科研单位实验室废水处理工程设计与分析 3页

科研单位实验室废水处理工程设计与分析庞志华１２１１苏兆征罗隽林方敏（１环境保护部华南环境科学研究所，广州５１０６５５；２中国建筑设计研究院，北京１０００４４）摘要针对我国大部分科研教学单位实验室废水均没有进行处理而直接排放从而对周边水体造成严重污染的情况，以某部属环境科研所分析实验室废水处理工程为对象，采用了“混凝沉淀—接触氧化—过滤—人工湿地”组合处理工艺，一年多的运行表明出水水质完全达到设计要求，部分出水可用于绿化景观用水。工程实例可为各级环保部门和科研教学单位的实验室废水处理与管理工作提供一定参考。关键词实验室废水组合工艺人工湿地０引言施运行效果监测以及参与各种科研课题研究等工作。在我国，各种类型的实验室有几十万家，随着该所实验室每天用水量约１０ｍ３（不含生活用社会经济的迅速发展和科技研究的飞速进步，各类实水），产生的废水主要有无机废水、有机废水和综合验室排放的废水逐渐增多。实验室排放的废水水量废水等。由于实验室较多，分属不同的建筑物，各实大、排放周期不定、水质成分复杂，所含污染物成分也验室排放的废水需用专门管网收集后汇成一股混合很复杂。除了含有洗涤剂及常用溶剂等有机物外，还废水排到废水处理站进行处理。有较多的酸碱、重金属以及有毒有害的有机物，而且２工程设计［１～３］含有许多新生物质，性质很难确定。据统计，我２．１设计处理规模与进出水水质国大部分科研教学单位实验室废水均没有进行妥善２．１．１设计处理规模处理而直接排放，对周边河流水体造成较严重的考虑了远期处理的要求，处理站设计总处理规模为Ｑ＝１０ｍ３／ｄ，全天累计运行１０ｈ，则处理设施污染。同时，实验室废水也对实验人员的身体健康造成按最大处理量Ｑ＝１ｍ３／ｈ设计与建设。威胁。根据原国家环境保护总局环办（２００４）１５号文２．１．２设计进水水质“关于加强实验室内污染环境监管的通知”，我国已将本项目依据化学试验所涉及的试剂、药品种类实验室、化验室和试验场的污染纳入环境监管范围，以及用量进行了调查统计，并对实验室排放废水的［４］并自２００５年１月１日起正式按污染源进行管理。成分、排放量进行估计和成分分析，并参考其他类似本文以某部属环境科研所分析实验室为对象，工程实例的水质情况，确定设计进水水质：ＣＯＤＣｒ分析其实验室废水排放特征和水质性质，提出具体２００ｍｇ／Ｌ，ＮＨ３—Ｎ２５ｍｇ／Ｌ，ＳＳ１００ｍｇ／Ｌ，ＬＡＳ的工程设计方案和设计参数，进行了工程运行与效６＋１２ｍｇ／Ｌ，ＴＰ１．５ｍｇ／Ｌ，Ｃｒ１．０ｍｇ／Ｌ。果分析，最后总结了设计和运行经验。２．１．３出水水质要求１工程概况根据环评要求，出水水质指标要求达到广东省某部属环境科研所，拥有４个大型实验室和１个地方标准《水污染排放限值》（ＤＢ４４／２６—２００１）中分析测试中心，并通过了省部技术监督局计量认证，的一级排放标准。同时，为了充分利用水资源，该单实验室总建筑面积近４０００ｍ２，环境检测及监测方面位决定对部分用水进行回用，用于绿化浇灌，其出水设备配置齐全，人员技术全面，拥有气相色谱仪、离子水质要求达到《城市污水再生利用城市杂用水水色谱仪等高端分析测试仪器。该所实验室主要对外质》（ＧＢ／Ｔ１８９２０—２００２）中城市绿化用水要求。出承担各项委托监测、环境现状监测、建设项目治理设水水质指标见表１。７０给水排水Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．１２０１２n表１出水水质指标为５０ｍｇ／Ｌ。６＋（３）混凝沉淀池。１座，不锈钢结构，与接触氧ＣＯＤＣｒＮＨ３—ＮＳＳＬＡＳＴＰＣｒ项目／ｍｇ／Ｌ／ｍｇ／Ｌ／ｍｇ／Ｌ／ｍｇ／Ｌ／ｍｇ／Ｌ／ｍｇ／Ｌ化池和二沉池为一体化处理设施，分混合反应絮凝区ＤＢ４４／２６—２００１＜９０＜１０＜２０＜５＜０．５＜０．５和沉淀区２个区。混合反应絮凝区停留时间为ＧＢ／Ｔ１８９２０—２００２＜２０＜１０＜１．０３０ｍｉｎ，工艺尺寸为Ｂ×Ｌ×Ｈ＝０．５０ｍ×１．５０ｍ×设计出水水质指标＜４０＜１０＜１０＜０．５＜０．２＜０．１０．８０ｍ，底部设置排泥管，污泥排往污泥干化池。沉淀２．２工艺选择与流程区采用斜管沉淀池，设计沉淀表面负荷０．８０ｍ３／（ｈ·２．２．１处理工艺的确定２），工艺尺寸为Ｂ×Ｌ×Ｈ＝１．５０ｍ×０．７０ｍ×ｍ由于实验室废水中可能存在一定量的金属离子２．４０ｍ；斜管采用ＰＶＣ材质ｄｎ５０管，共计０．８０ｍ３；或有毒物质，为了减轻对后续生化处理单元的影响，排泥采用重力排泥方式，排泥管管径为ＤＮ８０，污泥本项目的处理采用“物化—生化—过滤”处理工艺，排往污泥干化池。首先进行混凝沉淀预处理，去除大部分废水中的重（４）接触氧化池。１座，分为３格；设计停留时金属离子或有毒物质［５，６］，然后再进入接触氧化池３间ＨＲＴ＝９．０ｈ，有效容积Ｖ＝９．６８ｍ，工艺尺寸进行生物处理，出水经沉淀后重力流进过滤罐，进一为Ｂ×Ｌ×Ｈ＝１．５０ｍ×３．０ｍ×２．４０ｍ；池中设步去除水中悬浮物和有机污染物，最后达到环评要ＰＶＣ组合填料６．７５ｍ３，采用板式曝气器４套；设回转求的标准后排入附近污水管网。式风机２台，１用１备，风量Ｑ＝０．３０ｍ３／ｍｉｎ，风压为了充分利用水资源和使废水处理站与周边景Ｈ＝３．０ｍＨ２Ｏ，配套电机Ｎ＝０．７５ｋＷ；接触氧化观充分协调，本项目对已达环评要求标准的尾水进池中的溶解氧（ＤＯ）控制在２．５～３ｍｇ／Ｌ。行深度处理，采用两级碎石床人工湿地工艺，既可对（５）二沉池。１座，不锈钢结构，设计沉淀池表尾水进行深度处理后回用于绿化灌溉［６］，又可利用面负荷０．８０ｍ３／（ｈ·ｍ２）；工艺尺寸为Ｂ×Ｌ×Ｈ＝人工湿地景观与周边环境协调。１．５０ｍ×０．７０ｍ×２．４０ｍ；由于此类废水悬浮物浓２．２．２工艺流程度较低，产生的污泥量相对较少，为减少沉淀池的面项目的工艺流程见图１。积和工程投资，采用斜管沉淀池形式，二沉池中配３。由于本设施采ＰＶＣ材质ｄｎ５０斜管，共计０．８０ｍ取间断运行方式，为保证接触氧化池中的污泥浓度，减少污泥和生物膜流失，特设置污泥回流装置，污泥回流比为５０％，共设污泥泵２台，１用１备，Ｑ＝０．５０３／ｈ，Ｈ＝４．０ｍ，功率Ｎ＝０．５５ｋＷ，剩余污泥排ｍ放至污泥干化池进行干化后外运。图１工艺流程（６）过滤罐。１套，钢制，采用精细过滤器，配置２．３主要单元设计参数３组可更换的滤芯，工艺尺寸为Ｄ×Ｈ＝０．６０ｍ×（１）调节池。利用现有水池进行改造，池内有１．２０ｍ。效容积１２．０ｍ３，池顶设置污水离心泵，利用引水罐（７）污泥干化池。２座，砖混结构，工艺尺寸为将废水提升经管道混合反应器后到混凝沉淀池。污Ｂ×Ｌ×Ｈ＝０．８０ｍ×０．８０ｍ×０．７０ｍ。水泵共２台，１用１备，功率Ｎ＝０．３７ｋＷ／台。（８）人工湿地。２座，砖混结构，采用垂直流人工（２）管道混合反应器。１套，不锈钢结构，湿地，分两级，工艺尺寸均为Ｂ×Ｌ×Ｈ＝２．００ｍ×ＤＮ８０，为７００ｍｍ。加药设在管道混合反应器前，２．７０ｍ×０．７０ｍ。一级湿地的填料采用５～４０ｍｍ加药装置共３套，根据需要投加不同的混凝剂和助不同级配的碎石进行填充，二级湿地则采用２～凝剂，投加的混凝剂为聚氯化铝（ＰＡＣ），投加量为５ｍｍ的粗砂和５～２０ｍｍ碎石进行填充。两级湿２００ｍｇ／Ｌ，助凝剂则为聚丙烯酰胺（ＰＡＭ），投加量地均种植美人蕉、风车草、紫莎草和再力花等植物。给水排水Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．１２０１２７１n（９）景观池。１座，砖混结构，工艺尺寸为Ｂ×利于生物处理的重新启动和稳定运行。同时，为保Ｌ×Ｈ＝０．８０ｍ×２．０ｍ×０．７０ｍ。证接触氧化池中的污泥浓度，设计中应考虑设置污３工程运行效果分析泥回流装置。本工程于２００９年９月开始系统调试，采用附近（４）从充分利用水资源角度，对经常规处理的城市污水处理厂二沉池产生的污泥进行驯化，经过实验室废水尾水采用生态湿地的方法进行深度净化一个月的调试，“物化—生化—过滤”处理设施部分回用，不仅净化了水质，而且美化了周边环境，不失出水水质基本达到设计标准，但由于湿地植物在秋为一种水资源回用的新尝试。天种植仍未生长完全，从而导致植物碎石床湿地最５结语后出水水质波动较大。实验室废水自明确作为污染源管理后，急需比本工程自２００９年１０月工程正式运行后，每月较合适的处理工艺和工程范例作为该类废水治理的监测２次数据，一年多来出水水质监测结果平均值技术支撑和参考。见表２。某部属环境科研所分析实验室废水采用“混凝表２监测水质结果沉淀—接触氧化—过滤”组合工艺进行处理，工程一ＣＯＤＣｒＮＨ３—ＮＳＳＬＡＳＴＰＣｒ６＋年多的运行表明出水水质完全达到设计要求；同时，项目／ｍｇ／Ｌ／ｍｇ／Ｌ／ｍｇ／Ｌ／ｍｇ／Ｌ／ｍｇ／Ｌ／ｍｇ／Ｌ后接人工湿地单元对尾水进行深度净化，出水水质过滤液出水２５．６６．２０１８．００．５５０．２２０．０２也完全可用于绿化景观用水。这种做法既净化了废二级人工湿地出水８．５０１．７５９．２００．０６０．１３０．０１水水质，又创造了一定生态效益。所以说，本工程实从表２的数据可以看出，“物化—生化—过滤”例的实施可为各级环保部门和科研教学单位在实验处理设施部分出水水质远超设计标准，出水水质较室废水处理与管理工作提供一定参考。好；同时，碎石床湿地植物生长情况良好，最终出水参考文献完全可以用于绿化浇灌。本工程废水处理设施经过一年多的稳定运行，１沈晓君，华德尊，李春燕．高校实验室废水处理及污染防治措施研出水效果较好，经计算，工程运行费保持在１．２０元／究．环境科学与管理，２００７，３２（１０）：１０７～１０９３左右。２张亦静，吴继中．浅谈生物安全实验室活毒废水处理．给水排水，ｍ２００６，３２（７）：６６～６９４工程设计经验总结３李铁龙，金朝晖，宣晓梅，等．实验室废水处理初探．环境卫生工实验室废水由于一直没有作为污染源进行管程，２００４，６：７３～７６理，从而造成工程实例和设计施工经验都很缺乏，通４张奕，贺缨，程文涛．高校实验室废水处理及污染防治措施评价初过这次工程的实施，我们总结了几条设计经验：探．环境科学与技术，２００６，（８）：５４～５７（１）科研单位实验室排放的废水量不大，废水５杨楠桢，刘燕，张云，等．强化混凝预处理生物性污染实验室废水．复旦学报（自然科学版），２００９，４８（１）：８８～９３处理设施应设计成钢结构一体式装置，可减少工程６李超然．人工湿地深度处理医院污水的研究．给水排水，２０１０，３６投资和占地面积。（１１）：８６～８９（２）由于实验室废水中存在金属离子或有毒有害物质，处理工艺选取物化处理在前、生物处理在后是合适的，可以避免毒性对后续生物处理的影响；该○通讯处：５１０６５５广州市天河区员村西街七号大院类废水悬浮物浓度较低，物化处理时应注意助凝剂环境保护部华南环境科学研究所的选择。电话：（０２０）８５５３８２２５（３）生物处理采用膜法而不采用活性污泥法是Ｅ－ｍａｉｌ：ｐａｎｇｚｈｉｈｕａ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ比较合理的，因为实验室排水量小，为便于管理不能收稿日期：２０１１－０１－１０全天２４ｈ运行而只能间歇运行，采用接触氧化法有修回日期：２０１１－０９－２２７２给水排水Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．１２０１２