弹药装药废水处理设施运行控制及标准研究

王秋雨，孙家利，李 博，焦 红

(1.北方华安工业集团有限公司，黑龙江 齐齐哈尔 161046；2.中国兵器工业标准化研究所，北京 100089)

作为野战火炮的重要组成部分，弹药已成为地面战争的火力支柱[1]，我国地面压制武器装备的弹药装药完成了从以TNT为主到以RDX为主的更新换代[2]。弹药装药的种类很多，使用的炸药量也很大，根据弹药种类、结构和炸药的不同性质，弹药装药方式也不尽相同，其中使用的炸药主要有以TNT、RDX为代表的单质炸药，以及TNT、RDX为主要成分的混合炸药；为实现弹药高效毁伤，装填的高能炸药改性B炸药是TNT和RDX混合物，RL-F高能炸药RDX是主要成分。这些火炸药除了具有爆炸性，都属于有毒有害的物质，在弹药装药生产过程中，通过水、空气等环境介质，进入到土壤、河流和大气，危害人类和高等动物，破坏生态平衡[3]。

弹药装药过程是环境污染源之一，是国家重点环境污染治理行业[4]，众多的理论研究和实践经验证明，弹药装药废水处理是一项复杂艰巨的工程[5]。随着弹药企业的装药工艺改进和生产线的技术改造，弹药装药废水处理的技术方法不断丰富，处理工艺和技术路线更加科学、合理和完善，企业的环保管理水平和废水达标排放率都有了很大提高。改造后生产线清洁生产和提高废水达标排放率，对处理废水设施及稳定运行能力提出了更高的要求，但我国现有的弹药装药废水处理标准中大部分是设计规范、污染物排放标准，如GB 50816《弹药装药废水处理设计规范》和GB 14470.3《弹药装药行业水污染物排放标准》等，管理标准相对较少，近年来制定了行业标准《弹药装药废水最小化管理要求》，但设施运行管理没有国家或行业统一的标准，使现有的环保设施未能充分发挥作用，造成了环保设备资源浪费。因此，结合弹药装药科研生产实际，对废水处理设施运行过程中设备、水处理药剂、处理工艺进行了分析和研究，为规范和推广废水处理设施运行，同步开展了废水处理设施运行管理标准的研究制定工作，使废水处理设施运行实现规范化管理。制定行业《弹药装药废水处理设施运行管理标准》，将成熟的技术成果和经验及时固化推广，满足弹药装药生产的需求。

1 弹药装药废水产生方式

1.1 弹药装药工艺

常用的弹药装药工艺方法主要有：螺旋装药、注装药、压装药、分次压药、分步压药。螺旋装药是用螺旋装药机靠螺杆作用将散粒状炸药输入药室并压紧的方法，适用于螺旋装药的炸药主要有TNT炸药；注装药是将熔化的炸药注入弹体中冷却凝固成型的方法，能满足注装药要求的常用炸药有TNT及其混合炸药，如梯黑炸药、改性B炸药[6]；压装药是利用液压机的压力对弹体中的散粒状炸药施加一定压力而压紧的方法[7]，适用的炸药有TNT、RDX；分次压装药是油压机和冲头将炸药分几次压入弹体，原理与压装药相似；分步压装药利用分步压装药机，通过每次对少量的炸药进行多次冲压，随着冲头不断运动最终形成药柱[8]，如钝黑铝炸药、改性钝黑铝炸药。虽然弹药的种类和炸药性质不同，装药工艺方法也不尽相同，但装药工艺过程基本差别不大。弹药装药工艺过程一般为：弹体准备→弹体检验→炸药准备→炸药检验→装药→药柱加工和弹体结合→装药检验。

1.2 废水来源

由于弹种、口径、弹腔结构和炸药性质的不同，炸药的装填方法也不同，但装填的炸药基本以TNT和RDX为主要成分，除TNT和RDX主要污染物，并无其他难处理的有机物。通过对工艺流程进行分析，炸药准备工序是将炸药过筛、加热或混合。分次压药、注装药、药柱压制、浇注药工艺还需要对炸药称量，注装药还要将炸药预先熔化。药柱加工工序是弹体装药后，除去药室中多余的炸药，如刮平药面、钻孔、清理弹体口螺纹。炸药准备和药柱加工工序操作过程中，炸药有可能散落到设备及装置、工作台面、地面上，擦洗设备、冲洗弹药装药车间地面、工作台面会产生含药冲洗废水。注装药前炸药熔化时会产生含炸药的挥发性气体，通过排风系统，再经过水浴除尘处理产生周期排放的含药除尘废水。装药人员清洗工作服、防护用品、工作台布等产生的洗衣废水。

2 影响设施运行的因素分析

根据《环境保护法》规定的弹药装药废水处理设施应与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用，废水处理设施应与生产设施同步进行。按环保“三同时”的规定，弹药企业都有与之配套的废水处理设施，废水处理设施的运行质量直接关系废水处理是否达标。

影响弹药装药废水处理设施运行质量主要有人、机、料、法、环等因素。人员是设备的操作者，是运行管理重要的环节；机是废水处理的设备、仪器及装置；料是水处理药剂等；法是弹药装药废水处理的工艺；环是检测记录等采取的方法是否标准、可靠。标准也是针对操作人员，设备、设施及仪器仪表，水处理药剂，工艺方式、工艺流程和操作规程，现场管理等方面进行同步研究。

弹药装药废水处理设施运行对现场操作人员和管理人员的素质要求比较高，既要熟悉国家环境保护法律法规、标准规范及政策要求，又要掌握环境保护理论知识和专业技能；要对企业环境保护工作有比较全面的掌控和适应性，管理能力应能够随着政策要求不断提升，知识水平根据管理要求应不断更新。因此，标准规定了操作人员必须经过专业技能培训，持证上岗；应熟悉废水处理设施安全操作规程，以避免作业过程中发生危险。同时，废水处理设施在长期运行的过程中，有些设备零件容易损坏，应定期检查，了解设备设施构造与运行原理，废水处理的原理和工艺参数，掌握设备设施的日常维护保养方法，对于设备设施的正常有效运行至关重要。

标准是对一定范围内的重复性事物所作的统一规定。它以科学、技术和时间经验的综合成果为基础，以获得最佳秩序，促进最佳社会效益为目的[9]。标准是科技成果固化的载体，是从事科研生产和管理的重要依据[10]。针对不同废水处理工艺的适用范围和条件，调研了弹药行业装药废水处理技术现状，研究制定弹药装药废水处理设施运行管理标准，将多年来我国在弹药装药废水处理工作中，积累的经验和数据以标准的形式进行总结固化，广泛实施应用，为弹药装药废水处理设施正常达标运行提供了保障。

3 设施运行控制

3.1 对设备及仪器仪表的控制

废水处理设施在运行过程中，有些设备局部容易损坏，操作人员也容易发现，如阀门；有些设备的损坏不是直接可以发现，如曝气头。曝气头是否有效运行直接影响生物好氧法处理废水生化池的处理效果，在废水处理设施超排放的原因中曝气设施不佳导致超标占到60%[11]。因此，科学完善的设备设施日常维护保养是废水处理设施得以长期有效运转的基础，是降低废水处理设施运营费用的重要手段，和装药生产设备一样，废水处理设备也应定期维护和检查。

主要以操作人员为主对设备局部拆卸和检查，清洗规定的部位，疏通油路和管道，更换或清洗油线，调整设备部位的间隙。根据设备的特点，废水处理设施应明确责任人，对设备进行定期检查维护，按要求填写检查记录。设施运行维护记录是证实企业是否有效管理、有效运行，污染物达标排放的证据，便于发现问题及时整改。标准明确了设施运行记录、设施检修/维护/更换记录、检测记录、检查记录，及各项记录包括的内容以表格的形式进行了详细的规定。

仪器仪表用于废水处理设备设施运行过程中的计量检定，是准确定量、精准控制的保障。污染物的治理和生产过程一样，污染物浓度和废水量与使用的水处理药剂量和曝气量直接相关，精准的计量和控制可大幅降低废水治理的成本。因此，为保证有效运行废水处理设施，准确掌握设施运行各项数据，标准明确规定设备和设施应完好，仪器仪表和计量器具应检定合格，并在有效使用期内等控制要求，目的是达到精准的计量和控制，可大幅降低废水治理的成本。

3.2 对水处理药剂的控制

弹药装药废水中常常含有TNT、RDX等炸药组分以及油脂、氮、磷等生活污水组分，在废水处理设施中一般会经过物化处理或生物处理，在这些处理中常用到聚合氯化铝等絮凝剂，石灰石、氢氧化钠等中和剂。由于水处理药剂可能具有腐蚀性和吸湿性，水处理药剂的好坏直接影响到处理设施的运行质量。为保证水处理药剂的合格和有效，以实现与污染物的充分反应，规定在水处理药剂入厂时应予以检验，合格后方可使用，并且要求定置存放，防止雨淋、流失和变质失效。当水处理药剂涉及危险化学品和剧毒品时，药剂有别于一般化学品，应按有关管理规定执行。

3.3 废水处理工艺方法控制及验证情况

装药批量大小、装药工艺的变化都会影响废水处理设施的运行能力，根据GB 50816中弹药装药废水处理工艺方法的选用原则，结合生产工艺、排水及处理后的水质要求，经综合比较后进行确定废水处理工艺。标准研究了弹药装药废水处理一般采用好氧生化、厌氧生化、活性炭吸附、混凝沉淀、紫外光光解等方法。为确保废水处理设施稳定可靠的运行，明确规定了常见弹药装药废水处理工艺、工艺流程，以及格栅、混凝、过滤、生化处理的营养物种类、浓度、温度，厌氧的溶解氧、停留时间等设施运行参数，完善弹药装药废水处理技术标准体系，对规范废水处理设施稳定可靠运行提供了技术支撑。如活性炭处理工艺流程为:格栅→调节→过滤→吸附。

标准中规定推荐的所有处理工艺方法格栅的过栅流速均相同，一般为0.6～1.0 m/s。活性炭处理工艺过滤的滤料为石英砂、无烟煤，滤速为4～10 m/h，吸附剂是活性炭，吸附滤速为4～6 m/h。企业应按弹药装药废水处理技术要求制定工艺流程和操作规程。操作规程主要包括流量、pH、温度、水力停留时间、溶解氧等参数及工艺控制条件和要求。通过批量装药生产及废水处理结果表明，某产品使用以TNT、RDX，以及TNT、RDX为主要成分的B炸药、钝化黑索今等混合炸药进行装药。应用设施运行管理标准，采用活性炭吸附法进行废水处理、厌氧污泥法进行污水处理，能有效指导废水处理设施运行控制管理，有效满足环境管理的需求。

3.4 废物管理的控制

设施在运行及维护维修过程中产生的污泥、积灰、废渣、废料等应及时清理，属于危险废物的应按危险废物的管理方法进行收集和存放，属于一般工业固体废物的按有关规定及时处置，含有废药的废物应按有关规定销毁。

3.5 现场管理和安全管理的控制

为约束企业无序管理，营造良好的运行环境，降低安全隐患，弹药装药废水处理设施应设置安全警示标识。废水处理设施应按现场管理要求，将相关信息进行标识和明示，便于人员操作和监督检查，如设备设施现场应保持清洁，器具摆放整齐有序，各类物品和器具定置管理，分类分区放置。

3.6 记录的控制

设施运行和监测记录是全面反映废水处理设施的运行，记录要正确、可靠。设施运行维护记录是证实企业环保有效管理、环保设施有效运行、污染物达标排放的证据。弹药装药废水处理设施运行按班次记录，记录应及时、准确、完整、规范，不应拖延或提早、错记、漏记。记录内容应包括废水设施运行记录、设备设施检修/维护/更换/记录、监测记录、检查记录等。

废水设施运行记录应记录开停机时间、处理量、主要工艺参数、设备设施运行状态、药剂使用情况、污泥产生情况、异常情况和交接班情况等。设备设施检修/维护/更换/记录应记录维修时间、主要内容、效果、人员等内容。监测记录应记录采样时间、地点、频次、采样人员、分析时间、项目、方法、结果和分析人员等内容。监测记录应以报告单的形式传输反馈给相关部门。标准对废水设施运行记录表、设备设施检修/维护/更换/记录表、监测记录表等各项记录应包括的内容及表格样式进行了详细规定，为企业制定环境管理制度、预防环境风险和纠错溯源提供了依据。

4 结语

为使我国水环境质量不断恶化的趋势得到有效控制，结合弹药装药废水设施运行和处理工艺研究，建立了弹药装药水处理设施运行管理标准，统一了运行要求、应急管理、废水监测、安全管理，规范了设施运行条件，为企业弹药装药废水污染治理设施的正常达标运行打下坚实基础，营造了良好的弹药装药废水处理运行环境，提高了本质安全度。