環(huán)保型乳化炸藥生產(chǎn)過程廢水處理技術(shù)研究

郝榮光

(山西焦煤集團(tuán)化工有限責(zé)任公司,山西 太原 030027)

長(zhǎng)期以來,由于生產(chǎn)過程廢水處理技術(shù)水平較低,生產(chǎn)企業(yè)在追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),環(huán)保問題日益凸顯。近年來,隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的日益增強(qiáng),政府對(duì)環(huán)境污染的治理力度不斷加大,生產(chǎn)企業(yè)面臨著嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)和社會(huì)壓力。然而,現(xiàn)有的乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理技術(shù)仍存在許多不足,如處理效果不理想、運(yùn)行成本較高等問題。在這種背景下,研究一種有效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的乳化炸藥生產(chǎn)過程廢水處理技術(shù)顯得尤為重要,不僅有助于改善環(huán)境質(zhì)量,降低污染風(fēng)險(xiǎn),還可以提高生產(chǎn)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)發(fā)展能力。

1 乳化炸藥生產(chǎn)過程廢水特點(diǎn)

1.1 乳化炸藥簡(jiǎn)介

乳化炸藥是一種具有高能量、高安全性和良好施工性能的爆破材料,由氧化劑、乳化劑、敏化劑等組成的一種水包油型乳膠狀炸藥。乳化炸藥具有高能量、高安全性、良好施工性能、環(huán)境友好等特點(diǎn),由于以上優(yōu)點(diǎn),乳化炸藥在礦山、建筑、水利工程等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著乳化炸藥生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,如何有效處理乳化炸藥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水成為了亟待解決的問題。

1.2 乳化炸藥生產(chǎn)過程

乳化炸藥生產(chǎn)過程主要包括原料水油相制備、乳化、敏化、裝藥包裝等環(huán)節(jié)。首先,對(duì)原料進(jìn)行準(zhǔn)備,包括水油相制備、敏化劑制備、包裝材料準(zhǔn)備等。配制好的水油相經(jīng)過濾器,根據(jù)工藝配比要求,在PLC的控制下輸送系統(tǒng)輸送并經(jīng)流量計(jì)計(jì)量,送入粗乳器,水相和油相溶液連續(xù)進(jìn)入粗乳器后進(jìn)行初乳,初乳基質(zhì)由基質(zhì)輸送泵送入靜態(tài)精乳器進(jìn)行精乳后形成乳膠基質(zhì)。乳膠基質(zhì)輸送到乳膠料倉(cāng),達(dá)到一定量后,啟動(dòng)裝藥機(jī),同時(shí)打開乳膠輸送泵和發(fā)泡劑輸送泵,乳膠的流量和發(fā)泡劑的流量是根據(jù)工藝參數(shù)在PLC的跟蹤計(jì)算下自動(dòng)匹配。加入發(fā)泡劑并經(jīng)靜態(tài)分散器混合后的乳化炸藥,經(jīng)迪博泰回轉(zhuǎn)式打卡裝藥機(jī)進(jìn)行塑膜包裝,裝好的藥卷經(jīng)過發(fā)泡、水冷卻和風(fēng)干后,通過皮帶輸送機(jī)送入自動(dòng)包裝系統(tǒng)。使其符合實(shí)際生產(chǎn)需求(具體生產(chǎn)工藝流程如圖1所示)。在整個(gè)生產(chǎn)過程中,廢水主要產(chǎn)生于原料制備、裝藥后藥卷水冷卻和設(shè)備環(huán)境衛(wèi)生清理等環(huán)節(jié),這些廢水含有較高濃度的有機(jī)物、硝酸鹽和重金屬離子等污染物,需要進(jìn)行有效處理。

圖1 乳化炸藥生產(chǎn)工藝流程圖

1.3 乳化炸藥生產(chǎn)廢水特點(diǎn)

乳化炸藥生產(chǎn)廢水具有較高的污染物濃度和復(fù)雜的成分,其主要特點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。(1)廢水中含有較高濃度的有機(jī)物,如冷卻水池中破損藥卷、硝酸銨和敏化劑等,這些有機(jī)物在水體中難以降解,容易引起水體富營(yíng)養(yǎng)化;(2)廢水中含有大量的硝酸鹽,主要來源于氧化劑的溶解和不完全反應(yīng),硝酸鹽會(huì)導(dǎo)致水體中氮磷比例失衡,加劇富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象;(3)廢水中含有一定量的重金屬離子,如鉛、鎘等,這些重金屬離子具有較高的生物毒性,對(duì)水生生物構(gòu)成威脅;(4)乳化炸藥生產(chǎn)廢水具有較高的酸堿度和鹽度,這可能導(dǎo)致水體酸堿度失衡,影響生態(tài)平衡,總結(jié)后如表1所示。

表1 乳化炸藥生產(chǎn)廢水的主要污染物及其影響

2 乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理工藝

2.1 物理處理

物理處理技術(shù)主要通過物理方法去除廢水中的懸浮物、油脂等污染物,為后續(xù)的化學(xué)或生物處理降低負(fù)荷。乳化炸藥生產(chǎn)廢水中含有較高濃度的懸浮物和油脂,因此物理處理技術(shù)在廢水處理中具有重要作用。常見的物理處理技術(shù)包括沉降、浮選、過濾、離心、濃縮和吸附等。沉降技術(shù)利用重力作用,使廢水中的顆粒物下沉,從而達(dá)到去除懸浮物和部分油脂的目的。浮選技術(shù)通過加入適量的浮選劑,使廢水中的顆粒物與氣泡結(jié)合,形成氣泡顆粒復(fù)合物,由于密度降低,復(fù)合物上浮到水面,實(shí)現(xiàn)對(duì)懸浮物和油脂的分離。過濾技術(shù)是通過過濾介質(zhì)(如砂、纖維、陶瓷等)截留廢水中的懸浮物和部分膠體物質(zhì)。離心技術(shù)利用離心力將廢水中的懸浮物和油脂分離,適用于處理顆粒大小分布較廣的廢水。濃縮技術(shù)采用膜分離、蒸發(fā)等方法,將廢水中的有機(jī)物和水分離,從而達(dá)到濃縮和回收有價(jià)值成分的目的。吸附技術(shù)利用活性炭、沸石等吸附劑對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行吸附,降低廢水中的有機(jī)物含量。

2.2 化學(xué)處理

化學(xué)處理技術(shù)主要通過化學(xué)反應(yīng)去除廢水中的有機(jī)物、無機(jī)物和重金屬等污染物。常見的化學(xué)處理技術(shù)包括中和、沉淀、氧化還原、氣浮和化學(xué)絮凝等。在乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理中,化學(xué)處理技術(shù)對(duì)于去除廢水中的高濃度有機(jī)物、硝酸鹽和重金屬離子等污染物具有重要意義。

中和技術(shù)通過添加酸或堿調(diào)節(jié)廢水的pH值,使廢水中的某些物質(zhì)發(fā)生沉淀反應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)去除。沉淀技術(shù)是通過添加沉淀劑使廢水中的溶解性物質(zhì)形成不溶性物質(zhì)并沉降,達(dá)到去除目的。氧化還原技術(shù)通過添加氧化劑或還原劑,改變廢水中污染物的化學(xué)形態(tài),使其易于沉淀或吸附,從而實(shí)現(xiàn)去除。氣浮技術(shù)是通過向廢水中注入微氣泡,使廢水中的懸浮物、膠體物和油脂等污染物附著在氣泡上,隨氣泡上浮到水面形成泡沫,從而實(shí)現(xiàn)分離。化學(xué)絮凝技術(shù)通過添加絮凝劑,使廢水中的懸浮物、膠體物和部分溶解性物質(zhì)形成較大的絮狀物,便于沉降或浮選分離。

2.3 生物處理

生物處理技術(shù)主要通過微生物降解廢水中的有機(jī)物、氮、磷等污染物,轉(zhuǎn)化為微生物生長(zhǎng)所需的能量和細(xì)胞物質(zhì),從而達(dá)到凈化廢水的目的。生物處理技術(shù)在乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理中具有重要意義,尤其是對(duì)于去除廢水中的有機(jī)物和硝酸鹽等污染物,常見的生物處理技術(shù)包括好氧處理、厭氧處理和生物膜法等。

好氧處理技術(shù)通過好氧微生物的生物降解作用,將廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和生物量,從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的去除。厭氧處理技術(shù)利用厭氧微生物在無氧條件下將廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣、水和生物量,具有處理效果好、能源回收等優(yōu)點(diǎn)。生物膜法是通過在固定載體表面附著生長(zhǎng)的微生物膜降解廢水中的有機(jī)物,具有處理效率高、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

2.4 綜合處理

綜合處理技術(shù)是指將物理處理、化學(xué)處理和生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合,針對(duì)乳化炸藥生產(chǎn)廢水的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中不同類型污染物的有效去除,綜合處理技術(shù)充分發(fā)揮各種處理方法的優(yōu)勢(shì),提高廢水處理效果,降低運(yùn)行成本。

典型的乳化炸藥生產(chǎn)廢水綜合處理流程如下:首先,采用物理處理技術(shù)(如沉降、過濾等),去除廢水中的懸浮物和部分油脂,為后續(xù)處理降低負(fù)荷。其次,采用化學(xué)處理技術(shù)(如中和、沉淀等),調(diào)節(jié)廢水的pH值,去除廢水中的硝酸鹽和重金屬離子等污染物。然后,利用生物處理技術(shù)(如好氧處理、厭氧處理等),對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行降解,降低廢水的COD。最后,對(duì)處理后的廢水進(jìn)行深度處理(如活性炭吸附、膜分離等),進(jìn)一步提高廢水的達(dá)標(biāo)排放率。

3 環(huán)保型乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理技術(shù)研究

3.1 優(yōu)化廢水處理技術(shù)組合

為提高乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理效果,降低處理成本,本研究對(duì)不同廢水處理技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化組合。通過實(shí)驗(yàn)和模擬分析,確定了適用于乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理的最佳技術(shù)組合。分析表明,采用沉降-化學(xué)絮凝-好氧生物處理-活性炭吸附的組合方案,在滿足環(huán)保要求的同時(shí),具有較高的污染物去除率和較低的運(yùn)行成本,是優(yōu)化乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理技術(shù)的理想選擇。實(shí)際應(yīng)用中,可根據(jù)廢水的實(shí)際特點(diǎn)和處理要求,對(duì)處理工藝進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)整,提高乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理的綜合效益。效果對(duì)比如表2所示。

表2 不同處理技術(shù)組合的效果

3.2 廢水處理技術(shù)參數(shù)調(diào)整

為進(jìn)一步提高乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理效果,本研究對(duì)處理技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整。通過實(shí)驗(yàn)和模擬分析,得到了最佳處理參數(shù)。表3展示了不同處理參數(shù)下的處理效果對(duì)比。

表3 技術(shù)參數(shù)調(diào)整效果

分析表明,調(diào)整廢水處理參數(shù)對(duì)提高處理效果具有顯著作用,具體調(diào)整措施如下:

(1)pH值調(diào)整:優(yōu)化化學(xué)絮凝過程中的pH值,使其適宜沉淀反應(yīng)進(jìn)行,提高油脂和硝酸鹽的去除效果。

(2)HRT調(diào)整:延長(zhǎng)好氧生物處理過程中的水力停留時(shí)間(HRT),提高微生物對(duì)有機(jī)物的降解能力,從而提高COD去除率。

(3)活性炭吸附劑用量調(diào)整:增加活性炭吸附劑的用量,提高廢水中遺留污染物的去除效果。

通過以上參數(shù)調(diào)整,乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理效果得到顯著提升。實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)廢水的實(shí)際特點(diǎn)和處理要求,對(duì)處理參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)整,以提高處理效果和降低運(yùn)行成本。

3.3 創(chuàng)新廢水處理技術(shù)方法

不同技術(shù)對(duì)乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理的效果也有所差異,本研究探討了創(chuàng)新廢水處理技術(shù)方法。通過實(shí)驗(yàn)和模擬分析,篩選出具有應(yīng)用潛力的創(chuàng)新技術(shù)。表4展示了不同創(chuàng)新技術(shù)方法的處理效果對(duì)比。

表4 不同處理技術(shù)處理效果

分析表明,創(chuàng)新技術(shù)方法對(duì)提高乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理效果具有顯著作用。光催化降解:通過光催化劑在光照條件下催化廢水中有機(jī)物的降解,以達(dá)到凈化廢水的目的。雖然處理效果較好,但能耗較高,適用于處理含有難降解有機(jī)物的廢水。電化學(xué)處理:利用電流通過廢水,驅(qū)動(dòng)污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)污染物去除。電化學(xué)處理具有處理效果較好、運(yùn)行成本適中的特點(diǎn),適用于處理含有重金屬離子和有機(jī)物的廢水。納米材料吸附:采用納米材料作為吸附劑,對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行吸附去除。納米材料吸附具有處理效果最佳、選擇性強(qiáng)、再生利用性好等優(yōu)點(diǎn),適用于處理各類廢水。

4 結(jié)語

通過分析乳化炸藥生產(chǎn)廢水的特點(diǎn),選取了物理處理、化學(xué)處理、生物處理及綜合處理技術(shù)進(jìn)行研究。針對(duì)不同處理技術(shù),優(yōu)化了廢水處理技術(shù)組合和參數(shù)調(diào)整,同時(shí)探討了創(chuàng)新廢水處理技術(shù)方法。實(shí)驗(yàn)和模擬分析表明,采用沉降-化學(xué)絮凝-好氧生物處理-活性炭吸附的綜合處理技術(shù),具有較高的污染物去除率和較低的運(yùn)行成本,為乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理提供了有效途徑。在實(shí)際應(yīng)用中,可根據(jù)廢水的實(shí)際特點(diǎn)和處理要求,對(duì)處理工藝進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)整,提高乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理的綜合效益。