环保型乳化炸药生产过程废水处理技术研究

郝荣光

(山西焦煤集团化工有限责任公司,山西 太原 030027)

长期以来,由于生产过程废水处理技术水平较低,生产企业在追求经济效益的同时,环保问题日益凸显。近年来,随着社会对环境保护意识的日益增强,政府对环境污染的治理力度不断加大,生产企业面临着严格的环保法规和社会压力。然而,现有的乳化炸药生产废水处理技术仍存在许多不足,如处理效果不理想、运行成本较高等问题。在这种背景下,研究一种有效、经济、环保的乳化炸药生产过程废水处理技术显得尤为重要,不仅有助于改善环境质量,降低污染风险,还可以提高生产企业的竞争力和可持续发展能力。

1 乳化炸药生产过程废水特点

1.1 乳化炸药简介

乳化炸药是一种具有高能量、高安全性和良好施工性能的爆破材料,由氧化剂、乳化剂、敏化剂等组成的一种水包油型乳胶状炸药。乳化炸药具有高能量、高安全性、良好施工性能、环境友好等特点,由于以上优点,乳化炸药在矿山、建筑、水利工程等领域得到了广泛应用。随着乳化炸药生产规模的不断扩大,如何有效处理乳化炸药生产过程中产生的废水成为了亟待解决的问题。

1.2 乳化炸药生产过程

乳化炸药生产过程主要包括原料水油相制备、乳化、敏化、装药包装等环节。首先,对原料进行准备,包括水油相制备、敏化剂制备、包装材料准备等。配制好的水油相经过滤器,根据工艺配比要求,在PLC的控制下输送系统输送并经流量计计量,送入粗乳器,水相和油相溶液连续进入粗乳器后进行初乳,初乳基质由基质输送泵送入静态精乳器进行精乳后形成乳胶基质。乳胶基质输送到乳胶料仓,达到一定量后,启动装药机,同时打开乳胶输送泵和发泡剂输送泵,乳胶的流量和发泡剂的流量是根据工艺参数在PLC的跟踪计算下自动匹配。加入发泡剂并经静态分散器混合后的乳化炸药,经迪博泰回转式打卡装药机进行塑膜包装,装好的药卷经过发泡、水冷却和风干后,通过皮带输送机送入自动包装系统。使其符合实际生产需求(具体生产工艺流程如图1所示)。在整个生产过程中,废水主要产生于原料制备、装药后药卷水冷却和设备环境卫生清理等环节,这些废水含有较高浓度的有机物、硝酸盐和重金属离子等污染物,需要进行有效处理。

图1 乳化炸药生产工艺流程图

1.3 乳化炸药生产废水特点

乳化炸药生产废水具有较高的污染物浓度和复杂的成分,其主要特点表现在以下几个方面。(1)废水中含有较高浓度的有机物,如冷却水池中破损药卷、硝酸铵和敏化剂等,这些有机物在水体中难以降解,容易引起水体富营养化;(2)废水中含有大量的硝酸盐,主要来源于氧化剂的溶解和不完全反应,硝酸盐会导致水体中氮磷比例失衡,加剧富营养化现象;(3)废水中含有一定量的重金属离子,如铅、镉等,这些重金属离子具有较高的生物毒性,对水生生物构成威胁;(4)乳化炸药生产废水具有较高的酸碱度和盐度,这可能导致水体酸碱度失衡,影响生态平衡,总结后如表1所示。

表1 乳化炸药生产废水的主要污染物及其影响

2 乳化炸药生产废水处理工艺

2.1 物理处理

物理处理技术主要通过物理方法去除废水中的悬浮物、油脂等污染物,为后续的化学或生物处理降低负荷。乳化炸药生产废水中含有较高浓度的悬浮物和油脂,因此物理处理技术在废水处理中具有重要作用。常见的物理处理技术包括沉降、浮选、过滤、离心、浓缩和吸附等。沉降技术利用重力作用,使废水中的颗粒物下沉,从而达到去除悬浮物和部分油脂的目的。浮选技术通过加入适量的浮选剂,使废水中的颗粒物与气泡结合,形成气泡颗粒复合物,由于密度降低,复合物上浮到水面,实现对悬浮物和油脂的分离。过滤技术是通过过滤介质(如砂、纤维、陶瓷等)截留废水中的悬浮物和部分胶体物质。离心技术利用离心力将废水中的悬浮物和油脂分离,适用于处理颗粒大小分布较广的废水。浓缩技术采用膜分离、蒸发等方法,将废水中的有机物和水分离,从而达到浓缩和回收有价值成分的目的。吸附技术利用活性炭、沸石等吸附剂对废水中的有机物进行吸附,降低废水中的有机物含量。

2.2 化学处理

化学处理技术主要通过化学反应去除废水中的有机物、无机物和重金属等污染物。常见的化学处理技术包括中和、沉淀、氧化还原、气浮和化学絮凝等。在乳化炸药生产废水处理中,化学处理技术对于去除废水中的高浓度有机物、硝酸盐和重金属离子等污染物具有重要意义。

中和技术通过添加酸或碱调节废水的pH值,使废水中的某些物质发生沉淀反应,从而实现去除。沉淀技术是通过添加沉淀剂使废水中的溶解性物质形成不溶性物质并沉降,达到去除目的。氧化还原技术通过添加氧化剂或还原剂,改变废水中污染物的化学形态,使其易于沉淀或吸附,从而实现去除。气浮技术是通过向废水中注入微气泡,使废水中的悬浮物、胶体物和油脂等污染物附着在气泡上,随气泡上浮到水面形成泡沫,从而实现分离。化学絮凝技术通过添加絮凝剂,使废水中的悬浮物、胶体物和部分溶解性物质形成较大的絮状物,便于沉降或浮选分离。

2.3 生物处理

生物处理技术主要通过微生物降解废水中的有机物、氮、磷等污染物,转化为微生物生长所需的能量和细胞物质,从而达到净化废水的目的。生物处理技术在乳化炸药生产废水处理中具有重要意义,尤其是对于去除废水中的有机物和硝酸盐等污染物,常见的生物处理技术包括好氧处理、厌氧处理和生物膜法等。

好氧处理技术通过好氧微生物的生物降解作用,将废水中的有机物转化为二氧化碳、水和生物量,从而实现有机物的去除。厌氧处理技术利用厌氧微生物在无氧条件下将废水中的有机物转化为沼气、水和生物量,具有处理效果好、能源回收等优点。生物膜法是通过在固定载体表面附着生长的微生物膜降解废水中的有机物,具有处理效率高、耐冲击负荷能力强等优点。

2.4 综合处理

综合处理技术是指将物理处理、化学处理和生物处理技术有机结合,针对乳化炸药生产废水的特点,实现对废水中不同类型污染物的有效去除,综合处理技术充分发挥各种处理方法的优势,提高废水处理效果,降低运行成本。

典型的乳化炸药生产废水综合处理流程如下:首先,采用物理处理技术(如沉降、过滤等),去除废水中的悬浮物和部分油脂,为后续处理降低负荷。其次,采用化学处理技术(如中和、沉淀等),调节废水的pH值,去除废水中的硝酸盐和重金属离子等污染物。然后,利用生物处理技术(如好氧处理、厌氧处理等),对废水中的有机物进行降解,降低废水的COD。最后,对处理后的废水进行深度处理(如活性炭吸附、膜分离等),进一步提高废水的达标排放率。

3 环保型乳化炸药生产废水处理技术研究

3.1 优化废水处理技术组合

为提高乳化炸药生产废水处理效果,降低处理成本,本研究对不同废水处理技术进行了优化组合。通过实验和模拟分析,确定了适用于乳化炸药生产废水处理的最佳技术组合。分析表明,采用沉降-化学絮凝-好氧生物处理-活性炭吸附的组合方案,在满足环保要求的同时,具有较高的污染物去除率和较低的运行成本,是优化乳化炸药生产废水处理技术的理想选择。实际应用中,可根据废水的实际特点和处理要求,对处理工艺进行进一步优化和调整,提高乳化炸药生产废水处理的综合效益。效果对比如表2所示。

表2 不同处理技术组合的效果

3.2 废水处理技术参数调整

为进一步提高乳化炸药生产废水处理效果,本研究对处理技术参数进行了调整。通过实验和模拟分析,得到了最佳处理参数。表3展示了不同处理参数下的处理效果对比。

表3 技术参数调整效果

分析表明,调整废水处理参数对提高处理效果具有显著作用,具体调整措施如下:

(1)pH值调整:优化化学絮凝过程中的pH值,使其适宜沉淀反应进行,提高油脂和硝酸盐的去除效果。

(2)HRT调整:延长好氧生物处理过程中的水力停留时间(HRT),提高微生物对有机物的降解能力,从而提高COD去除率。

(3)活性炭吸附剂用量调整:增加活性炭吸附剂的用量,提高废水中遗留污染物的去除效果。

通过以上参数调整,乳化炸药生产废水处理效果得到显著提升。实际应用中,应根据废水的实际特点和处理要求,对处理参数进行进一步优化和调整,以提高处理效果和降低运行成本。

3.3 创新废水处理技术方法

不同技术对乳化炸药生产废水处理的效果也有所差异,本研究探讨了创新废水处理技术方法。通过实验和模拟分析,筛选出具有应用潜力的创新技术。表4展示了不同创新技术方法的处理效果对比。

表4 不同处理技术处理效果

分析表明,创新技术方法对提高乳化炸药生产废水处理效果具有显著作用。光催化降解:通过光催化剂在光照条件下催化废水中有机物的降解,以达到净化废水的目的。虽然处理效果较好,但能耗较高,适用于处理含有难降解有机物的废水。电化学处理:利用电流通过废水,驱动污染物发生氧化还原反应,从而实现污染物去除。电化学处理具有处理效果较好、运行成本适中的特点,适用于处理含有重金属离子和有机物的废水。纳米材料吸附:采用纳米材料作为吸附剂,对废水中的污染物进行吸附去除。纳米材料吸附具有处理效果最佳、选择性强、再生利用性好等优点,适用于处理各类废水。

4 结语

通过分析乳化炸药生产废水的特点,选取了物理处理、化学处理、生物处理及综合处理技术进行研究。针对不同处理技术,优化了废水处理技术组合和参数调整,同时探讨了创新废水处理技术方法。实验和模拟分析表明,采用沉降-化学絮凝-好氧生物处理-活性炭吸附的综合处理技术,具有较高的污染物去除率和较低的运行成本,为乳化炸药生产废水处理提供了有效途径。在实际应用中,可根据废水的实际特点和处理要求,对处理工艺进行进一步优化和调整,提高乳化炸药生产废水处理的综合效益。