彈藥裝藥廢水處理設(shè)施運行控制及標(biāo)準(zhǔn)研究

王秋雨，孫家利，李 博，焦 紅

(1.北方華安工業(yè)集團(tuán)有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161046；2.中國兵器工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京 100089)

作為野戰(zhàn)火炮的重要組成部分，彈藥已成為地面戰(zhàn)爭的火力支柱[1]，我國地面壓制武器裝備的彈藥裝藥完成了從以TNT為主到以RDX為主的更新?lián)Q代[2]。彈藥裝藥的種類很多，使用的炸藥量也很大，根據(jù)彈藥種類、結(jié)構(gòu)和炸藥的不同性質(zhì)，彈藥裝藥方式也不盡相同，其中使用的炸藥主要有以TNT、RDX為代表的單質(zhì)炸藥，以及TNT、RDX為主要成分的混合炸藥；為實現(xiàn)彈藥高效毀傷，裝填的高能炸藥改性B炸藥是TNT和RDX混合物，RL-F高能炸藥RDX是主要成分。這些火炸藥除了具有爆炸性，都屬于有毒有害的物質(zhì)，在彈藥裝藥生產(chǎn)過程中，通過水、空氣等環(huán)境介質(zhì)，進(jìn)入到土壤、河流和大氣，危害人類和高等動物，破壞生態(tài)平衡[3]。

彈藥裝藥過程是環(huán)境污染源之一，是國家重點環(huán)境污染治理行業(yè)[4]，眾多的理論研究和實踐經(jīng)驗證明，彈藥裝藥廢水處理是一項復(fù)雜艱巨的工程[5]。隨著彈藥企業(yè)的裝藥工藝改進(jìn)和生產(chǎn)線的技術(shù)改造，彈藥裝藥廢水處理的技術(shù)方法不斷豐富，處理工藝和技術(shù)路線更加科學(xué)、合理和完善，企業(yè)的環(huán)保管理水平和廢水達(dá)標(biāo)排放率都有了很大提高。改造后生產(chǎn)線清潔生產(chǎn)和提高廢水達(dá)標(biāo)排放率，對處理廢水設(shè)施及穩(wěn)定運行能力提出了更高的要求，但我國現(xiàn)有的彈藥裝藥廢水處理標(biāo)準(zhǔn)中大部分是設(shè)計規(guī)范、污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，如GB 50816《彈藥裝藥廢水處理設(shè)計規(guī)范》和GB 14470.3《彈藥裝藥行業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等，管理標(biāo)準(zhǔn)相對較少，近年來制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《彈藥裝藥廢水最小化管理要求》，但設(shè)施運行管理沒有國家或行業(yè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使現(xiàn)有的環(huán)保設(shè)施未能充分發(fā)揮作用，造成了環(huán)保設(shè)備資源浪費。因此，結(jié)合彈藥裝藥科研生產(chǎn)實際，對廢水處理設(shè)施運行過程中設(shè)備、水處理藥劑、處理工藝進(jìn)行了分析和研究，為規(guī)范和推廣廢水處理設(shè)施運行，同步開展了廢水處理設(shè)施運行管理標(biāo)準(zhǔn)的研究制定工作，使廢水處理設(shè)施運行實現(xiàn)規(guī)范化管理。制定行業(yè)《彈藥裝藥廢水處理設(shè)施運行管理標(biāo)準(zhǔn)》，將成熟的技術(shù)成果和經(jīng)驗及時固化推廣，滿足彈藥裝藥生產(chǎn)的需求。

1 彈藥裝藥廢水產(chǎn)生方式

1.1 彈藥裝藥工藝

常用的彈藥裝藥工藝方法主要有：螺旋裝藥、注裝藥、壓裝藥、分次壓藥、分步壓藥。螺旋裝藥是用螺旋裝藥機(jī)靠螺桿作用將散粒狀炸藥輸入藥室并壓緊的方法，適用于螺旋裝藥的炸藥主要有TNT炸藥；注裝藥是將熔化的炸藥注入彈體中冷卻凝固成型的方法，能滿足注裝藥要求的常用炸藥有TNT及其混合炸藥，如梯黑炸藥、改性B炸藥[6]；壓裝藥是利用液壓機(jī)的壓力對彈體中的散粒狀炸藥施加一定壓力而壓緊的方法[7]，適用的炸藥有TNT、RDX；分次壓裝藥是油壓機(jī)和沖頭將炸藥分幾次壓入彈體，原理與壓裝藥相似；分步壓裝藥利用分步壓裝藥機(jī)，通過每次對少量的炸藥進(jìn)行多次沖壓，隨著沖頭不斷運動最終形成藥柱[8]，如鈍黑鋁炸藥、改性鈍黑鋁炸藥。雖然彈藥的種類和炸藥性質(zhì)不同，裝藥工藝方法也不盡相同，但裝藥工藝過程基本差別不大。彈藥裝藥工藝過程一般為：彈體準(zhǔn)備→彈體檢驗→炸藥準(zhǔn)備→炸藥檢驗→裝藥→藥柱加工和彈體結(jié)合→裝藥檢驗。

1.2 廢水來源

由于彈種、口徑、彈腔結(jié)構(gòu)和炸藥性質(zhì)的不同，炸藥的裝填方法也不同，但裝填的炸藥基本以TNT和RDX為主要成分，除TNT和RDX主要污染物，并無其他難處理的有機(jī)物。通過對工藝流程進(jìn)行分析，炸藥準(zhǔn)備工序是將炸藥過篩、加熱或混合。分次壓藥、注裝藥、藥柱壓制、澆注藥工藝還需要對炸藥稱量，注裝藥還要將炸藥預(yù)先熔化。藥柱加工工序是彈體裝藥后，除去藥室中多余的炸藥，如刮平藥面、鉆孔、清理彈體口螺紋。炸藥準(zhǔn)備和藥柱加工工序操作過程中，炸藥有可能散落到設(shè)備及裝置、工作臺面、地面上，擦洗設(shè)備、沖洗彈藥裝藥車間地面、工作臺面會產(chǎn)生含藥沖洗廢水。注裝藥前炸藥熔化時會產(chǎn)生含炸藥的揮發(fā)性氣體，通過排風(fēng)系統(tǒng)，再經(jīng)過水浴除塵處理產(chǎn)生周期排放的含藥除塵廢水。裝藥人員清洗工作服、防護(hù)用品、工作臺布等產(chǎn)生的洗衣廢水。

2 影響設(shè)施運行的因素分析

根據(jù)《環(huán)境保護(hù)法》規(guī)定的彈藥裝藥廢水處理設(shè)施應(yīng)與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投產(chǎn)使用，廢水處理設(shè)施應(yīng)與生產(chǎn)設(shè)施同步進(jìn)行。按環(huán)保“三同時”的規(guī)定，彈藥企業(yè)都有與之配套的廢水處理設(shè)施，廢水處理設(shè)施的運行質(zhì)量直接關(guān)系廢水處理是否達(dá)標(biāo)。

影響彈藥裝藥廢水處理設(shè)施運行質(zhì)量主要有人、機(jī)、料、法、環(huán)等因素。人員是設(shè)備的操作者，是運行管理重要的環(huán)節(jié)；機(jī)是廢水處理的設(shè)備、儀器及裝置；料是水處理藥劑等；法是彈藥裝藥廢水處理的工藝；環(huán)是檢測記錄等采取的方法是否標(biāo)準(zhǔn)、可靠。標(biāo)準(zhǔn)也是針對操作人員，設(shè)備、設(shè)施及儀器儀表，水處理藥劑，工藝方式、工藝流程和操作規(guī)程，現(xiàn)場管理等方面進(jìn)行同步研究。

彈藥裝藥廢水處理設(shè)施運行對現(xiàn)場操作人員和管理人員的素質(zhì)要求比較高，既要熟悉國家環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及政策要求，又要掌握環(huán)境保護(hù)理論知識和專業(yè)技能；要對企業(yè)環(huán)境保護(hù)工作有比較全面的掌控和適應(yīng)性，管理能力應(yīng)能夠隨著政策要求不斷提升，知識水平根據(jù)管理要求應(yīng)不斷更新。因此，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了操作人員必須經(jīng)過專業(yè)技能培訓(xùn)，持證上崗；應(yīng)熟悉廢水處理設(shè)施安全操作規(guī)程，以避免作業(yè)過程中發(fā)生危險。同時，廢水處理設(shè)施在長期運行的過程中，有些設(shè)備零件容易損壞，應(yīng)定期檢查，了解設(shè)備設(shè)施構(gòu)造與運行原理，廢水處理的原理和工藝參數(shù)，掌握設(shè)備設(shè)施的日常維護(hù)保養(yǎng)方法，對于設(shè)備設(shè)施的正常有效運行至關(guān)重要。

標(biāo)準(zhǔn)是對一定范圍內(nèi)的重復(fù)性事物所作的統(tǒng)一規(guī)定。它以科學(xué)、技術(shù)和時間經(jīng)驗的綜合成果為基礎(chǔ)，以獲得最佳秩序，促進(jìn)最佳社會效益為目的[9]。標(biāo)準(zhǔn)是科技成果固化的載體，是從事科研生產(chǎn)和管理的重要依據(jù)[10]。針對不同廢水處理工藝的適用范圍和條件，調(diào)研了彈藥行業(yè)裝藥廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀，研究制定彈藥裝藥廢水處理設(shè)施運行管理標(biāo)準(zhǔn)，將多年來我國在彈藥裝藥廢水處理工作中，積累的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)的形式進(jìn)行總結(jié)固化，廣泛實施應(yīng)用，為彈藥裝藥廢水處理設(shè)施正常達(dá)標(biāo)運行提供了保障。

3 設(shè)施運行控制

3.1 對設(shè)備及儀器儀表的控制

廢水處理設(shè)施在運行過程中，有些設(shè)備局部容易損壞，操作人員也容易發(fā)現(xiàn)，如閥門；有些設(shè)備的損壞不是直接可以發(fā)現(xiàn)，如曝氣頭。曝氣頭是否有效運行直接影響生物好氧法處理廢水生化池的處理效果，在廢水處理設(shè)施超排放的原因中曝氣設(shè)施不佳導(dǎo)致超標(biāo)占到60%[11]。因此，科學(xué)完善的設(shè)備設(shè)施日常維護(hù)保養(yǎng)是廢水處理設(shè)施得以長期有效運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，是降低廢水處理設(shè)施運營費用的重要手段，和裝藥生產(chǎn)設(shè)備一樣，廢水處理設(shè)備也應(yīng)定期維護(hù)和檢查。

主要以操作人員為主對設(shè)備局部拆卸和檢查，清洗規(guī)定的部位，疏通油路和管道，更換或清洗油線，調(diào)整設(shè)備部位的間隙。根據(jù)設(shè)備的特點，廢水處理設(shè)施應(yīng)明確責(zé)任人，對設(shè)備進(jìn)行定期檢查維護(hù)，按要求填寫檢查記錄。設(shè)施運行維護(hù)記錄是證實企業(yè)是否有效管理、有效運行，污染物達(dá)標(biāo)排放的證據(jù)，便于發(fā)現(xiàn)問題及時整改。標(biāo)準(zhǔn)明確了設(shè)施運行記錄、設(shè)施檢修/維護(hù)/更換記錄、檢測記錄、檢查記錄，及各項記錄包括的內(nèi)容以表格的形式進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。

儀器儀表用于廢水處理設(shè)備設(shè)施運行過程中的計量檢定，是準(zhǔn)確定量、精準(zhǔn)控制的保障。污染物的治理和生產(chǎn)過程一樣，污染物濃度和廢水量與使用的水處理藥劑量和曝氣量直接相關(guān)，精準(zhǔn)的計量和控制可大幅降低廢水治理的成本。因此，為保證有效運行廢水處理設(shè)施，準(zhǔn)確掌握設(shè)施運行各項數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定設(shè)備和設(shè)施應(yīng)完好，儀器儀表和計量器具應(yīng)檢定合格，并在有效使用期內(nèi)等控制要求，目的是達(dá)到精準(zhǔn)的計量和控制，可大幅降低廢水治理的成本。

3.2 對水處理藥劑的控制

彈藥裝藥廢水中常常含有TNT、RDX等炸藥組分以及油脂、氮、磷等生活污水組分，在廢水處理設(shè)施中一般會經(jīng)過物化處理或生物處理，在這些處理中常用到聚合氯化鋁等絮凝劑，石灰石、氫氧化鈉等中和劑。由于水處理藥劑可能具有腐蝕性和吸濕性，水處理藥劑的好壞直接影響到處理設(shè)施的運行質(zhì)量。為保證水處理藥劑的合格和有效，以實現(xiàn)與污染物的充分反應(yīng)，規(guī)定在水處理藥劑入廠時應(yīng)予以檢驗，合格后方可使用，并且要求定置存放，防止雨淋、流失和變質(zhì)失效。當(dāng)水處理藥劑涉及危險化學(xué)品和劇毒品時，藥劑有別于一般化學(xué)品，應(yīng)按有關(guān)管理規(guī)定執(zhí)行。

3.3 廢水處理工藝方法控制及驗證情況

裝藥批量大小、裝藥工藝的變化都會影響廢水處理設(shè)施的運行能力，根據(jù)GB 50816中彈藥裝藥廢水處理工藝方法的選用原則，結(jié)合生產(chǎn)工藝、排水及處理后的水質(zhì)要求，經(jīng)綜合比較后進(jìn)行確定廢水處理工藝。標(biāo)準(zhǔn)研究了彈藥裝藥廢水處理一般采用好氧生化、厭氧生化、活性炭吸附、混凝沉淀、紫外光光解等方法。為確保廢水處理設(shè)施穩(wěn)定可靠的運行，明確規(guī)定了常見彈藥裝藥廢水處理工藝、工藝流程，以及格柵、混凝、過濾、生化處理的營養(yǎng)物種類、濃度、溫度，厭氧的溶解氧、停留時間等設(shè)施運行參數(shù)，完善彈藥裝藥廢水處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，對規(guī)范廢水處理設(shè)施穩(wěn)定可靠運行提供了技術(shù)支撐。如活性炭處理工藝流程為:格柵→調(diào)節(jié)→過濾→吸附。

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定推薦的所有處理工藝方法格柵的過柵流速均相同，一般為0.6～1.0 m/s。活性炭處理工藝過濾的濾料為石英砂、無煙煤，濾速為4～10 m/h，吸附劑是活性炭，吸附濾速為4～6 m/h。企業(yè)應(yīng)按彈藥裝藥廢水處理技術(shù)要求制定工藝流程和操作規(guī)程。操作規(guī)程主要包括流量、pH、溫度、水力停留時間、溶解氧等參數(shù)及工藝控制條件和要求。通過批量裝藥生產(chǎn)及廢水處理結(jié)果表明，某產(chǎn)品使用以TNT、RDX，以及TNT、RDX為主要成分的B炸藥、鈍化黑索今等混合炸藥進(jìn)行裝藥。應(yīng)用設(shè)施運行管理標(biāo)準(zhǔn)，采用活性炭吸附法進(jìn)行廢水處理、厭氧污泥法進(jìn)行污水處理，能有效指導(dǎo)廢水處理設(shè)施運行控制管理，有效滿足環(huán)境管理的需求。

3.4 廢物管理的控制

設(shè)施在運行及維護(hù)維修過程中產(chǎn)生的污泥、積灰、廢渣、廢料等應(yīng)及時清理，屬于危險廢物的應(yīng)按危險廢物的管理方法進(jìn)行收集和存放，屬于一般工業(yè)固體廢物的按有關(guān)規(guī)定及時處置，含有廢藥的廢物應(yīng)按有關(guān)規(guī)定銷毀。

3.5 現(xiàn)場管理和安全管理的控制

為約束企業(yè)無序管理，營造良好的運行環(huán)境，降低安全隱患，彈藥裝藥廢水處理設(shè)施應(yīng)設(shè)置安全警示標(biāo)識。廢水處理設(shè)施應(yīng)按現(xiàn)場管理要求，將相關(guān)信息進(jìn)行標(biāo)識和明示，便于人員操作和監(jiān)督檢查，如設(shè)備設(shè)施現(xiàn)場應(yīng)保持清潔，器具擺放整齊有序，各類物品和器具定置管理，分類分區(qū)放置。

3.6 記錄的控制

設(shè)施運行和監(jiān)測記錄是全面反映廢水處理設(shè)施的運行，記錄要正確、可靠。設(shè)施運行維護(hù)記錄是證實企業(yè)環(huán)保有效管理、環(huán)保設(shè)施有效運行、污染物達(dá)標(biāo)排放的證據(jù)。彈藥裝藥廢水處理設(shè)施運行按班次記錄，記錄應(yīng)及時、準(zhǔn)確、完整、規(guī)范，不應(yīng)拖延或提早、錯記、漏記。記錄內(nèi)容應(yīng)包括廢水設(shè)施運行記錄、設(shè)備設(shè)施檢修/維護(hù)/更換/記錄、監(jiān)測記錄、檢查記錄等。

廢水設(shè)施運行記錄應(yīng)記錄開停機(jī)時間、處理量、主要工藝參數(shù)、設(shè)備設(shè)施運行狀態(tài)、藥劑使用情況、污泥產(chǎn)生情況、異常情況和交接班情況等。設(shè)備設(shè)施檢修/維護(hù)/更換/記錄應(yīng)記錄維修時間、主要內(nèi)容、效果、人員等內(nèi)容。監(jiān)測記錄應(yīng)記錄采樣時間、地點、頻次、采樣人員、分析時間、項目、方法、結(jié)果和分析人員等內(nèi)容。監(jiān)測記錄應(yīng)以報告單的形式傳輸反饋給相關(guān)部門。標(biāo)準(zhǔn)對廢水設(shè)施運行記錄表、設(shè)備設(shè)施檢修/維護(hù)/更換/記錄表、監(jiān)測記錄表等各項記錄應(yīng)包括的內(nèi)容及表格樣式進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，為企業(yè)制定環(huán)境管理制度、預(yù)防環(huán)境風(fēng)險和糾錯溯源提供了依據(jù)。

4 結(jié)語

為使我國水環(huán)境質(zhì)量不斷惡化的趨勢得到有效控制，結(jié)合彈藥裝藥廢水設(shè)施運行和處理工藝研究，建立了彈藥裝藥水處理設(shè)施運行管理標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一了運行要求、應(yīng)急管理、廢水監(jiān)測、安全管理，規(guī)范了設(shè)施運行條件，為企業(yè)彈藥裝藥廢水污染治理設(shè)施的正常達(dá)標(biāo)運行打下堅實基礎(chǔ)，營造了良好的彈藥裝藥廢水處理運行環(huán)境，提高了本質(zhì)安全度。