- 实验室供气、供水系统、排水系统、实验室环保系统
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实验室供气系统
一、 实验室用气体种类
实验室常用气体有精密分析仪器使用的高纯气体、化学反应实验使用的实验 气体（氣气）及辅助实验使用的煤气、压缩空气等，气相色谱、气质联用、原子 吸收、ICP等精密仪器使用的高纯气体主要有不燃气体（氮气、二氧化碳）、惰 性气体（氧气、氮气）、易燃气体（氢气、乙焕）、助燃气体（氧气）等。 实验室用气主要由气体钢瓶提供，个别气体可由气体发生器提供。常用钢 瓶外部颜色区分及标志：氣气瓶（天蓝色黑字）、氢气瓶（深绿色红字）、氮气瓶 （黑色黄字）、压缩空气瓶（黑色白字）、乙狭瓶（白色红字）、二氧化碳瓶（铝白 黑字）、氧气瓶（灰色绿字）、氨气瓶（棕色） -
二、 实验室供气方式
实验室供气系统按其供应方式可分为分散供气与集中供气。
（1） 分散供气是将气瓶或气体发生器分别放在各个仪器分析室，接近仪器用气 点，使用方便，节约用气，投资少；但由于气瓶接近实验人员，安全性欠佳，一般 要求采用防爆气瓶柜，并带报警功能与排风功能。报警器分为可燃性气体报警器及 非可燃性气体报警器。气瓶柜应设有气瓶安全提示标志，气瓶安全固定装置。
（2） 集中供气是将各种实验分析仪器需要使用的各类气体钢瓶，全部放置 在实验室以外独立的气瓶间内，进行集中管理，各类气体从气瓶间以管道输送形 式，按照不同实验仪器的用气要求输送到每个实验室不同的实验仪器上。整套系 统包括气源集合压力控制部分（汇流排）、输气管线部分（EP级不锈钢管）、二 次调压分流部分（功能柱）以及与仪器连接的终端部分（接头、截止阀）o整套 系统要求具有良好的气密性、高洁净度、耐用性和安全可靠性，能满足实验仪器 对各类气体不间断连续使用的要求，并且在使用过程中根据实验仪器工作条件对 整体或局部气体压力、流量进行全量程调整以满足不同的实验条件的要求。
集中供气可实现气源集中管理，远离实验室，保障实验人员的安全但供气 管道长，导致浪费气体，开启或关闭气源要到气瓶间，使用欠方便。 -
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三、 气瓶间及气瓶的安全规范
（1）气瓶应专瓶专用，不能随意改装其他种类的气体。
（2）气瓶室严禁靠近火源、热源、有腐蚀性的环境。
（3）气瓶室必须使用防爆开关和灯具，周围禁止动用明火。
（4）气瓶室应有通风设备，保持阴凉，气瓶室顶部应该留有泄流孔防止氢气 的聚集。
（5）空瓶与实瓶分区放置。气瓶室易燃易爆气瓶应该与助燃气瓶隔离。
(6)瓶阀、接管螺丝和减压阀等附件完好齐全，无漏气、滑丝、表针松动等 危险情况，各种气压表一般不得混用。
(7)气瓶在储存、使用时必须直立放置，工作地点不固定且移动较频繁时， 应固定在专用手推车上，防止倾倒，严禁卧放使用。
(8)气瓶严禁靠近火源、热源和电气设备，与明火距离不少于10m,氧气 瓶和乙烷气瓶同时使用时，不能放在一起。
(9)使用后的空瓶，应移至空瓶存放区，并加上空瓶的标示，严禁空瓶与实 瓶混存。
(10)气瓶中气体不可用尽，必须保持一定余压。
(11 )气瓶须定期检验，不得超期使用氧气瓶、乙扶气瓶，液化石油气瓶的 检验周期为3年，氧气瓶、氮气瓶的检验周期为5年。
(12 )气瓶应放在主体建筑物之外的气瓶存放间。对日用气量不超过一瓶的 气体，实验室内可放置一个该种气体的气瓶，但气瓶应有安全防护设施。
(13)氧气和氮气的气瓶存放间应有每小时不小于三次换气的通风措施。
四、气体管道设计规范
(1 )氢气、氧气和煤气管道以及引入实验室的各种气体管道支管宣明敷。当管道井、管道技术层内敷设有氢气、氧气和煤气管道时，应有换气1 ~3次少 的通风措施。
(2)按标准单元组合设计的通用实验室，各种气体管道也应按标准单元组合设计。
(3)穿过实验室墙体或楼板的气体管道应敷在预埋套管内，套管内的管段不应有焊缝。管道与套管之间应采用非燃烧材料严密封堵。
(4)氧气、氧气管道的末端和最高点宜设放空管。放空管应高出层顶2m以 上，并应设在防雷保护区内。氢气管道上还应设取样口和吹扫口。放空管、取样 口和吹扫口的位置应能满足管道内气体吹扫置换的要求。
(5)氢气、氧气管道应有导除静电的接地装置。有接地要求的气体管道其接 地和跨接措施应按国家现行有关规定执行。
(6)管道敷设要求：
1 )输送干燥气体的管道宜水平安装，输送潮湿气体的管道应有不小于 0.3%的坡度，坡向冷凝液体收集器。
2)氧气管道与其他气体管道可同架敷设，其间距不得小于0.25m,氧气管 道应处于除氢气管道外的其他气体管道之上。
3)氢气管道与其他可燃气体管道平行敷设时，其间距不应小于0.50m ；交 叉敷设时，其间距不应小于0.25mo分层敷设时，氧气管道应位于上方。室内氢 气管道不应敷设在地沟内或直接埋地，不得穿过不使用氢气的房间。
4)气体管道不得和电缆、导电线路同架敷设。
(7 )气体管道宜采用无缝钢管。气体纯度大于或等于99.99%的气体管道宜采用不锈钢管、铜管或无缝钢管。
(8)管道与设备的连接段宜采用金属管道，如为非金属软管，宜采用聚四氟 乙烯管、聚氯乙烯管，不得采用乳胶管。
(9)阀门和附件的材质：对氢气和煤气管道不得采用铜质材料，其他气体管道可采用铜、碳钢和可锻铸铁等材料。氢气和氧气管道所用的附件和仪表必须是该介质的专用产品，不得代用。
(10 )阀门与氧气接触部分应采用非燃烧材料。其密封圈应采用有色金属、 不锈钢及聚四氟乙烯等材料。填料应采用经除油处理的石墨石棉或聚四氟乙烯。
(11 )气体管道中的法兰垫片其材质应依管内输送的介质确定。
(12)气体管道的连接应采用焊接或法兰连接等形式，氢气管道不得用螺纹 连接，高纯气体管道应采用承插焊接。
(13)气体管道与设备、阀 门及其他附件的连接应采用法兰 或螺纹连接，螺纹接头的丝扣填 料应采用聚四氟乙烯薄膜或一氧 化铅、甘油调和填料。
(14)气体管道设计的安全技术应符合每台(组)用氢设备的支管和氢气放空管上应设置阻一火器的规定。
(15 )各种气体管道应设置明显标志。
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五、引用标准
GB 50029-2003《压缩空气站设计规范》
GB 50030—1991《氧气站设计规范》
GB 50031—1991《乙烷站设计规范》
GB 50073—2001《洁净厂房设计规范》
GB 50236—1998《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》
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实验室给排水系统
一、 实验室给水系统
实验室给水系统包括实验给水系统、生活给水系统和消防给水系统。实验给水系统分为一般实验用水与实验用纯水，实验室纯水系统属于独立的给水系统， 将在第六节“实验室纯水系统”中另外阐述。生活给水系统和消防给水系统与一 般建筑的给水系统一致，与一般实验给水系统通常可合并成一个系统。
不同的实验室対实验用水有不同的要求，实验仪器的循环冷却水水质应满足 各类仪器对水质的不同要求；凡进行强酸、强碱、剧毒液体的实验并有飞溅爆炸 可能的实验室，应就近设置应急喷淋设施，当应急眼睛冲洗器水头大于1m时， 应采取减压措施；无菌室和放射性同位素的实验室配热水淋浴装置，水龙头釆用 脚踏开关、肘式开关或光电开关，放射性同位素实验室如采用科研、生活和消防 统一的给水系统时，污染区的用水必须通过断流水箱，室内消火栓应设置在清洁 区内，给水系统的管道入口通常应设置洁净区，采用上行下给式给水管网，以免 扩散污染。
室内消防给水系统包括普通消防系统、自动喷洒消防给水系统和水幕消防给 水系统等。实验楼，库房等建筑物在必要时应设立室外消防给水系统，由室外消 防给水管道、室外消火栓、消防水泵等组成。
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二、 实验室给水方式
实验室给水系统应保证必需的压力、水质和水量，対于大型的高层实验楼， 在室外管网不能满足上层实验室用水要求时，或在室外管网水压周期性不足时， 尤其是为了保证实验室安全供水，应设置布局加压设备或屋顶水箱和水泵，专供 上层实验室使用。对于化学实验室，因设置紧急淋浴器、紧急洗眼器等，水流要 足够大，开启放水阀门反应要快。常用的给水方式如下。
(1 )直接供水方式。在实验室外层数不高、水压、水量均能满足的情况下，一 般可采用直接供水方式。用这种方式，室内无加压水泵，通常连接室外给水管网。
(2 )设有高位水箱的给水方式。在用水高峰期，室外管网内水压下降，以致不 能满足楼内上层用水要求时，或当室外管网水压周期性不足时，可采用这种方式。设有加压水泵的给水方式。当室外管网的水压低于实验、生活、消防等 用水要求的水压而用水量又不均匀时，可采用这种方式。
三、 实验室排水系统
实验室排水系统根据实验室排出废水的成分、性质、流量、排放规律的不同而设置相应的排水系统。对于实验室设备的冷却水排水或其他仅含无害悬浮物或胶状物、受污染不严重的废水可不必处理，直接排至室外排水管网。对于含有多种成分、有毒有害物质、可互相作用、损害管道或造成事故的废水，应 与生活污水分开，作预处理使之符合国家标准方可排入室外排水管网或分流排 出。对于较纯的溶剂废液或贵重试剂，宜在技术经济比较后回收利用，排放的废水如需重复使用，应作相应的处理。对于放射性同位素实验室的排水系统， 应将长寿命和短寿命的核素废水分流，废水流向，应从清洁区至污染区，放射 性核素排水管道的布置和敷设，管材、附件的选择，应符合GB 8703-88 ＜辐 射防护规定》的规定。
四、实验室给排水系统设计注意事项
(1 )实验室的给排水系统应设计科学，保证饮水源不受污染，若实验用水与 饮用水的水源不一,则应将饮用水与实验用水的水龙头分别注明，以免混淆。实验楼应设有备用水源，在公共自来水系统供水不足或停止时，备用水 源能保证各种仪器的冷却水、洗眼器用水、蒸馋器用水、蒸馄瓶冷凝管用水的正常供给。
给排水系统应与实验室模块相符合，合理布置，便于维修，管线应尽 量短，避免交叉。给水管道和排水管道应沿墙、柱、管道井、实验台夹腔、通 风柜内衬板等部位布置，不得布置在遇水会迅速分解、引起燃烧、爆炸或损坏的物品旁，以及贵重仪器设备的上方；一般实验室的管可明装敷设，在安全要 求较高的实验室中应尽量暗装，所有暗装敷设的管道均应在控制阀门处设置检修孔，以便维修。
给排水系统应设计灵活，并预留部分设施以保证实验室的可靠性和持 续运行。
下行上给式的给水横干管宜敷设在底层走道上方或地下室顶板下；上行下给式的给水横干管宜敷设在顶层管道技术层内或顶层走道上方；不结冻地区可敷设 在屋顶上，从给水干管引入实验室的每根支管上，应装设阀门。
实验室内部各用水点的位置必须科学定位并提前敷设，尽量把用水点设 在靠墙位置，方便下水点的设置及满足未来改造的需要。
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实验室纯水系统
在当今的实验室中，水环境作为绝大多数实验室的最基本环境，在实验中占 的地位非常重要，水质往往决定了很多实验结果的真实性、可重复性，对多数做实验的专家来说，他们通常要求纯水中的杂质元素和化合物的浓度在ppb级甚至更低。在实验室科学研究领域，所关心的纯化起始点是自来水，如果实验室中已经有蒸馄水、去离子水或反渗透水，那就只注重超纯化的过程。一、 实验室纯水的分级
Ill级纯水
III级纯水的物理纯度一般为小于50 pS/cm,单蒸水、双蒸水、普通去离子 水和反渗透水都属于此级别。它一般由自来水纯化制备而成。III级纯水的主要用 途是清洗瓶皿，高压消毒装置用水，人工环境室用水及超纯水仪进水等。
II级纯水
II级纯水是一个模糊的范围，常用5~15M-cm表示。但II级纯水绝不严格 限于此范围内，可以将1 ~17M-cm范围均认为是II级纯水。II级纯水一般是将 III级纯水再经过离子交换或电渗析而制成。它主要用于一般试剂的配制，普通化 学实验用水及给超纯水仪供水。
I级超纯水
I级超纯水是指物理纯度大于18M-cm的水，习惯称电阻率为18.2M-cm是 I级超纯水的指标。I级超纯水一定是由III级或II级纯水经核子级离子交换树脂再 纯化而来。它主要用于高精密度的分析实验和对水纯度要求很高的生命科学实验。
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二、实验室纯水的供应模式
实验室纯水供应模式分为中央纯水供应模式和分散纯水供应模式两种C
1 .中央纯水供应模式
中央纯水供应模式是指设置纯水生产装置，实验室用水通过供水管道输送到 各个实验室用水点，无论是单个实验室还是一栋实验楼，实现从实验室用水点的 纯水龙头直接获取实验室纯水或超纯水。
优点：(1 )运行成本低，管理集中。
(2 )集体使用，不存在机器闲置可能。
(3)产量大，用水采用管网化，同一实验室多点取水。
缺点：系统必须保证长期安全运行，否 则存在断水风险。
2.分散纯水供应模式
分散纯水供应模式是指在实验室各用水
点位置设置纯水机或成品水。
优点：仪器有单独的使用权，使用率高。
缺点：
(1 )运行成本高，管理分散，消耗成本相对较高。桌面定点台式安装，定点取水，机型产量小，流量小，工作效率低。
若每个实验组单独购买，业主在该类产品上的投资总额非常高，可能会 因每个实验组工作情况不同而导致空置率提高，不利于投资效率最大化。
随着实验室装备的发展，实验室供水的管网化与集中化已成为大型实验楼纯水供应的发展方向。
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实验室环保系统
一、实验室废气
1 .废气的组成与危害
化学实验室室内空气污染物的种类很多，成分复杂，排放具间歇性，主要 空气污染物包括有机气体和无机气体两大类。有机气体包括四氯化碳、甲烷、乙 髄、乙硫醇、苯、醛类等。无机气体包括一氧化氮、二氧化氮、卤化氢、硫化 氢、二氧化硫等。 这些气体直接排放到大气中，会加剧酸雨的形成，构成严重的社会公害，人 如果吸入较多会造成直接伤害。
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2.实验室废气处理方法
目前对气态污染物的处理方法一般可分为湿法和干法两大类，具体需要根据化学实验室废气的特点来选择高效率、低成本的方法。
（1 ）湿法废气处理
湿法废气处理采用酸雾净化塔进行废气处理，适于净 化氯化氢气体（HCI ）、氟化氢气体（HF ）、氨气（NH3 ）、硫酸雾（H2SO4 ）、铭 酸雾（CrO3 ）、気化氢酸气体（HCN ）、硫化氢气体（H2S ）、低浓度的NOX废气 等水溶性气体，具备净化效果好、结构紧凑、占地面积小、耐腐蚀、抗老化性能 好、安装、运输、维修管理方便、设备结构较为简单、一次性投资少等特点，因而广泛应用于对气态污染物的处理。 酸雾净化塔适应于高层建筑屋面上安装，工作原理是酸雾废气由风机压入净化塔，经过喷雾及填料层，废气与氢氧化钠吸收中和液进行气液两相充分接触吸 收中和反应，酸雾废气经过净化后，再经脱液层脱液处理，然后排入大气。净化后的酸雾废气可低于国家排放标准。（2 ）干法废气处理
干法废气处理是指气体混合物与多孔性固体接触时，利 用固体表面存在的未平衡的分子引力或者化学键力，把混合物中某一组分或某些 组分吸附在固体表面上的过程。具有吸附作用的固体称为吸附剂，该方法的优点 是设备简单，操作方便，易于实现自动控制。但是因吸附剂的物化性能不同，具 有较强的针对性，所以处理含不同有害物质的废气须配置不同理化性能的吸附 剂，才能起到良好的气体净化作用；如果废气通过吸附剂的时间较短，废气中有 害物质的含量过高，废气净化的效果就会不理想；在废气通过吸附介质时，由于 气流受固体介质的阻挡作用，须增加风机的功率才能保证通风系统的正常风速。 吸附剂需要定期更换或作再生处理才能保证吸收装置的正常运行。所以，该方法 在实际应用中需要投入一定的费用和人力，此种方法一般用于废气中有害物质的 种类相对稳定且含量较低的废气处理，这样便于采用一种有针对性的吸附剂。活性炭吸附装置
干法废气处理一般采用有机气体活性炭吸附装置，其原理是活性炭具有很多微孔及很大的比表面积，依靠分子引力和毛细管作用，能使溶剂蒸汽和挥发性物 质吸附于其表面，又根据不同物质的沸点，用蒸汽将吸附物质析出。当采用蒸汽为解除吸介质时，析出的有机溶剂蒸汽与水蒸气一起通过冷凝器凝结，进入分离桶经分离后回收有机溶剂。
二、实验室废水实验室产生的废水包括多余的样品、标准曲线及样品分析残液、失效的贮藏 液和洗液、大量洗涤水等。几乎所有的常规分析项目都不同程度存在着废水污染 问题。这些废水中成分包罗万象，包括最常见的有机物、重金属离子和有害微生 物等及相对少见的紙化物、细菌、毒素、各种农药残留、药物残留等。
含有超标重金属的废水一旦排到干净下游，就会污染大片水源。由于这种受 重金属污染的水在颜色、气味等方面与正常水没有差别，一旦用这些水来灌溉， 必然会让土壤及农作物成为重金属污染对象。人食用在重金属污染的土壤上种出 来的农作物，很容易受到重金属的毒害。废水的处理方法
一般有物理法、化学法、生物法。物理法主要利用物理作用以分离废水中的 悬浮物；化学法主要利用化学反应来处理废水中的溶解物质或胶体物质；生物法 是去除废水中的胶体和溶解中的有机物质。上述三种基本处理方法各有其特点和 适用条件。在废水排入地面水中要按排放要求来确定处理程度，同时应结合水体 的自净能力，通常根据有害物质和溶解氧的指标来确定水体的容许负荷，即排入 水体的容许浓度。
(1 )对酸性废水的处理。利用碱性废水进行中和，使混合废水pH值接近中 性；在酸性废水中投加中和剂，酸性废水通过碱性滤层过滤中和。
对碱性废水的处理。利用酸性废水进行中和，在碱性物质中投放酸性中 和剂；向碱性废水中鼓入烟道废气(酸性质体二氧化碳或二氧化硫)；利用水中 二氧化碳中和碱性废水。
对综合废液的处理。采用“水质均化+中和过滤一*中和混凝一＞置 换内电解一生物吸附池…-沉淀池和清水池"工艺进行处理。在废水处理中， 为了保护pH值在线控制系统，采用中和过滤技术，保证酸碱废水能稳定达标, 并节省了药剂。采用组合式填料实现污泥固定化；消毒处理工段采用先进的臭氧 发生器消毒；污泥消化采用脉冲布水器布水实现污泥减量化。该工艺可以对复杂 的有机物进行分解，能稳定处理实验废水中产生药剂对废水的影响。并且该工艺 运行费用低，管理方便，适应范围广。
通过合理布局，尽量减少占地面积；做好绿化设计，对污水站进行合理的规 划，使之成为实验室中心的一处景观。
对特殊废水的处理。凡含有放射性核素的废水，应根据核素的半衰期长 短，分为长寿命和短寿命两种放射性核素废水，并应分别进行处理，长寿命放射性 核素，且放射性浓度又较高的废水，应将废水集中存放，待到一定数量后，采用净 化法处理；净化过程中产生的少量浓缩液，可采用固化法处理；短寿命放射性核素 废水，应采用贮存法处理：含有放射性核素的废水处理，应符合现行的GB 8703- 88《辐射防护规定》的规定；生物安全4级和生物安全3级实验室的污水，必须进 行消毒处理，经处理后，污水应符合《医院污水排放标准》的规定。
三、实验室固体废物
实验室产生的固体废物包括多余样品、分析产物、消耗或破损的实验用品、 残留或失效的化学试剂等。这些固体废物成分复杂，涵盖各类化学、生物污染物， 尤其是不少过期失效的化学试剂，处理稍有不慎，很容易导致严重的污染事故。
为防止实验室的污染扩散，对实验室固体废物的一般处理原则为分类收集、 存放、处理。尽可能采用废物回收以及固化、焚烧处理，在实际工作中选择合适 的方法进行检测，尽可能减少废物量、减少污染。废弃物排放应符合国家有关环 境排放标准。