求生物试验室废水处理方法

2023-01-13

本文主要是 求生物试验室废水处理方法 相关的知识问答，如果你也了解，请帮忙补充。

某生物安全实验室废水处理工艺选择
魏 琨（工业所）

摘 要：本文阐明目前世界上对三级、四级生物安全实验室废水处理方式的不同点。
关键词：活度废水 生物安全实验室连续式 序批式。

前言：生物污染一般包括生物废弃物污染和生物细菌毒素污染。其传播途径主要有直接接触、水体污染和气溶胶污染。从控制传播的难易程度来看，尤以控制水体污染最难。开展生物性实验的实验室会产生大量高浓度含有害病原性微生物的培养液、培养基以及解剖台、实验室的试验盆、高压灭菌器、生物安全柜、紧急冲眼装置和淋浴等的排水，如未经适当的灭菌处理而直接外排，会成为一条疫病扩散的重要途径，严重污染环境。由于具有空间污染、急性传染和潜伏性传染等特征，将会使人体感染上严重的甚至是致命疾病，或对动植物和环境具有高度危害的致病因子，造成严重后果。因此生物安全实验室的废水，必须就地灭活处理。
对三级生物安全实验室（BSL-3）、四级生物安全实验室（BSL-4）的活毒废水处理通常采用就地高温高压快速破坏组织化合物的方法杀灭各种病毒和病菌。目前国内外流行二种灭菌处理方式。一种是储罐式间歇灭菌方式――序批式系统；另一种是连续流动废水灭菌方式——连续式系统。笔者在某生物安全实验室工程废水处理系统中，采用了序批式灭菌系统。
一、工程概述
该工程为三级生物安全实验室，由两栋相邻的单体建筑组成。一栋为生物安全实验楼、污水处理站和设备用房，另一栋为大型动物房、解剖间、污水处理站和设备用房。病原体单一。
实验楼废水主要来源于高压灭菌器排水、实验和淋浴排水，日排水量较小且随机变化，水中杂质单一；动物房废水除高压灭菌器排水和淋浴排水外还包括强毒大型动物实验室废水、解剖废水、动物房冲洗废水等。日排水量大且随实验进展程度有较大波动，废水中含有动物毛发、碎肉、粪便、尿液和血液，水中杂质较多。
二、废水处理工艺比较
1. 序批式工艺特点
BSL-3、BSL-4产生的含病原性微生物的废水经专用管网后首先经过预处理设施截流悬浮物，过滤后的出水通过泵提升进入入温控灭活罐灭活（是316L不锈钢材质的夹套式压力罐），在温控灭活罐内将废水加热至一定温度，在一定的温度、压力下，停留一定时间后，废水中的病毒等微生物被杀死，然后向温控灭活灌的夹层内通入冷却水，失去生物活性，并被冷却至40℃以下后排至室外。废渣通过预处理设施在线消毒灭菌后打包拿出实验室。常压预处理罐二个一用一备。为了安全温控灭活罐一般设二到三个。系统所采用的是间歇式废水高温灭菌系统，处理单元相对独立。
该系统还要有一套化学加药设施，用于消泡、清洗、除垢以及配置杀菌消毒液对系统进行消毒。清洗及杀菌消毒溶液自动配置，并通过泵自动循环。当系统发生故障或维修时，除了使用备用的温控灭活罐外，还可以通过化学消毒系统对各系统进行化学清洗及灭菌处理。序批式活度废水处理系统每天工作2个周期，每个周期的工作时间约为3小时（进、排水时间约30分钟；消毒灭菌加热时间约40分钟；保温灭菌时间约20分钟; 冷却时间约90分钟），如果废水量超出所提供的设计水量，该系统还可调整工作周期，最多可以工作7个周期，以满足增加水量的处理。由于该系统的消毒灭菌及保温灭菌时间及灭菌温度可视废水水质情况随意调整，通过PLC及触屏控制系统可非常方便地改变消毒灭菌加热时间及保温灭菌时间、灭菌温度。
序批式处理工艺的冷却介质是专用的冷却水（可循环使用）。须配一套冷却水系统，该系统可不放在废水处理站内。废水处理站要求是负压环境。系统加热可以用工业蒸汽也可以用电加热。灭活罐内温度最高一般在135℃左右。
系统优点：
（1）安全性高：采用夹套式冷却方式，与罐内的废水完全隔离，最大限度的保证了工艺出水的安全性。另外每个处理单体内都配有可360º旋转的清洗球。在对设备进行清洗消毒时，可以不留任何死角，达到完全消毒。保证在检修维护时的安全。
（2）：适应性强：可依据废水的实际情况，调整灭活温度及保温灭菌时间。处理水量可通过工作周期进行调节，达到节能运行的目的。灭活设备不易堵塞。
（3）：能自动防垢：系统在废水储罐之前装有定量投加软化剂装置，自动防止系统结垢。
（4）：备有故障应急措施：当生物灭活系统发生故障时，可以通过替代系统实现化学消毒，从而保证该批次排水的安全性和可靠性。
（5）：初投资小；，
（6）：灭活罐互为备用，便于维修。
系统缺点：
（1）占地面积较大；
（2）热量有待于回收重复利用。
（3）废水等待处理时间较长。
2．连续式工艺流程特点：
BSL-3、BSL-4产生的含病原性微生物的废水经管道排到收集罐内，再用带铰刀的污水泵（一用一备）提升到管式热交换器预热（处理过的高温废水回用作为热媒，将有毒废水从15－40℃提升到90℃左右同时灭菌过的废水也通过交换器交换后降温到50℃排出）。通电加热到设定的温度后保温灭菌。灭菌时间一般3－18 min，灭菌温度最高可达到250℃。每一个灭菌周期完成后，系统自动使用80℃的苏打水净化设备管路，使用硝酸去除碳酸钙沉淀物。中和生物废水，用PH-传感器计量排放前废水的PH值。另外在污水处理间设一套自动软化水制水设备，用于净化清洗。处理过程是全自动的，各部分自动运转，并能根据储存罐内水位自动开关机。整个过程无需人工操作。通过监控系统可以直接观察到设备每一个部件的实时运行状况。所有的资料都能被记录下来，并可随时调阅
系统优点：
（1）安全性高：热交换器不属于压力容器，无建筑防爆要求，具有较高的建筑安全性；在正常情况下，废水能连续处理，最大限度减少收集罐内废水的储存量。（罐内废水达到150升，处理程序启动）；由于系统随机处理中的废水量较少（大约100升），易于控制和处理突发事件，将环境影响降到最低。
（2）节能：由于不用冷却水，加热效率高，可大幅降低加热时间和能量损耗。单位水量能耗为其它产品的1/4。
（3）节省空间： 处理系统是一套非常紧凑的设备。所有的部件均安装在同一个平台上，设备体积小。
（4）处理能力强：不需改动设备即可达到150℃、18分钟的大剂量处理能力，同时具备处理未知病原体的能力。根据需要，最高温度可达250℃。可自动精确调节的温度。
系统缺点：
（1）初投资高，整套设备均须进口。
（2）故障应急措施不够完善，没有备用设备；
（3）为防止热交换器堵塞，对废水中的杂质要求较严。
（4）要求供货商定期人力检修，上门维护。
综上所述，序批式和连续式对于处理生物安全实验室废水，都是安全可靠的。但各有优缺点，在设计中，应针对工程实际的特点，综合考虑，扬长避短。
三、系统设置
根据该工程两栋楼废水量差距大，水量变化时间和程度不同、水中杂质多的实际情况，考虑系统运行的可靠性、合理性和灵活性以及尽量降低工程造价，对两栋楼各设置了一套序批式废水处理系统。在设计过程中，业主提出是否两栋楼合用一套系统，笔者从以下四个方面考虑，认为采用两套系统是合理的。
1．从安全性考虑，如果两个单体建筑内的废水集中处理，随着系统管路的增长，增加了检漏系统的建设费用和将来使用时的维修运行费用，并且事故发生几率会大幅度增高，一旦管路出现问题，会造成严重的后果。
2．从投资上看，如果分散的废水采用集中处理方式，一方面增加了单套系统水量，有可能在运行中出现大马拉小车、不节能的运行方式。系统整体费用增加；另一方面，为了保证安全，根据规范要求，排水系统管路需要设置人能通行检修的地下负压管道层，这样必然增加了土建、结构及空调的建设费用。
3．从园区地形和室外条件考虑，动物房比实验楼±0.00高出600mm.，灭菌装置设在动物房内（动物房排水量大，水质差应放在动物房内），实验楼病毒污水排至动物房，要加深动物房地下室的深度，加大污水站的面积。另外动物房与实验楼的连通管廊，有可能和现有室外管道、管沟相碰。
4．从国际经验来看，在欧美等生物安全发达国家，目前还没有两栋相邻的单体建筑合用一套系统集中进行废水收集处理的工程实例。
因此，从安全可靠性、投资、节能、运行、使用、维修等各方面来考虑，单体建筑内废水单独收集、单独处理是最佳的安全处理方式。
四、设计体会
笔者认为序批式处理工艺主要用于水中杂质比较多的废水。如动物房内产生的含病原性微生物的废水等。而连续式处理工艺在处理大水量废水同时水中杂质比较少时更能体现它的优点。为了保证连续式系统正常运行，设备厂家需一个月上门检修一次，每次检修时间为8小时，所以笔者建议采用连续式系统时，为防止事故发生，宜多安装一个序批式的夹套储罐备用。这样一来，该系统比序批式处理工艺占地面积小又能做到热能循环利用，同时又大大提高了安全系数。 参考知识1 实验室废水处理
实验室废水主要来自各科研单位实验研究室和高等院校的科研和教学实验室。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。

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。

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。

相关技术

废液中有害物质的处理方法主要是通过物理过程和化学反应等,将有害物回收或分解、转化生成其它无毒或低毒的化合物。下面是一些有害废弃物的处理方法。

1. 含砷废液的处理
三氧化二砷是剧毒物资,其致死剂量为0.1g。在溶液中的浓度不得超过5×10-5%。处理时可利用硫酸铁在碱性条件下形成氢氧化铁沉淀与砷的化合物共沉淀和吸附作用, 将废水中的砷除去。注意,Fe3+和As3+的摩尔比约为10∶1,pH 值在9左右效果最好,充分搅拌后静置过夜,分离沉淀,排放废液。
　　Fe3++ 3OH-= Fe(0H)3 ↓
　　As3++ 3OH-= As(0H)3 ↓
可用钼蓝法或二乙基二硫代氨基甲酸银法测定砷的含量。
　　
2.含铬废液的处理
　　
Cr(Ⅵ)有剧毒,在溶液中的浓度不得超过5×10-5%。可在酸性(调pH值为2～3)含铬废液中,加入约10 %的硫酸亚铁溶液, Fe2+能把Cr(Ⅵ) 还原为Cr3+。然后用熟石灰或碱液调溶液的pH 为6~8 (防止pH大于10时Cr(OH)3转变成Cr(OH)4-) ,加热到80℃左右,静置过夜,分离沉淀,排放废液。
　　Fe2++ 2OH-= Fe(0H)2 ↓
　　Fe3++ 3OH-= Fe(OH)3 ↓
　　Cr3++ 3OH-= Cr(OH)3 ↓
3.含氰化物废液的处理

氰化物有剧毒,在溶液中的浓度不得超过1.0×10-4%。我们利用CN-离子的强配位性采用络合法即普鲁士蓝法处理含氰化物的废液。先在废液中加入碱液调pH为7.5~10.5,然后加入约10 %的硫酸亚铁溶液,充分搅拌,静置后分离沉淀,排放废液。
　　Fe2++ 6CN-= [Fe(CN)6]4-
　　2Fe2++ [Fe(CN)6]4-= Fe2[Fe(CN)6] ↓
　　
4.含汞废液的处理
　　
含汞废液的毒性极大,其最低浓度不得超过5.0×10-7% , 若废液经微生物等的作用后会变成毒性更大的有机汞。可用Na2S 把Hg2+转变成HgS ,然后使其与FeS 共沉淀而分离除去。
　　Hg2+ + S2-= HgS ↓
　　Fe2++ S2-= FeS ↓
　　
注意: 要防止Na2S 过量生成[ HgS2]2-络离子。可先在含汞废液中加入与Hg2+浓度等摩尔的NaS•9H2O ,经充分搅拌使Hg2+生成难溶的HgS ,再加入1.0×10-3%FeSO4 ,使Fe2+与过量的Na2S生成FeS沉淀,将悬浮的HgS共沉淀。静置后分离沉淀,排放废液。

5.含铅废液的处理
　　
含铅废液的浓度不得超过1.0×10-4%。可用氢氧化物共沉淀法处理。先用碱液调pH值为11,把Pb2+转变成难溶的Pb(OH)2 沉淀,然后加铝盐凝聚剂Al2(SO4)3使生成Al(OH)3沉淀,此时pH值为7-8,即产生Al(OH)3和Pb(OH)2共沉淀。静置澄清后分离沉淀,排放废液。
　　Pb2++ 2OH-= Pb(OH)2 ↓
　　Al3++ 3OH-= Al(OH)3 ↓

6.六价铬

六价铬废水一般存在于皮革揉制、电镀、铬黄染料废水及冷却水(阻蚀剂)中，是一种致癌物质，化验室的含六价铬废水水量小、铬浓度低(<20mg／I)，在这种情况下，可先将六价铬还原为，三价铬后再用碱(氢氧化钠)进行沉淀，如选用硫酸亚铁作还原剂，废水PH控制在8__9范围，选用亚硫酸钠作还原剂，废水pH控制在2—3范围，其他还原剂还有二氧化硫、亚硫酸氢钠、连二亚硫酸钠等，化验员可根据情况选用。

7.镉

90％镉的应用于电镀、颜料、合金及电池等，对环境监测站化验室含镉废水实用的方法有沉淀法，吸附法。使用沉淀法，沉淀剂有氢氧化物、硫化物、聚合硫酸铁，使用氢氧化物，pH控制在lO以上，可达满意效果；使用硫化物PH控制在9以上；使用聚合硫酸铁pH控制在8．5～9．5范围。吸附法，可使用活性炭、风化煤、磺化煤作吸附剂。

8.酚
随着石油化工、塑料、合成纤维、焦化等工业的迅速发展，各种含酚废水也相应增多，酚的毒性较高，使用活性炭作吸附剂是一种可行的方法。对于其他有毒有害有机废水，化验员也可用此方法。

9.有机回收与利用
　　
实验用过的有机溶剂有些可回收,可先在分液漏斗中洗涤有机溶剂,根据有机溶剂中所含溶解物不同,采用不同洗涤剂进行洗涤后,再用水洗涤,然后干燥。再通过蒸馏进行精制,纯化。如四氯化碳,若含有双硫腙,则可用H2SO4 洗涤一次,再用水洗两次,经无水氯化钙干燥后,蒸馏收集76~78℃馏分。烃、酮、醛、醇、酯等有机物也可在燃烧炉中处理,温度为800~850℃时可完全燃烧或分解,产生的气体用碱液洗涤。本回答被提问者和网友采纳 参考知识B 实验室废水排至收集池，收集池水位至设定液位后，系统自动启动，开始处理。通过泵 将水抽入混凝沉降池，在混凝池进行 pH 值调节，然后加重金属捕捉剂和助凝剂去除重金属、 胶体污染物及其他悬浮物，上清液溢流至臭氧氧化池进行臭氧氧化，降解有机污染除色、除臭 等，然后进入催化微电解装置继续降解 COD，之后经泵进入浅层介质罐去除悬浮物，经多功能 处理系统除臭、除色及残余有机物、重金属、无机盐等，然后经新型膜滤装置去除溶解有机物 及残余污染物，最后经紫外光消毒去除微生物，确保出水水质达标排放。 混凝沉降池里的污泥定期用泥泵抽出至滤袋经无害化后排放。

1、 收集池：除了起废水收集和水质均衡的作用，同时废水首先互相中和，减少 pH 调节所需 酸、碱的量，更环保；
2、 pH 调节：去除水中酸、碱污染物，同时保证后续处理的效果；
3、 混凝池：通过加入螯合能力更强、更环保的第三代半重金属螯合剂及助凝剂，高效去除重 金属、胶体及悬浮物等污染物；
4、 臭氧氧化池：利用臭氧氧化的高级氧化处理技术，主要用于水的消毒、去除水中酚、氰等 污染物质，水的脱色、除去水中铁、锰等金属离子，除异味和臭味。具有反应迅速、流程 简单、没有二次污染等优势；
5、 催化微电解：属于高级氧化处理技术。采用新型催化微电解填料，可高效去除 COD、降低色度、提高可生化性，处理效果稳定，可避免运行过程中的填料钝化、板结等现象，对洗 涤废水效果明显；
6、 浅层介质过滤：去除水中的细小颗粒、悬浮物、胶体、有机物等杂质及农药、锰、细菌、 病毒等污染物；
7、 多功能处理：对异味、微生物、胶体及色素、重金属离子、小分子有机污染物等有较明显 的吸附去除作用；
8、 新型膜滤装置：去除溶解的有机污染物及其他残余污染物；
9、 紫外光氧化消毒：降解有机物，同时具有广谱杀菌作用，几乎对所有微生物、细菌、病毒 和藻类生物都起作用，具有杀菌快、灭菌率高、安全环保、无二次污染等优势。
中环清源专门做实验室废水处理的 参考知识C 你给我个邮箱我发给你‘追问

544404385@qq.com。先谢谢哈

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