of results showed that: all kinds of coagulant in the appropriate conditions, on turbidity removing rate can reach more than 90%, wherein the aluminum sulfate dosage less in demand, and demand for pH neutral, place the highest rate, suitable for high-volume laboratory wastewater the ideal coagulant coagulation treatment.Key wordslaboratory wastewater；coagulation method；pollution of heavy metal irons221前言1.1实验室废水来源及概况1.1.1化学实验室废水的产生化学实验室废水的产生，主要来自高校化学实验室和科研实验，实验废水量的不确定性、多变性、复杂性是其自身的特点，实验废水分为高浓度和低浓度的废水，高浓度废水主要是标签脱落或成份不明的潮解试剂，失效的液态试剂，科研和实验中的衍生物及副产品，剧毒药品实验后的洗涤水，高浓度废水对环境污染严重，应当引起人们的足够重视，低浓度废水主要是化学实验器皿的洗涤水，一般酸、碱、盐的化学反应产物，低毒的化学废试液和实验用水1。1.1.2化学实验室废水的状况实验室废水有其自身的特殊性质：量少，间断性强，高危害，成分复杂多变。据化学实验室废水的主要成分，可分为无机废水、有机废水和综合废水。无机废水主要含有重金属的汞、铅、铬及氰化物、砷化物、氟化物等，有机废水主要含有酚、苯、硝基化合物、多环芳烃、多氯联苯等致癌物质，综合废水是指废水中既喊有有机污染物，并且两者含量都很大。大多数实验室废水是综合废水，处理这些废水，要因水而宜2。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、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。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。不同的废水，污染物组成不同，处理方法和程度也不相同。实验室废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3。1.2实验室废水处理技术1.2.1实验室废水处理技术现状实验室废水由于其排放周期不确定，水量无规律性，水质复杂、多变，除含有洗涤剂及常用溶剂等有机物外，还含有较多的酸碱、有毒有害的有机物和重金属的特点，导致其处理方法难、处理成本极高，使之成为了难以治理的工业污染源之一，但同时也是值得开发的资源库之一4。实验室废水主要来自科研单位实验研究室和高等院校的科研和教学实验室。因而对实验室废水的理想处理效果便是能够充分回收并作为实验室试剂再次使用。目前，实验室废水还缺少一种既经济高效又普遍适用的处理工艺，大多不经过处理或者只经过简单的处理就排入下水道，容易对污水处理厂造成冲击负荷而且不能被有效处理；进入环境后可能经过长期的生物蓄积作用，破坏植物的生长、危及动物和人的生命，形成“蝴蝶效应”，也不符合国家的有关规定，如不符合“关于加强实验室类污染环境监管的通知”和“教育部、国家环境保护总局关于加强高等学校实验室排污管理的通知”的规定5。目前，国内外还未见报道有成熟的工艺和方法能将实验室废水综合处理到达标排放的标准。实验室废水的治理不能等同于工业废水处理，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6。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。化学实验室使用的试剂和药品，少则近百种，多则上千种。目前我校开设有多门实验课，实验内容包括物质性质验证实验、定量分析实验、有机合成实验和有机物提取实验等，所用化学试剂包括常见酸、碱、重金属盐和酚及其它有机物等，其中大多数都能对环境产生严重污染，许多试剂及其反应废弃物如各种酸碱、重金属盐及有机物等对环境和人体健康是有害的。它们之中有些可以在环境中长期存在，很难降解；有些通过食物链富集进入人体而造成毒害作用；有些甚至在降解的过程中又造成了二次污染7。1.2.2化学法(混凝法)的处理现状实验室废水的综合治理主要有三种途径：一是回收利用有用成分，例如废水中含量较多的重金属成分，可依靠活性污泥法进行充分的中和来提炼或降低毒性，创造经济效益降低废水处理成本8，因而活性污泥法是实验室废水处理工程中需要考虑的途径之一；二是末端处理法，由于中低浓度的废水和预处理后的部分废水有机物含量低，直接用化学混凝法使废水中的有机物转化为其他成分，降低COD、BOD、氨氮、硫酸根等的浓度，接着用生物法对废水中大部分有机物进行彻底氧化分解，并转化为无害物质；三是清洁生产，从实验室废水的源头开始着手，节约试剂，进行清洁生产，减少实验室废水的排放量，最终实现零排放。一般的实验室废水处理可采用以下处理工艺流程：先使用物理法进行预处理，同时对高浓度废水进行浓缩转化利用，然后将处理后的废水和中低浓度生产废水进行混合，再一起进入化学混凝处理阶段，降低有机浓度，提高化学降解性，最后再进入生化降解阶段，利用生化反应进行彻底的氧化处理，从而减少二次污染，同时要结合清洁生产，降低废水的排放量。混凝法是一种常用的水处理方法，具有经济、高效、适用范围广等优点9。用混凝法处理实验室废水，混凝剂的选择很关键，且采用的混凝剂不同对pH值、温度、反应时间等因素的要求亦不同10。孔昊楠等用硫酸铝、硫酸铁、聚合氯化铝( PAC) 、聚合硫酸铁( PFS) 、聚丙烯酰胺( PAM)混凝剂对味精废水进行预处理研究，得出PAC 和PFS混凝剂具有安全无毒、可生物降解、对环境和人类健康无害、投药量省、混凝效果好、沉降速度快、拍泥耗水率低等特点11，且对实验室废水具有较好的浊度、COD和SS去除率，适用的PH值范围宽，最佳pH值为5612。废水中的有机物按其存在形态可分为溶解态、胶态和悬浮态(包括单独存在的有机颗粒和吸附在水中微粒表面的有机质)13。其中胶态和悬浮态有机物的性质与水体中存在的微粒很相似，在通常条件下带有负电荷(有机物在水中有离解趋向)。因此在混凝处理中,它们的去除机理是相似的，即通过电性中和、吸附架桥和网捕沉淀得以去除14。而水中分子质量较小、溶解度较大的有机物，因为具有良好的亲水性而不易被混凝剂的水解产物金属氢氧化物所吸附，在一般混凝条件下去除率很低15。2实验部分2.1仪器和试剂2.1.1实验仪器实验所用仪器以实验室实验所用仪器为准。实验所需仪器见表2-1所示。表中未列出仪器包括：烧杯（大、小）、移液管、玻璃搅拌棒、胶头滴管等。表2-1 仪器型号及生产厂家仪器名称型号厂家浊度仪数显酸度计混凝搅拌仪电子天平AC201SPHS-25CTA6-1BS124SThermo Fisher Scientific上海宇隆仪器有限公司武汉恒岭仪器厂北京赛多利斯仪器系统有限公司2.1.2实验试剂(1)硫酸铝：1%Al2(SO4)3，在1000 ml去离子水中加入10 ml 10%H2SO4酸化，称取10 gAl2(SO4)3粉末溶于其中摇匀待用。(2)硫酸亚铁：1%FeSO4，在1000 ml去离子水中加入10ml 10%H2SO4酸化，称取10 gFeSO4粉末溶于其中摇匀待用。(3)氯化铁：1%FeCl3，称取10 gFeCl3粉末溶于1000 ml去离子水摇匀待用。(4)氢氧化钠：参照GB/T601-2002，配置10%的NaOH标准溶液,称取10克氢氧化钠，溶于90毫升无二氧化碳的水中，摇匀，注入聚乙烯容器中，密闭放置至溶液清亮。(5)盐酸：用10ml量筒量取10ml浓度为36.5%的浓盐酸，加入90ml去离子水稀释，混合均匀。(6)分析所用水为去离子水。 2.2实验方法2.2.1 浊度的测定使用浊度仪(AC201S，Thermo Fisher Scientific)测原水浊度。(1)浊度仪量程校准：分别校准浊度仪的4个量程(0.2-2，2-20，20-200,200-2000)。(2)浊度仪调零：分别将浊度为1、10、100、1000的标准浊度溶液放入浊度仪校准读数，分别校准2次，直到无偏差；(3)将待测溶液放入浊度仪，直接读出所测溶液的浊度值，平行测2次，取平均值；2.2.2 pH的测定使用酸度计(PHS-3C上海雷磁仪器厂)测原水pH。(1)酸度计调零：分别将pH为6.86与9.18的标准浊度溶液放入浊度仪校准读数，6.86定位，9.18调斜率，分别校准2次，直到无偏差。(2)测待测水样pH：将待测水样放入酸度计，测其pH，平行测2次，取平均值，并记录测量结果。3 测量结果与讨论3.1原水属性指标的测定及分析原水采自学校生化实验大楼，包含碱式滴定(高锰酸钾)产出废水与食品检验实验排出废水。主要废水成分为洗涤试管的过程后的液体。(1)浊度的测定原水测浊度平行测2次：第1次为812，第2次为807，取平均浊度值为809.5。对原水稀释，按1：1的比例进行稀释。稀释后测浊度平行测2次：第1次为399，第2次为403，取平均浊度值为401。(2)pH的测定原水测pH平行测2次：第1次为9.23，第2次为9.21，取平均pH值为9.22。对原水稀释，按1：1的比例进行稀释。稀释后测pH平行测2次：第1次为8.93，第2次为8.79，取平均pH值为8.86。3.2初步确定混凝沉降时间进行初步混凝试验，大致测得混凝需要的大致时间，将搅拌机开关扳到手动位置，取3份水样加入1000ml烧杯，手动慢速搅拌烧杯中的1000ml原水，用移液管向1号烧杯中加入2.0mlAl2(SO4)3，用移液管向2号烧杯中加入2.0mlFeSO4，用移液管向3号烧杯中加入2.0mlFeCl3，并手动搅拌，每隔10min取水样，静置沉降15min取上清液测浊度。在混凝剂Al2(SO4)3实验中混凝时间对浊度的影响见表3-1。在混凝剂FeSO4实验中混凝时间对浊度的影响见表3-2。在混凝剂FeCl3实验中混凝时间对浊度的影响见表3-3。表3-1 混凝剂Al2(SO4)3混凝时间对浊度的影响Al2(SO4)3混凝时间10min20min30min40min浊度1浊度2平均浊度254271262.5229231230226223224.5226224225表3-2 混凝剂FeSO4混凝时间对浊度的影响FeSO4混凝时间10min20min30min40min浊度1浊度2平均浊度277269273254271262.5259259259257252254.5表3-3 混凝剂FeCl3混凝时间对浊度的影响FeCl3混凝时间10min20min30min40min浊度1浊度2平均浊度257260258.5237235236233234233.5229231230从以上的实验结果可以看出3种不同的混凝剂剂对混凝时间有一定要求，在达到一定时间后混凝效果趋于平缓，混凝沉降至少需时20min。在下步实验中选用先快速搅拌(120-150r/min)3min，慢速搅拌(40-80r/min)20min以满足混凝所需要的水利条件需求。3.3确定原水中能形成矾花的最小混凝剂量(1)大致测得混凝剂Al2(SO4)3的最小混凝剂量。将搅拌机开关扳到手动位置，手动慢速搅拌烧杯中的1000ml原水。用移液管每次增加0.5ml的混凝剂直至出现矾花为止，这时的混凝剂量作为矾花的最小投加量。实验过程中的现象：混凝剂Al2(SO4)3试剂本身无色。投药过程中形成矾花较快，絮体颗粒明显，且较大，呈现絮状凝结。从实验过程可以得出，混凝剂1%Al2(SO4)3溶液形成矾花的最小投加量为2ml。(2)大致测得混凝剂混凝剂FeSO4的最小混凝剂量。将搅拌机开关扳到手动位置，手动慢速搅拌烧杯中的1000ml原水。用移液管每次增加0.5ml的混凝剂直至出现矾花为止，这时的混凝剂量作为矾花的最小投加量。实验过程中的现象：混凝剂FeSO4因试剂本身有黄绿色，加入混凝剂后色度有一定的上升，经过搅拌与沉淀后上清液呈无色。投药过程中形成矾花较快，絮体颗粒明显，且较大。从实验过程可以得出，混凝剂1%FeSO4溶液形成矾花的最小投加量为2ml。(3)大致测得混凝剂混凝剂FeCl3的最小混凝剂量。将搅拌机开关扳到手动位置，手动慢速搅拌烧杯中的1000ml原水。用移液管每次增加0.5ml的混凝剂直至出现矾花为止，这时的混凝剂量作为矾花的最小投加量。实验过程中的现象：混凝剂FeCl3因试剂本身有黄色，且配置后瓶底有絮状沉淀，经过搅拌与沉淀后上清液呈无色。投药过程中形成矾花状态有絮状实型，絮体颗粒明显。从实验过程可以得出，混凝剂1%FeCl3溶液形成矾花的最小投加量为3ml。3.4混凝剂的投加量对试验结果的影响混凝剂的投加需要有定性实验为前提,作为定量的依据，而在混凝剂的投加过程中，必须考虑到不同水质、不同环境条件等因素对混凝剂的投加所造成的影响。3.4.1混凝剂Al2(SO4)3的最佳投药量测定(1)确定试验时的混凝剂投加量，根据3.3得出混凝剂1%Al2(SO4)3溶液形成矾花的最小投加量为2ml，取其1/4（0.5ml），作为1号杯的混凝剂投加量，其2倍(4.0ml)作为6号烧杯的投药量。用依次增加混凝剂量相等的方法求出2-5号烧杯混凝剂投加量（见表3-4）。把混凝剂移到与烧杯号相对应的搅拌机投药试管中，将6个水样放在搅拌叶下，保持与各烧杯中叶片的位置相同，将搅拌机开关扳到自动位置，启动搅拌机。转动试管架转轴将混凝剂加入所对应的烧杯中。快速搅拌(120-150r/min)3min，慢速搅拌(40-80r/min)20min。(2)搅拌过程中，注意观察并记录矾花形成的过程，矾花大小，密实程度(肉眼观察具体絮体实型)。(3)搅拌完成后，轻轻提起搅拌叶片。静置沉淀15min，观察并记录矾花沉淀情况，沉降时间到达后，取上清液测其浊度，平行测定2次，取平均值。(4)试验结果整理：以水样结果浊度为纵坐标，混凝剂加注量为横坐标，绘出浊度与投药量关系曲线，并在图上求出最佳混凝剂投加量。混凝剂FeSO4的投加量关系曲线见图3-1。表3-4 混凝剂Al2(SO4)3的最佳投药量测定水样编号123456Al2(SO4)3(ml)0.51.01.52.53.04.0矾花形成快慢快慢矾花密实程度密疏矾花颗粒大小小大上清夜浊度164.028.87.518.219.219.8上清夜浊度242.823.211.414.018.221.2上清夜平均浊度63.426.09.516.118.720.5图3-1 混凝剂Al2(SO4)3的投加量与浊度关系曲线实验现象：混凝剂Al2(SO4)3试剂本身无色。投药过程中形成矾花较快，絮体颗粒明显，且较大，呈现絮状凝结。如表3-4所示6支杯中，以3号杯矾花形成最快，6号杯矾花形成最慢；4号杯矾花最为密实，6号杯最为松散；1号杯矾花颗粒最小，3号杯颗粒最大。由图3-1得知Al2(SO4)3的最佳投药量为1.7ml(浊度小于9.5)，在图线上浊度去除随投药量变化在最佳投加量点前成正相关，到达最佳投药量点后趋于缓和，浊度略有上升。3.4.2混凝剂FeSO4的最佳投药量测定 (1)确定试验时的混凝剂投加量，根据3.3得出混凝剂1%FeSO4溶液形成矾花的最小投加量为2ml，取其1/4(0.5ml)，作为1号杯的混凝剂投加量，其2倍(4.0ml)作为6号烧杯的投药量。用依次增加混凝剂量相等的方法求出2-5号烧杯混凝剂投加量（见表3-5）。把混凝剂移到与烧杯号相对应的搅拌机投药试管中，将6个水样放在搅拌叶下，保持与各烧杯中叶片的位置相同，将搅拌机开关扳到自动位置，启动搅拌机。转动试管架转转轴将混凝剂加入所对应烧杯中：快速搅拌(120-150r/min)3min，慢速搅拌(40-80r/min)20min。(2)搅拌过程中，注意观察并记录矾花形成的过程，矾花大小，密实程度。(3)搅拌完成后，轻轻提起搅拌叶片。静置沉淀15min，观察并记录矾花沉淀情况，沉降时间到达后，取上清液测其浊度平行测定2次，取平均值。(4)试验结果整理：以水样结果浊度为纵坐标，混凝剂加注量为横坐标，绘出浊度与投药量关系曲线，并在图上求出最佳混凝剂投加量。混凝剂FeSO4的投加量关系曲线见图3-2。表3-5 混凝剂FeSO4的最佳投药量测定水样编号123456FeSO4(ml)0.51.01.52.53.04.0矾花形成快慢慢快矾花密实程度疏密矾花颗粒大小大小上清夜浊度1584543433738上清夜浊度2574944413738上清夜平均浊度57.54743.5423738图3-2 混凝剂FeSO4的投加量与浊度关系曲线实验过程中的现象：混凝剂FeSO4因试剂本身有黄绿色，加入混凝剂后色度有一定的上升，经过搅拌与沉淀后上清液呈无色。投药过程中形成矾花较快，絮体颗粒明显，且较大。如表3-5所示6支杯中，以5号杯矾花形成最快，1号杯矾花形成最慢；5号杯矾花最为密实，1号杯最为松散；4号杯矾花颗粒最小，6号杯颗粒最大。由图3-2得知FeSO4的最佳投药量为3.2ml(浊度小于37)，在图线上浊度去除随投药量变化在最佳投加量点前成正相关，到达最佳投药量点后趋于缓和，浊度略有上升。3.4.3混凝剂FeCl3的最佳投药量测定(1)确定试验时的混凝剂投加量，根据3.3得出混凝剂1%FeCl3溶液形成矾花的最小投加量为3ml，取其1/4(0.75ml)，作为1号杯的混凝剂投加量，其2倍(6ml)作为6号烧杯的投药量。用依次增加混凝剂量相等的方法求出2-5号烧杯混凝剂投加量（见表3-6）。把混凝剂移到与烧杯号相对应的搅拌机投药试管中，将6个水样放在搅拌叶下，保持与各烧杯中叶片的位置相同，将搅拌机开关扳到自动位置，启动搅拌机。转动试管架转转轴将混凝剂加入所对应烧杯中。快速搅拌(120-150r/min)3min，慢速搅拌(40-80r/min)20min。(2)搅拌过程中，注意观察并记录矾花形成的过程，矾花大小，密实程度。(3)搅拌完成后，轻轻提起搅拌叶片。静置沉淀15min，观察并记录矾花沉淀情况，沉降时间到达后，取上清液测其浊度平行测定2次，取平均值。(4)试验结果整理：以水样结果浊度为纵坐标，混凝剂加注量为横坐标，绘出浊度与投药量关系曲线，并在图上求出最佳混凝剂投加量。混凝剂FeCl3的投加量关系曲线见图3-3。表3-6 混凝剂FeCl3的最佳投药量测定水样编号123456FeCl3(ml)0.751.52.253.754.56.0矾花形成快慢慢快矾花密实程度密疏矾花颗粒大小大小上清夜浊度1322115253232上清夜浊度2331812253132上清夜平均浊度32.519.513.52531.532图3-3 混凝剂FeCl3的投加量与浊度关系曲线实验现象：混凝剂FeCl3因试剂本身有黄色，且配置后瓶底有絮状沉淀，经过搅拌与沉淀后上清液呈无色。投药过程中形成矾花状态有絮状实型，絮体颗粒明显。如表3-6所示6支杯中，以1号杯矾花形成最快，3号杯矾花形成最慢；4号杯矾花最为密实，6号杯最为松散；3号杯矾花颗粒最小，6号杯颗粒最大。由图3-3得知FeCl3的最佳投药量为2.4ml(浊度小于13.5)，在图线上浊度去除随投药量变化在最佳投加量点前成正相关，到达最佳投药量点后趋于缓和，浊度有明显上升。3.5 pH的改变对混凝效果的影响3.5.1混凝剂Al2(SO4)3的最佳pH本步骤前调整原水pH至中性(6.8)，投加指定量的10%HCl与10%NaOH调整pH，启动搅拌机，快速搅拌（300r/min）30s，测pH(见表3-7)。依3.4.1得出结论加混凝剂1%Al2(SO4)31.7ml，快速搅拌（300r/min）30s，中速搅拌（100r/min）10min，慢速搅拌(50r/min)10min。静置15min，取上清夜测浊度平行测定2次，取平均值作曲线确定最佳pH（见图3-4）。表3-7 混凝剂Al2(SO4)3的最佳pH测定水样编号123456HCl(ml)1.51.20.7NaOH(ml)0.20.71.2pH5.185.666.009.079.9610.57浊度12819.519.518.52020.5浊度2272120191919平均浊度27.520.2519.7518.7519.519.75图3-4 投加混凝剂Al2(SO4)3后pH与浊度关系曲线实验现象：混凝剂Al2(SO4)3试剂本身无色。投药过程中形成矾花较快，颗粒明显，且较大，呈现絮状凝结。如表3-7所示6支杯中，1号杯与2号杯矾花形成并不明显，3号杯、4号杯、5号杯、6号杯矾花均很明显。由图3-4得知Al2(SO4)3的最佳pH为6.8(浊度小于18.75)，在图线上浊度去除随pH变化在最佳pH点前成正相关，到达最佳pH点后趋于缓和，浊度略有上升。3.5.2混凝剂FeSO4的最佳pH本步骤前调整原水pH至中性(pH=6.8)，投加指定量的10%HCl与10%NaOH调整pH（见表3-8），启动搅拌机，快速搅拌（300r/min）30s，测pH。依3.4.2得出结论加混凝剂1%FeSO43.2ml，快速搅拌（300r/min）30s，中速搅拌（100r/min）10min，慢速搅拌(50r/min)10min。静置15min，取上清夜测浊度平行测定2次，取平均值作曲线确定最佳pH。（见图3-5）。因FeSO4与NaOH反应生成沉淀(亚铁盐沉淀氧化后对实验结果也会产生一定程度的影响)，故先调pH再在加药管中加入混凝剂。实验现象：混凝剂FeSO4因试剂本身有黄色，加入混凝剂后色度有一定的上升，经过搅拌与沉淀后上清液呈无色。投药过程中形成矾花较快，颗粒明显，且较大。表3-8 混凝剂FeSO4的最佳pH测定水样编号123456HCl(ml)1.51.20.7NaOH(ml)0.20.71.2pH4.865.235.828.759.829.97浊度15845.539363446.5浊度25447.549.5373646平均浊度5646.544.2536.53546.25图3-5 投加混凝剂Al2(SO4)3后pH与浊度关系曲线如表3-8所示6支杯中，1号杯与2号杯、6号杯矾花形成并不明显，3号杯、4号杯、5号杯矾花均很明显。由图3-5得知FeSO4的最佳pH为9.6(浊度小于35)，在图线上浊度去除随pH变化在最佳pH点前成正相关，到达最佳pH点后浊度有明显上升，因OH-过高导致。3.5.3混凝剂FeCl3的最佳pH本步骤前调整原水pH至中性(pH=6.8)，投加指定量的10%HCl与10%NaOH调整pH（见表3-9），启动搅拌机，快速搅拌（300r/min）30s，测pH。依3.4.2得出结论加混凝剂1%FeCl32.4ml，快速搅拌（300r/min）30s，中速搅拌（100r/min）10min，慢速搅拌(50r/min)10min。静置15min，取上清夜测浊度平行测定2次，取平均值作曲线确定最佳pH。（见图3-6）表3-9 混凝剂FeCl3的最佳pH测定水样编号123456HCl(ml)1.51.20.7NaOH(ml)0.20.71.2pH4.955.445.938.359.9310.57浊度127.51515121419浊度228.51615.511.51518平均浊度2815.515.2511.7514.518.5图3-6 投加混凝剂FeCl3后pH与浊度关系曲线实验现象：混凝剂FeCl3因试剂本身有黄色，且配置后瓶底有絮状沉淀，经过搅拌与沉淀后上清液呈无色。投药过程中形成矾花状态有絮状实型，颗粒明显。如表3-9所示6支杯中，1号杯与2号杯矾花形成并不明显，3号杯、4号杯、5号杯、6号杯矾花均很明显。由图3-6得知FeCl3的最佳pH为7.8(浊度小于11.75)，在图线上浊度去除随pH变化在最佳pH点前成正相关，到达最佳pH点后浊度有上升。4 结论(1)混凝处理的时间至少需要20分钟为宜。并且采用慢速与快速交替进行的混凝节奏，快速阶段完成水体与混凝剂的充分混合，慢速阶段作为反应阶段，既要为微絮粒的接触碰撞提供必要的紊流条件和絮体成长所需的足够时间，又要防止已经生成的絮凝体被击碎。(2)混凝是通过向废水中投加混凝剂，破坏胶体的稳定性，使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集成较粗大的颗粒而沉淀，得以与水分离，使废水得到净化。胶体的稳定性是胶体的光学性质（在水溶液中能引起光的反射的性质）、力学性质（主要是指胶体的布朗运动）、表面性能（比表面积大，具有极大的表面自由能，使胶体颗粒具有强烈的吸附能力和水化作用。）、动电现象（胶体的动电现象包括电泳与电渗。电泳现象说明胶体微粒是带电的。）等的综合表现，尤其是胶粒之间的静电斥力（电位引起的静电斥力，阻止胶粒互相接近和接触碰撞）的作用结果。(3)混凝剂Al2(SO4)3的最佳投加量为1.7ml，混凝剂FeSO4的最佳投加量为3.2ml混凝剂FeCl3的最佳投加量为2.4ml，对比得知，Al2(SO4)3的投药量需求最少，适合大批量处理化学实验室无机废水。(4)混凝剂Al2(SO4)3的最适pH为6.8，混凝剂FeSO4的最适pH为9.6，混凝剂FeCl3的最适pH为7.8，对比得知，Al2(SO4)3的pH需求偏中性，适合处理一般废水，FeCl3较适宜处理弱碱性废水，FeCl3较适宜处理强碱性废水以及洗涤剂添加量较大的废水。(5)混凝对浊度的去除均取得较好的效果，各种混凝剂在其适宜的条件下，对浊度的去处率都达到90%以上，出水均为无色、澄清、透明。其中，Al2(SO4)3去除率为97.6%,FeSO4去除率为91.3%,FeCl3去除率为97.1%，对比得知，Al2(SO4)3的处理效率最高。各种混凝剂在其适宜的条件下，对浊度的去处率都达到90%以上，其中硫酸铝投药量需求较少，且pH需求偏中性，去处率最高，适合作为大批量实验室废水混凝处理的理想混凝剂。参考文献1 蔡成翔，沈文闻，凌绍明高校化学实验废水的处理J广西民族学院学报，2001，7 (4)：269-2732 刘晓燕。化学实验室常见废液的处理J绵阳师范高等专科学校学报，2000，19(2)：46-503 李铁龙，金朝晖，宣晓梅等实验室废水处理初探J环境卫生工程，2004，12(2)：73-764 张长水，张立敏，王洁新。化学实验室常见废液处理的探讨J洛阳农业高等专科学校学报，2001，21(3)：197-1995 国家环境保护总局，水和废水监测分析方法M(第4版)北京：中国环境科学出版社，20026 颜翠平，王成端，张明星实验室废水处理研究进展J实验技术与管理，2006，23(7)：116-1187 田秉晖，潘纲，栾兆坤阳离子聚电解质强化絮凝去除有机污染物的化学成因J环境卫生工程，2007，15(6)：12-168 许保玖当代给水与废水处理原理M(第3版)，北京：高等教育出版社，19909 孙成静，李自林，郑筱梅电解，化学两步氧化法处理高浓度电镀含氰废液J电镀与环保，2005，25(2)：35-3710 汤鸿霄无机高分子絮凝剂的几点新认识J工业水处理，1997，17(4)：1-511 孔昊楠，陆国红，金朝晖混凝法处理实验室废水的研究J环境科学与技术，1999(2)：30-3112 陈泽堂水污染控制工程实验M(第1版)化学工业出版社，2003，3，34-3513 高廷耀，顾国维，周琪水污染控制工程(下)M(第3版)高等教育出版社，2007，714 Song，Piak，ShinInfluence of electron donor and toxic materials on the activity of sulfate reducing bacteria for the treatment of electroplating wastewaterWater science J，1998，38(4)：187-19415 Van Lier J， Lettinga G，High rate thermophilic anaerobic wastewater treatment inompartmentalized upflow reactors J Water Science and Technology， 1994，30(6)： 251-261致 谢感谢胡双意老师对本论文从选题、构思、资料收集到最后定稿的各个环节给予细心的指引和教导,使我对于实验室废水的处理有了深刻的认识,并最终得以完成毕业论文。在此,我表示最衷心的感谢。胡老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、精益求精的工作态度、积极进取的科研精神以及诲人不倦的师者风范使我在内心对他充满了崇敬之意。同时也要感谢实验员老师在使用实验仪器过程中,对我们的默默支持,以及在实验过程中学校为我们提供的实验环境和条件，还有系领导对我们的关注和帮助，这些都是使我们能够顺利完成毕业论文不可忽视的力量源泉。在四年的大学生涯里，我还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意!最后，我要向那些在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的老师们表示感谢！武汉生物工程学院毕业论文（设计）文献综述文献综述混凝法处理实验室无机废水现状研究摘要：化学实验室废水中成分较为复杂，长期以来其污染并未受到重视。但成分复杂，一般含有各种重金属离子，阴离子和有机物等，排入水体将产生很大的污染。本文对废水成分的产生、状况、处理作了一些探讨，提出了简单易于操作的混凝处理办法。关键词：化学实验室废水 重金属离子 环境污染 废水处理0 前言随着高校的扩招，学生人数的激增及经济的发展，科研的进行，化学实验室废水日益增多，很多实验室对废水不加任何处理就排入下水道，其特点是排放周期不确定，水量无规律性，水质复杂、多变，除含有洗涤剂及常用溶剂等有机物外，还含有较多的酸碱、有毒有害的有机物和重金属，直接排放对附近生活用水势必造成污染，寻找一种经济、高效、节能、环保、适用的化学实验室废水处理工艺已经刻不容缓。随着经济的发展，人类生活水平的提高，人们也越来越开始注重自己生活环境的美好和绿色。而实验室废水作为废水污染的重要来源之一，它的处理和排放也逐渐成为公众关注的焦点。我国作为一个后来居上的发展中国家，随着高校的扩招，学生人数的激增及经济的发展，科研的进行，化学实验室废水日益增多，很多实验室对废水不加任何处理就排入下水道，因实验废水的成分相当复杂，其中含有的六价铬、砷化物、铅化物等有毒重金属离子，直接排放对附近生活用水势必造成污染，寻找一种经济、高效、节能、环保、适用的化学实验室废水处理工艺已经刻不容缓。在我国已逐渐成为教育事业人口大国的同时，随之而来的，是大量的实验室废水不能有效及时的处理和排放，从而对环境造成了许多不必要的危害。1。随着人们对生活环境的要求越来越高，人类保护环境的意识越来越强，国家环保总局发出通知，要求自2005年元月1日起，对科研、监测（检测）、试验等实验室、化验室、试验场按照污染源进行管理，纳入环境监管范围。1实验室废水来源及概况1.1化学实验室废水的产生化学实验室废水的产生，主要来自高校化学实验室和科研实验，实验废水量的不确定性、多变性、复杂性是其自身的特点，实验废水分为高浓度和低浓度的废水，高浓度废水主要是标签脱落后的不明潮解试剂，失效的液态试剂，科研和实验中的衍生物及副产品，剧毒药品实验后的洗涤水，高浓度废水对环境污染严重，应当引起人们的足够重视，低浓度废水主要是化学实验器皿的洗涤水，一般酸、碱、盐的化学反应产物，低毒的化学废试液和实验用水。1.2化学实验室废水的状况实验室废水有其自身的特殊性质, 量少, 间断性强, 高危害, 成分复杂多变。据化学实验室废水的主要成分，可分为无机废水、有机废水和综合废水。无机废水主要含有重金属的汞、铅、铬及氰化物、砷化物、氟化物等，有机废水主要含有酚、苯、硝基化合物、多环芳烃、多氯联苯等致癌物质，综合废水是指废水中既喊有有机污染物，并且两者含量都很大。大多数实验室废水是综合废水，处理这些废水，要因水而宜。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、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。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。不同的废水, 污染物组成不同, 处理方法和程度也不相同。实验室废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2。2.实验室废水处理技术目前, 国内外还未见报道有成熟的工艺和方法能将实验室废水综合处理到达标排放的标准。实验室废水的治理不能等同于工业废水处理，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。化学实验室使用的试剂和药品，少则近百种，多则上千种。目前我校开设有多门实验课，实验内容包括物质性质验证实验、定量分析实验、有机合成实验和有机物提取实验等，所用化学试剂包括常见酸、碱、重金属盐和酚及其它有机物等，其中大多数都能对环境产生严重污染，许多试剂及其反应废弃物如各种酸碱、重金属盐及有机物等对环境和人体健康是有害的。它们之中有些可以在环境中长期存在，很难降解；有些通过食物链富集进入人体而造成毒害作用；有些甚至在降解的过程中又造成了二次污染3。2.1活性污泥法处理重金属2.1.1重