吸附法處理DDNP廢水的關(guān)鍵技術(shù)探析

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（四川省宜賓威力化工有限責(zé)任公司 四川 644600）

工業(yè)雷管在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)用最為廣泛的是DDNP二硝基重氮酚，在開展生產(chǎn)與制造的過程所涵蓋的原材料包括苦味酸、硫化鈉以及亞硝酸鈉等基礎(chǔ)材料[1]，并且再生產(chǎn)活動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生較多的廢水，如果沒有對(duì)廢水進(jìn)行深加工和科學(xué)化處理將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不可逆的破壞，一度影響生物的健康。對(duì)此國家相關(guān)的行政單位以及指導(dǎo)意見中明確指出，在開展廢水處理的過程中要嚴(yán)格執(zhí)行《兵器工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)火工藥劑》（GB14470.2）的標(biāo)準(zhǔn)工藝流程進(jìn)行處理，使其能夠最大限度的降低由于廢水所產(chǎn)生的自然傷害。本文依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)生產(chǎn)要求，結(jié)合著樣品深度分析了DDNP廢水的來源及成分，其次探討了DDNP廢水的處理方式，依據(jù)低成本、高效率的業(yè)務(wù)要求給出了吸附法處理廢水的工藝流程，實(shí)現(xiàn)了高效、低成本的生產(chǎn)。

1.DDNP廢水的來源及成分

DDNP廢水中的有害物質(zhì)主要來自還原廢水，在進(jìn)行廢水還原的過程里，有害物質(zhì)主要涵蓋硫代化物、硝基化合物以及各類含鈉成分，不同等級(jí)的廢水具有不同pH值，同時(shí)重氮廢水也會(huì)含有一定量的DDNP成分，這些廢舊物質(zhì)均會(huì)對(duì)自然環(huán)境與自然生態(tài)產(chǎn)生一定的影響[2]。而在對(duì)廢水進(jìn)行不斷的洗滌過程中，化合物具有較好的溶解性，能夠充分的過濾和溶解污染物雜質(zhì)。其中DDNP廢水中所含有的污染化學(xué)成分如表1所示。

表1 DDNP廢水的化學(xué)成分（數(shù)據(jù)來源：生產(chǎn)線樣品自測(cè)）

在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，物質(zhì)主要是以廢水的形式進(jìn)行排 放[3]，因此要強(qiáng)化廢水污水的成分處理和綜合管理，在顯著降低排放連的基礎(chǔ)上，同時(shí)保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

2.DDNP廢水的處理方式

(1)化學(xué)處理法

①電化學(xué)法

電化學(xué)方法是處理污水的重要方法之一，通過微電池的充分電解，對(duì)廢水中的鐵屑以及碳顆粒進(jìn)行充分的收集，并且實(shí)現(xiàn)了廢物物質(zhì)的深度融合，最后將混合物質(zhì)摻混到污水當(dāng)中，依據(jù)鐵碳自身具有的電極差異來綜合形成電解液，最終將其作為原電池來進(jìn)行使用[4]。整個(gè)電解質(zhì)溶液中，鐵屑可以作為電極的負(fù)極，而碳粒本身可以作為電極的正極來使用。通過大量的實(shí)驗(yàn)調(diào)研能夠顯著看出，由于廢水中的酸堿融合效應(yīng)，DDNP中的廢水pH值能夠達(dá)到3左右，同時(shí)在廢水中逐漸的加入3g/L氯化鐵，也能夠顯著促進(jìn)電化學(xué)反應(yīng)效率的提升。在進(jìn)行流體控制的過程中，可以將速度控制在 2L/min，受到流體流動(dòng)速度的影響，鐵屑和焦炭之間將會(huì)產(chǎn)生極為顯著的融合狀態(tài)，在可視化的形式上展現(xiàn)為玻璃柱的形式，最終進(jìn)行過濾處理（處理的過程中使用石灰石進(jìn)行pH調(diào)節(jié)），此時(shí)廢水的pH值達(dá)到8以上，最終經(jīng)過溶液的充分融合再次進(jìn)行過濾處理[5]。在進(jìn)行過濾水的質(zhì)檢過程中，廢水的成本檢驗(yàn)要嚴(yán)格參照國家制定的廢水規(guī)范進(jìn)行，完成所有成分的檢驗(yàn)后才能最終進(jìn)行排放。通過電化學(xué)法對(duì)DDNP進(jìn)行廢水處理之后，能夠起到很好的污染物成分處理的效果。但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中，電池的形成會(huì)在負(fù)極上產(chǎn)生較為嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，甚至是會(huì)出現(xiàn)硝基物產(chǎn)生大量還原的現(xiàn)象，并且廢水處理的過程中會(huì)消耗大量的電力，使得整體的污水處理成本加大。

②Fenton試劑氧化法

Fenton試劑主要是由過氧化氫以及鐵離子而構(gòu)成的氧化體系，在鐵離子的催化作用下，雙氧水能夠產(chǎn)生較好的活潑性羥基，并且直接引發(fā)自由鏈基效應(yīng)，進(jìn)而顯著加快了化學(xué)反應(yīng)的氧化進(jìn)度[6]。在采用Fenton試劑對(duì)工業(yè)廢水處理的過程中，需要注意的是液體中的pH值應(yīng)該調(diào)節(jié)在5左右，同時(shí)在廢水體系中持續(xù)加入3g/L的預(yù)處理廢水，并取得上清液之后再加入催化劑0.5～0.8g/L的FeSO4，在室溫的反應(yīng)環(huán)境下反應(yīng)24h，最終在不斷加入石灰石的情況下調(diào)節(jié)溶液的pH值為中性。整個(gè)體系在常溫環(huán)境下能夠去除廢水中90%以上的CODcr，并且處理的廢水能夠接近《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。但是過多的化學(xué)處理顯著增加了污水處理的成本，方法的性價(jià)比不高。

(2)物化處理法

吸附處理廢水主要是通過吸收劑和吸附劑的形式對(duì)廢水進(jìn)行綜合處理的過程，其方法要義上涵蓋物理吸附、化學(xué)吸附以及交換吸附等形式[7]，最終達(dá)到綜合去除污染物的目的。在不斷吸附循環(huán)的過程中，達(dá)到飽和的吸附劑還可以和適當(dāng)?shù)娜軇┻M(jìn)行再生，因此循環(huán)使用是應(yīng)用吸附劑的一個(gè)重要特點(diǎn)。目前在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，常用的固體吸附劑主要有粉煤灰、活性炭等。國內(nèi)的部分廠家主要采用明礬絮凝劑的形式來對(duì)廢水進(jìn)行綜合處理，通過三級(jí)串聯(lián)的形式綜合吸附處理廢水，也能夠?qū)⑾趸衔餄舛瓤刂圃?mg/L以下，最終處理后的廢水能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)[8]。此種方法過濾效度好，應(yīng)用便捷，在市場(chǎng)化具有較好的應(yīng)用效果，同時(shí)這也是本文探討的重點(diǎn)。

(3)生化處理法

生化處理法的關(guān)鍵核心是采用微生物對(duì)廢水進(jìn)行綜合處理，微生物本身具有新陳代謝的作用，其關(guān)鍵核心是將有機(jī)化合物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)化合物，能夠?qū)DNP中的廢水有害物質(zhì)在生化處理的過程中轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害物質(zhì)，保證廢水中的性能指標(biāo)處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)有害反應(yīng)[9]。同時(shí)微生物自身有較強(qiáng)的繁殖能力，在任何惡劣的環(huán)境下都能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的適應(yīng)性，并且微生物的生產(chǎn)活動(dòng)還能夠通過人工培育的形式進(jìn)行培植，并且在一定濃度下對(duì)微生物進(jìn)行馴化處理。但是目前在一線的微生物處理中，還沒有直接培養(yǎng)出能夠單獨(dú)降解DDNP的生物物種，同時(shí)也沒有開發(fā)出處理此類廢渣和污泥的方法，雖然生物法具有較高的處理效率，但是受制于條件限制，生物的活動(dòng)條件研究以及規(guī)律研究將會(huì)是未來的研究重點(diǎn)。

(4)蒸發(fā)濃縮焚燒法

利用鍋爐等發(fā)熱元器件的煙氣來直接濃縮處理DDNP廢水，能夠有效解決廢水色度以及硫化物的污染，同時(shí)還顯著降低煙氣的排放濃度，在開展應(yīng)用的過程中，首先在DDNP廢水中加入適量的無機(jī)鹽和混凝土試劑，使其能夠同水中的雜質(zhì)一同沉降下來，然后將澄清后的廢水經(jīng)過過濾處理后，結(jié)合著水—水換熱器將回水溫度加熱到70℃左右，使其作為蒸發(fā)的基礎(chǔ)條件。同時(shí)通過此種工藝來綜合處理廢水，基本能夠達(dá)到零排放的效果，在降低水溶液濃度的同時(shí)，也大幅度的降低了煙塵排放的濃度，顯著提升了經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益水平。

3.活性炭吸附處理的原理及流程

(1)活性炭吸附的基本原理

通過吸附法處理工業(yè)廢水，其吸附過程主要發(fā)生在液-固兩相的交界位置上，通過吸附劑本身的表面張力產(chǎn)生吸附作用，實(shí)現(xiàn)廢水的過濾操作。由于活性炭自身具有較強(qiáng)的松散的多孔結(jié)構(gòu)，因此在溶液處理中具有較大的比表面積，其中每克活性炭中的總表面積為500～1000m2，而吸附過程的開展就是廢水中污染物物質(zhì)在表面張力場(chǎng)的作用下，將廢棄物質(zhì)從廢水中轉(zhuǎn)移到表面的結(jié)果。

(2)吸附法處理廢水的工藝流程

在整個(gè)廢水處理的過程中，硫化煤以及活性炭起到關(guān)鍵性的作用，在物理吸附的過程中，活性炭主要起到吸附劑的作用，因此系統(tǒng)中對(duì)于活性炭的選型至關(guān)重要。采用吸附法來處理廢水的工藝流程如圖1所示。

圖1 吸附法處理廢水工藝流程圖

(3)活性炭吸附的因素及選型

吸附活動(dòng)開展建設(shè)的過程中，主要受到廢水、污染物質(zhì)以及吸附劑的多重因素的影響，因此吸附過程是屬于不同相之間的傳質(zhì)過程，其整個(gè)作用機(jī)理較為復(fù)雜，同時(shí)影響吸附過程的因素也較多，總體來說主要涵蓋三方面的因素，一是吸附劑的性質(zhì)，二是污染物的性質(zhì)，三是吸附過程的條件。

①吸附劑的性質(zhì)

活性炭是開展吸附處理過程中，DDNP廢水處理的關(guān)鍵吸附劑，其吸附效果完全取決于材料的吸附特性，主要涵蓋材料表面積、材料空隙結(jié)構(gòu)以及材料的孔徑分布情況等。

A.吸附性

材料的吸附性效果主要以材料的吸附率指標(biāo)來進(jìn)行表示，在廢水濃度低于60mg/L時(shí)，能夠使得活性炭在長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用中處于良好的工作狀態(tài)，隨著吸附時(shí)間的逐漸延長(zhǎng)，吸附效果和吸附率也會(huì)隨之下降，最終完全喪失吸附能力。

B.活性炭材料的比表面積越大，則對(duì)吸附污染物物質(zhì)的容量也就越大，比表面積與活性炭顆粒的大小息息相關(guān)，粒徑越小則對(duì)吸附過程越為有利，但是也要清晰的看到顆粒如果太小則床層的阻力也會(huì)隨之增加，在整個(gè)處理過程中所引起的能量消耗也就越大。

C.材料的孔隙結(jié)構(gòu)以及孔徑的分布情況，參照著半徑的大小可以將活性炭分為三種類型，第一種為大孔徑的活性炭，其半徑的分布區(qū)間主要集中在0.1～10μm之間，第二種為過渡孔隙活性炭，其半徑主要在0.002～0.1μm之間，第三種小孔徑的活性炭孔徑主要集中在0.002μm左右。不同種來源的活性炭其孔徑分布不盡相同，一般情況下采用的都是過渡型空隙結(jié)構(gòu)為主。

②廢水中的污染物的性質(zhì)

A.污染物的溶解度是影響污染處理效率的關(guān)鍵，如果溶解度越小，則越被容易吸附，其化學(xué)組成成分中的溶解度會(huì)隨著分子量的增加而顯著減小。

B.污染物極性的強(qiáng)弱?；钚蕴勘旧硎且环N極強(qiáng)的非極性吸附劑，因此可以實(shí)時(shí)的在極性溶劑當(dāng)中吸附到非極性或者自身極性較小的物質(zhì)。

C.污染物的組成情況。根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)工況能夠顯著看出，活性炭吸附過程中，單種溶質(zhì)和混合溶質(zhì)之間所產(chǎn)生的廢水處理效果差異性較大，一般含有混合質(zhì)的廢水中，其穿透性能曲線要顯著高于單種類型的廢水，因此可以將還原廢水以及重氮廢水在進(jìn)行充分的混合后再次吸入到吸附塔中，其處理效果將會(huì)得到顯著好轉(zhuǎn)。

③吸附條件

當(dāng)處理工藝當(dāng)中的廢水所選擇的吸附劑確定后，其吸附效果僅取決于吸附過程的操作條件，例如溫度、時(shí)間以及廢水的pH值等參數(shù)。

A.溫度

根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)工況表明，當(dāng)環(huán)境范圍內(nèi)的溫度過低時(shí)，其污染物的溶解度顯著降低，此時(shí)對(duì)于吸附工況來說極為有利。但是在實(shí)際的工作條件中，溫度降低時(shí)廢水的黏度會(huì)顯著增加，這同時(shí)對(duì)于吸附過程來說是不利的，因此整個(gè)吸附過程通常是在常溫的條件下進(jìn)行的。

B.接觸時(shí)間

吸附劑與被吸附溶質(zhì)之間需要有一定的接觸時(shí)間，進(jìn)而保證吸附過程能夠平穩(wěn)并且充分的進(jìn)行，對(duì)此一般限制廢水的吸收塔吸收速率不能過快，也可以在設(shè)備層上適當(dāng)?shù)脑黾踊钚蕴康暮穸?，進(jìn)而間接的延長(zhǎng)材料流體與活性炭之間的接觸時(shí)間，保證接觸能夠充分的完全的運(yùn)行。

C.廢水的pH值

活性炭能夠極好的吸收污水中的氫離子以及氫氧根離子，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)工況下能夠顯著看出，在酸性的環(huán)境中采用活性炭吸附的形式能夠產(chǎn)生極好的吸附效果，因此在采用活性炭進(jìn)行吸附處理的過程中，要求DDNP的廢水為酸性環(huán)境。

通過本文創(chuàng)新性的吸附處理架構(gòu)，使得DDNP廢水的處理效率得到極大的提升。傳統(tǒng)的處理方法成本較高，但是采用吸附式的處理方法能夠顯著降低運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)了無機(jī)化、無害化的廢物處理。

4.結(jié)語

通過分析能夠顯著看出，DDNP的廢水來源渠道較多，如果直接將其排放到自然環(huán)境中將會(huì)造成極為嚴(yán)重的環(huán)境污染，并且打破了生態(tài)環(huán)境效益，因此需要采取多元化的污水處理方法對(duì)DDNP進(jìn)行綜合處理，從根本上來說，為了促進(jìn)DDNP得到解決的關(guān)鍵核心是確保工藝的合理性，進(jìn)而降低污染物的排放濃度，最終為人們的生活提供良好的生存空間。而活性炭吸附是目前開展污水和廢水處理的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過活性炭吸附能夠深度處理DDNP生產(chǎn)廢水的COD和色度，高質(zhì)量的解決了DDNP所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，對(duì)此本文重點(diǎn)分析了DDNP廢水的來源及成分，探討了活性炭處理的流程和過程，為保障生態(tài)環(huán)境效益，提供高質(zhì)量的廢水處理提供了方法借鑒。