DDNP廢水處理技術(shù)進(jìn)展

李萍 張燕 董亞榮

二硝基重氮酚(簡稱DDNP)是苯酚的硝基衍生物，因其具有機(jī)械感度低、火焰感度高、起爆性能優(yōu)良、原料來源廣和成本低等優(yōu)點而作為工業(yè)雷管的起爆藥得到了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在民爆行業(yè)基本上仍采用DDNP作為雷管起爆藥。目前，DDNP通行的生產(chǎn)方法為鈉鹽法，每制造1 kg DDNP大約會產(chǎn)生200 kg～300 kg廢水，且廢水色度高，COD濃度高，某些污染物(如硝基化合物)毒性大，如直接排入江河將嚴(yán)重污染環(huán)境，是多年來困擾火藥工業(yè)及環(huán)保系統(tǒng)的老大難問題。

目前國內(nèi)外DDNP生產(chǎn)廢水的處理方法分為物化法和生化法。

1 物化法

物化法包括鍋爐煙氣余熱處理法、混凝法、微電解法、Fenton試劑氧化法、光催化氧化法等。

1.1 鍋爐煙氣余熱處理法

鍋爐煙氣余熱處理法[1]是將 DDNP廢水噴淋成霧狀與帶有余熱的鍋爐煙氣對流接觸，廢水因吸收煙氣中的熱量溫度上升，其中部分水被汽化蒸發(fā)，同時，在廢水與煙氣接觸的過程中，煙氣中的SO2，SO3，H2S等氣體被水吸收后，與廢水中的NaOH，Na2CO3等發(fā)生反應(yīng)，生成鹽和水。廢水中的污染物和有毒物質(zhì)不隨水分汽化蒸發(fā)，濃縮殘留在下落的廢水中。蒸發(fā)濃縮后剩余的廢水與殘渣經(jīng)過沉淀，廢水循環(huán)使用，殘渣與煤粉混合進(jìn)入鍋爐焚燒處理。

經(jīng)過處理，最終實現(xiàn)了DDNP廢水的零排放，同時又降低了鍋爐煙氣中大部分有害氣體，降低了煙塵的排放濃度，是一種以廢治廢既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的方法。該方法的缺點是廢水對設(shè)備有一定的腐蝕作用，且處理能力受鍋爐煙氣量制約。

1.2 混凝法[2]

混凝法是利用混凝劑在水中水解，其水解產(chǎn)物與廢水中的懸浮狀不溶物及部分溶質(zhì)一起沉降下來，是廢水由混濁變得澄清的過程。DDNP廢水中的硝基化合物濃度較高，呈膠體狀態(tài)存在。通過向廢水中投加混凝劑，膠體凝聚成較大的顆粒沉淀，從而降低色度與有毒物濃度。混凝法雖具有一定的處理效果，但作為獨(dú)立的處理過程，通常不會使該廢水處理達(dá)標(biāo)排放，因此該法通常要與其他廢水處理方法配合使用。該法的優(yōu)勢在于工藝簡單、操作容易、設(shè)備投資少、凈水劑便宜、間歇或連續(xù)運(yùn)行均可等特點在廢水處理中獲得廣泛應(yīng)用。

1.3 微電解法[3]

微電解法處理廢水是利用電化學(xué)反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)和電凝聚作用。廢水中有機(jī)物的去除和脫色主要依靠新生態(tài)的[H]和新裸露的鐵原子所具有的反應(yīng)活性。另外，酸性條件下，不斷進(jìn)行鐵屑的電化學(xué)腐蝕使大量Fe2+進(jìn)入溶液，通過調(diào)節(jié)廢水的pH值，產(chǎn)生大量Fe(OH)2絮凝體，這些絮凝體能對廢水中的膠體和懸浮物進(jìn)行有效的吸附、凝聚及共沉淀作用，降低廢水的COD和色度。另外，碳粒多孔并有很大的比表面積，使其對有機(jī)物分子有吸附作用。若廢水中有硫化氫時，電解反應(yīng)過程中產(chǎn)生的Fe2+等離子還能與其作用而生成沉淀。微電解法處理廢水具有原料易得，且工藝設(shè)備簡單，操作管理方便，占地面積小，不易造成二次污染，有以廢治廢的優(yōu)點，但該方法處理的廢水還要進(jìn)一步處理才能排放。

1.4 Fenton試劑氧化法

Fenton試劑是Fe2+和H2O2組成的氧化體系，F(xiàn)enton試劑參與反應(yīng)的主要控制步驟是自由基，尤其是?OH的產(chǎn)生及其與有機(jī)物相互作用的過程[4]。有機(jī)物最終被氧化成 CO2和 H2O，F(xiàn)e2+起催化作用，空氣中的氧為有機(jī)物氧化提供了部分氧源。Fenton試劑氧化法處理廢水，可使廢水的色度、毒性大大降低。但該方法對設(shè)備要求較高，一次性投資太大，廠家難以接受，因而只處于實驗室研究階段，實際應(yīng)用中沒有得到推廣。

1.5 光催化氧化法[5]

光催化氧化法是以光敏化半導(dǎo)體為催化劑，在光照條件下催化有機(jī)物氧化和降解的方法。目前，常用的光催化劑以純TiO2或摻雜的TiO2居多。TiO2在紫外光的照射下，電子發(fā)生躍遷，從而形成光生電子和空穴，光生電子具有很強(qiáng)的還原性，光生空穴具有很強(qiáng)的氧化性，它們在半導(dǎo)體表面分別與不同的基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氧化性極強(qiáng)的羥基自由基，能夠氧化降解有機(jī)物，使其轉(zhuǎn)化為CO2，H2O以及無機(jī)物，具有降解速度快、無二次污染、占地少的特點。但該方法對工藝條件要求較高，催化劑的價格更是昂貴。

1.6 超臨界水氧化(SCWO)技術(shù)

SCWO技術(shù)是在溫度、壓力高于水的臨界溫度(374℃)、臨界壓力(22.1MPa)條件下，以超臨界水作為反應(yīng)介質(zhì)，水中的有機(jī)物與氧化劑發(fā)生強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)，最后徹底氧化成無毒的小分子化合物。SCWO技術(shù)處理廢水的優(yōu)點是處理速度快，COD去除率高達(dá)99%以上，色度去除率達(dá)到100%，鹽類及金屬等無機(jī)物可以固體形式被分離回收，無二次污染問題，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，適用范圍廣[6]。但該技術(shù)也存在反應(yīng)條件苛刻(高溫、高壓)、反應(yīng)器材的腐蝕以及建設(shè)投資大等缺點。

2 生化法[7]

生化法處理廢水是利用微生物的新陳代謝作用，對廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、穩(wěn)定及使之無害化的處理方法。微生物具有來源廣、易培養(yǎng)、繁殖快、對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、易變異等特性，在生產(chǎn)上能容易地采集菌種進(jìn)行培養(yǎng)增殖，并在特定條件下進(jìn)行馴化，使之適應(yīng)有毒工業(yè)廢水的水質(zhì)條件，從而通過微生物的新陳代謝使有機(jī)物無機(jī)化，有毒物質(zhì)無害化。加之微生物的生存條件溫和，新陳代謝過程中不需高溫高壓，它是不需投加催化劑的催化反應(yīng)，用生化法促使污染物的轉(zhuǎn)化過程與一般化學(xué)法相比優(yōu)越得多，其處理廢水的費(fèi)用低廉，運(yùn)行管理較方便，所以生化處理是廢水處理系統(tǒng)中最重要的過程之一。但該法占地大，一次投資高，且由于微生物對營養(yǎng)物質(zhì)、pH值、溫度和進(jìn)水水質(zhì)等條件有一定要求，難以適應(yīng)DDNP廢水的直接處理，因此，生化法比較適用于DDNP生產(chǎn)廢水的深度處理。

3 結(jié)語

現(xiàn)有DDNP廢水處理方法各有其優(yōu)缺點，或因其一次性投資太大、治理費(fèi)用高而使企業(yè)難以承受，或因其工藝復(fù)雜、效果不佳、難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)而不宜采用。因此，開拓具有處理效果明顯、操作簡單、運(yùn)行成本低的組合工藝是 DDNP廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢。

[1] 張慧卿.鍋爐煙氣余熱處理DDNP污水系統(tǒng)的應(yīng)用[J].山西焦煤科技，2008(3):41-42.

[2] 徐美紅，張學(xué)才.聚合硫酸鐵的制備及應(yīng)用研究[J].環(huán)境污染與防治(網(wǎng)絡(luò)版)，2006，11(11):1-6.

[3] 劉少敏，嚴(yán)家平，張學(xué)才.謝家集礦區(qū)DDNP生產(chǎn)污水的治理研究[J].安徽理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007，27 (3):7-11.

[4] 陳壽兵，段日雄，張學(xué)才.Fenton試劑處理二硝基重氮酚工業(yè)廢水的研究[J].安徽理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2003，23(1):50-53.

[5] 王劍波.DDNP工業(yè)污水的光催化處理研究[J].安徽理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2005，25(3):70-83.

[6] 孟兆龍.超臨界水氧化處理DDNP廢水研究[D].太原:中北大學(xué)，2008.

[7] 陳壽兵，張學(xué)才，徐灝龍.白腐真菌降解經(jīng)微電解預(yù)處理二硝基重氮酚廢水的研究[J].環(huán)境污染與防治，2006，28(2): 143-146.