DDNP廢水處理技術進展

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，因其具有機械感度低、火焰感度高、起爆性能優良、原料來源廣和成本低等優點而作為工業雷管的起爆藥得到了廣泛的應用，現在民爆行業基本上仍采用DDNP作為雷管起爆藥。目前，DDNP通行的生產方法為鈉鹽法，每制造1 kg DDNP大約會產生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重污染環境，是多年來困擾火藥工業及環保系統的老大難問題。

目前國內外DDNP生產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，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等發生反應，生成鹽和水。廢水中的污染物和有毒物質不隨水分汽化蒸發，濃縮殘留在下落的廢水中。蒸發濃縮后剩余的廢水與殘渣經過沉淀，廢水循環使用，殘渣與煤粉混合進入鍋爐焚燒處理。

經過處理，最終實現了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濟又環保的方法。該方法的缺點是廢水對設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，其水解產物與廢水中的懸浮狀不溶物及部分溶質一起沉降下來，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，但作為獨立的處理過程，通常不會使該廢水處理達標排放，因此該法通常要與其他廢水處理方法配合使用。該法的優勢在于工藝簡單、操作容易、設備投資少、凈水劑便宜、間歇或連續運行均可等特點在廢水處理中獲得廣泛應用。

1.3 微電解法[3]

微電解法處理廢水是利用電化學反應、氧化還原反應和電凝聚作用。廢水中有機物的去除和脫色主要依靠新生態的[H]和新裸露的鐵原子所具有的反應活性。另外，酸性條件下，不斷進行鐵屑的電化學腐蝕使大量Fe2+進入溶液，通過調節廢水的pH值，產生大量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，使其對有機物分子有吸附作用。若廢水中有硫化氫時，電解反應過程中產生的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，有以廢治廢的優點，但該方法處理的廢水還要進一步處理才能排放。

1.4 Fenton試劑氧化法

Fenton試劑是Fe2+和H2O2組成的氧化體系，Fenton試劑參與反應的主要控制步驟是自由基，尤其是?OH的產生及其與有機物相互作用的過程[4]。有機物最終被氧化成 CO2和 H2O，Fe2+起催化作用，空氣中的氧為有機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體為催化劑，在光照條件下催化有機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，電子發生躍遷，從而形成光生電子和空穴，光生電子具有很強的還原性，光生空穴具有很強的氧化性，它們在半導體表面分別與不同的基團發生反應，產生氧化性極強的羥基自由基，能夠氧化降解有機物，使其轉化為CO2，H2O以及無機物，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

SCWO技術是在溫度、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介質，水中的有機物與氧化劑發生強烈的氧化反應，最后徹底氧化成無毒的小分子化合物。SCWO技術處理廢水的優點是處理速度快，COD去除率高達99%以上，色度去除率達到100%，鹽類及金屬等無機物可以固體形式被分離回收，無二次污染問題，反應器結構簡單，體積小，適用范圍廣[6]。但該技術也存在反應條件苛刻(高溫、高壓)、反應器材的腐蝕以及建設投資大等缺點。

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進行轉換、穩定及使之無害化的處理方法。微生物具有來源廣、易培養、繁殖快、對環境適應性強、易變異等特性，在生產上能容易地采集菌種進行培養增殖，并在特定條件下進行馴化，使之適應有毒工業廢水的水質條件，從而通過微生物的新陳代謝使有機物無機化，有毒物質無害化。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，用生化法促使污染物的轉化過程與一般化學法相比優越得多，其處理廢水的費用低廉，運行管理較方便，所以生化處理是廢水處理系統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物質、pH值、溫度和進水水質等條件有一定要求，難以適應DDNP廢水的直接處理，因此，生化法比較適用于DDNP生產廢水的深度處理。

3 結語

現有DDNP廢水處理方法各有其優缺點，或因其一次性投資太大、治理費用高而使企業難以承受，或因其工藝復雜、效果不佳、難以達到排放標準而不宜采用。因此，開拓具有處理效果明顯、操作簡單、運行成本低的組合工藝是 DDNP廢水處理技術的發展趨勢。

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

[2] 徐美紅，張學才.聚合硫酸鐵的制備及應用研究[J].環境污染與防治(網絡版)，2006，11(11):1-6.

[3] 劉少敏，嚴家平，張學才.謝家集礦區DDNP生產污水的治理研究[J].安徽理工大學學報(自然科學版)，2007，27 (3):7-11.

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

[5] 王劍波.DDNP工業污水的光催化處理研究[J].安徽理工大學學報(自然科學版)，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，2008.

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