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

(山西焦煤集團化工有限責(zé)任公司,山西 太原 030027)

長期以來,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)濟效益的同時,環(huán)保問題日益凸顯。近年來,隨著社會對環(huán)境保護意識的日益增強,政府對環(huán)境污染的治理力度不斷加大,生產(chǎn)企業(yè)面臨著嚴格的環(huán)保法規(guī)和社會壓力。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、運行成本較高等問題。在這種背景下,研究一種有效、經(jīng)濟、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,還可以提高生產(chǎn)企業(yè)的競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。

1 乳化炸藥生產(chǎn)過程廢水特點

1.1 乳化炸藥簡介

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,由于以上優(yōu)點,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,對原料進行準備,包括水油相制備、敏化劑制備、包裝材料準備等。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)流量計計量,送入粗乳器,水相和油相溶液連續(xù)進入粗乳器后進行初乳,初乳基質(zhì)由基質(zhì)輸送泵送入靜態(tài)精乳器進行精乳后形成乳膠基質(zhì)。乳膠基質(zhì)輸送到乳膠料倉,達到一定量后,啟動裝藥機,同時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的跟蹤計算下自動匹配。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)式打卡裝藥機進行塑膜包裝,裝好的藥卷經(jīng)過發(fā)泡、水冷卻和風(fēng)干后,通過皮帶輸送機送入自動包裝系統(tǒng)。使其符合實際生產(chǎn)需求(具體生產(chǎn)工藝流程如圖1所示)。在整個生產(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物、硝酸鹽和重金屬離子等污染物,需要進行有效處理。

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

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,其主要特點表現(xiàn)在以下幾個方面。(1)廢水中含有較高濃度的有機物,如冷卻水池中破損藥卷、硝酸銨和敏化劑等,這些有機物在水體中難以降解,容易引起水體富營養(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),硝酸鹽會導(dǎo)致水體中氮磷比例失衡,加劇富營養(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,實現(xiàn)對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,將廢水中的有機物和水分離,從而達到濃縮和回收有價值成分的目的。吸附技術(shù)利用活性炭、沸石等吸附劑對廢水中的有機物進行吸附,降低廢水中的有機物含量。

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)去除廢水中的有機物、無機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)對于去除廢水中的高濃度有機物、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物、氮、磷等污染物,轉(zhuǎn)化為微生物生長所需的能量和細胞物質(zhì),從而達到凈化廢水的目的。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,尤其是對于去除廢水中的有機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,將廢水中的有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和生物量,從而實現(xiàn)有機物的去除。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。生物膜法是通過在固定載體表面附著生長的微生物膜降解廢水中的有機物,具有處理效率高、耐沖擊負荷能力強等優(yōu)點。

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)有機結(jié)合,針對乳化炸藥生產(chǎn)廢水的特點,實現(xiàn)對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,提高廢水處理效果,降低運行成本。

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),對廢水中的有機物進行降解,降低廢水的COD。最后,對處理后的廢水進行深度處理(如活性炭吸附、膜分離等),進一步提高廢水的達標排放率。

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,本研究對不同廢水處理技術(shù)進行了優(yōu)化組合。通過實驗和模擬分析,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,具有較高的污染物去除率和較低的運行成本,是優(yōu)化乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理技術(shù)的理想選擇。實際應(yīng)用中,可根據(jù)廢水的實際特點和處理要求,對處理工藝進行進一步優(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

為進一步提高乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理效果,本研究對處理技術(shù)參數(shù)進行了調(diào)整。通過實驗和模擬分析,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)進行,提高油脂和硝酸鹽的去除效果。

(2)HRT調(diào)整:延長好氧生物處理過程中的水力停留時間(HRT),提高微生物對有機物的降解能力,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。實際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)廢水的實際特點和處理要求,對處理參數(shù)進行進一步優(yōu)化和調(diào)整,以提高處理效果和降低運行成本。

3.3 創(chuàng)新廢水處理技術(shù)方法

不同技術(shù)對乳化炸藥生產(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。通過實驗和模擬分析,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物的降解,以達到凈化廢水的目的。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物的廢水。電化學(xué)處理:利用電流通過廢水,驅(qū)動污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng),從而實現(xiàn)污染物去除。電化學(xué)處理具有處理效果較好、運行成本適中的特點,適用于處理含有重金屬離子和有機物的廢水。納米材料吸附:采用納米材料作為吸附劑,對廢水中的污染物進行吸附去除。納米材料吸附具有處理效果最佳、選擇性強、再生利用性好等優(yōu)點,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,選取了物理處理、化學(xué)處理、生物處理及綜合處理技術(shù)進行研究。針對不同處理技術(shù),優(yōu)化了廢水處理技術(shù)組合和參數(shù)調(diào)整,同時探討了創(chuàng)新廢水處理技術(shù)方法。實驗和模擬分析表明,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行成本,為乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理提供了有效途徑。在實際應(yīng)用中,可根據(jù)廢水的實際特點和處理要求,對處理工藝進行進一步優(yōu)化和調(diào)整,提高乳化炸藥生產(chǎn)廢水處理的綜合效益。