CN101269902B

CN101269902B - 一种弹药拆解废水净化方法

Info

Publication number: CN101269902B
Application number: CN2008101032004A
Authority: CN
Inventors: 张统; 万全; 李志颖; 方小军
Original assignee: Engineering Design and Research Institute of General Armament Department
Current assignee: Engineering Design and Research Institute of General Armament Department
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2028-04-01
Also published as: CN101269902A

Abstract

本发明公开了一种弹药拆解废水的净化方法，净化步骤依次包括：(1)过滤除去浮油和悬浮颗粒；(2)在紫外光的照射下，臭氧以微小气泡的形式与废水混合、反应；(3)反应后的水流入生物塘，生物塘净化并指示水质，正常状态时废水达标外排。本发明通过强化预处理，在臭氧氧化处理之前过滤去除废水中的悬浮物和颗粒沉淀物，减少氧化过程中悬浮物和颗粒物对臭氧的消耗，并将臭氧氧化和传统生物塘技术相结合，成功的发明出停留时间短、处理效率高、出水水质好的弹药拆解废水净化方法。

Description

一种弹药拆解废水净化方法

技术领域

本发明涉及水净化领域，具体涉及弹药拆解废水的净化方法。

背景技术

目前国内对报废弹药拆解废水处理未见相关报道。由于弹药拆解废水的主要污染物质是TNT，因而弹药拆解废水的处理研究以TNT的转化为主要方向。目前，含TNT废水的处理工艺主要有吸附法、化学氧化法和生物法等，上述方法都能使TNT废水中的污染物在一定程度上得以去除，但各存在不足。吸附法工艺简单、处理成本低，但污染物没有真正去除，容易造成二次污染，而且出水污染物难以达到排放标准；化学氧化法能彻底去除污染物、处理时间短、效果好、适合废水处理量小、间歇产生的特点，但其处理费用高；生物法处理成本低、效果好，但条件控制严格，菌种的培养管理困难、处理周期较长，需要连续运行以保持微生物活性。

发明内容

有鉴于此，为了克服目前弹药拆解废水净化方法不成熟的问题，同时针对目前各弹药拆解站弹药拆解废水水量小、间歇排放的特点，本发明的目的是提供一种停留时间短、处理效率高、出水水质好、管理简单、维护方便的弹药拆解废水的净化方法。

本发明的另一目的是提供上述净化方法的专用设备。

本发明所述的弹药拆解废水是指废旧弹药拆解回收过程中，先进行人工拆解，倒空弹药，后对残留附着在弹药壳体上的化学物质进行高温、高压蒸汽蒸煮，蒸煮产生的混合物经冷却回收弹药后，产生含各种炸药的有机废水，目前销毁的弹药多采用TNT炸药，因此弹药拆解废水的主要污染物是TNT，由于TNT的溶解度很小，因此在弹药拆解废水中，TNT的浓度即饱和浓度，温度越高，溶解度越高，浓度越大，20℃时约为0.013gTNT/100g水。

本发明的弹药拆解废水净化方法，净化步骤依次包括(1)过滤除去浮油和悬浮颗粒；(2)进入氧化罐，在紫外光照射下，臭氧通过曝气管以微小气泡的形式与废水混合，与废水中的有机物发生反应，反应时间为2.5-4.5小时；(3)反应后的水流入生物塘，生物塘净化并指示生物毒性，生物塘正常状态时废水达标排放。

本发明通过强化预处理，在臭氧氧化处理之前过滤去除废水中的悬浮物和颗粒沉淀物，减少氧化罐中悬浮物和颗粒物对臭氧的消耗，并将臭氧氧化和传统生物塘技术相结合，成功的发明出停留时间短、处理效率高、出水水质好的弹药拆解废水净化方法。

进一步，所述紫外光氧化中，光照强度为1.6W/L，反应时间为2.5-3.5小时。

进一步，所述过滤为气浮后经活性碳过滤。

进一步，所述活性碳滤料的粒径d_min为2-4mm、滤层厚度为0.5-1.5m。

进一步，所述生物塘是指种植水生植物的氧化塘。

本发明同时提供一种专用于所述净化方法的净化设备，包括集水池、气浮过滤机、中间水箱、氧化罐、生物指示池，所述集水池、气浮过滤机、中间水箱、氧化罐和生物指示池依次连通，其中集水池与中间水箱间连接填充活性碳的气浮过滤机。

进一步，所述氧化罐底部安装用于曝气的微孔扩散管。

气浮是一种快速、高效的固液分离技术，近年来在水处理方面得以广泛应用。它可以替代废水处理的沉淀、澄清工艺，特别是对那些难以沉淀的悬浮絮体的去除，更显有效。它是借助于水的浮力，使水中的不溶态污染物浮出水面，然后用机械加以刮除。气浮过滤对于乳化油或弱亲水性悬浮物有较好的处理效果。废旧弹药的壳体中存在含油物质，在蒸煮过程随蒸汽一起排入废水池，冷却之后漂浮在废水表面，同时与废水中的污染物形成絮状物，影响废水的沉降效果。选用气浮过滤机进行气浮，操作简单、效果好。

气浮过滤机中填充活性碳滤料进行过滤目的在于去除废水中剩余的悬浮物，经过气浮处理后废水中的颗粒物已大大减少，可以延长活性碳滤料的使用周期，同时利用活性炭的吸附作用去除部分溶解性TNT，在一次处理过程完成之后更换滤料，可以保证过滤效果。

过滤完成后进入氧化罐，臭氧氧化TNT理论反应量为3.8g臭氧/1gTNT，根据弹药拆解废水中TNT的浓度，在忽略活性炭对TNT去除作用的情况下，可计算出臭氧的理论投加量。

本发明所述氧化罐结构设计能够保证臭氧以微小气泡的形式与废水混合反应，同时可以实现紫外光的有效照射，使得紫外光臭氧氧化过程充分彻底。

弹药废水中各种物质的监测较复杂，对于部队经常性监测不符合实际。因此在氧化装置末端设置生物指示池，在池中养殖水生动物和种植水生植物，种植芦苇、灯心草、金鱼藻等5种水生植物，放养无齿蚌、田螺和白鲮。通过水生生物的作用进一步净化废水，而水生生物作为出水水质的指示剂，通过水生生物的生存状况判断出水的生物毒性。当生物指示池中生物生长正常时，指示池储水达到一定程度，即可溢流外排。

本发明的有益效果在于：

1.本发明首次提出采用气浮过滤+紫外光臭氧氧化+生物塘三级组合工艺处理弹药拆解废水，填补我军弹药拆解废水处理技术的空白。初级单元利用一次成溶气水的气浮过滤工艺进行弹药废水的除油、去渣；二级单元利用紫外光-臭氧联合氧化工艺进行弹药拆解废水中TNT等有机物的降解；三级单元利用水生植物进行深度处理兼有指示作用，保证废水达标排放。该工艺流程具有停留时间短、处理效率高、出水水质好、管理简单、维护方便等特点。整个系统操作容易，设计科学合理，实现了系统整体的高效率运行，无需专业技术人员操作，可达到免维护的水平。为各军区、军兵种弹药废水的处理提供了切实可行的技术和设备，可广泛推广应用。

2.由于单纯的臭氧紫外光氧化TNT在工程上是不经济的，经过4小时反应，出水TNT浓度不能保证达到排放要求的3.0mg/l。而且，随着反应时间的延长，臭氧的利用率会逐渐降低。本发明根据弹药拆解的工艺流程和废水的性质，确定采用气浮过滤加活性碳过滤进行预处理，强化预处理减少了氧化罐中悬浮物和颗粒物对臭氧的消耗。并成功的摸索出紫外光臭氧氧化过程中，紫外光的强度和臭氧投加量最佳值，既能达到净化效果又节省能耗。

3.本发明利用紫外光臭氧氧化与生物塘相结合，既进一步净化了废水使出水水质达到标准，又省去了经常监测的复杂过程。通过水生动物的生存状况判断出水的生物毒性，方便、高效，并有利于环保。

附图说明：

图1.本发明一种氧化罐结构示意图；

图2.本发明氧化罐中TNT随时间变化曲线；

图3.本发明氧化罐中COD随时间变化曲线；

图4.本发明工艺流程图。

其中：1-氧化罐罩，2-罐体，3-外壁，4-石英套管，5-垫板，6-进气管，7-爆气管，8-排水管，9-紫外灯管，10-尾气管，11-进水管，12-密封垫，13-溢流管。

具体实施方式：

尽管通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

实施例一

某弹药销毁站集中对废旧弹药进行销毁，每年集中工作时间大约两周，产生弹药拆解废水20m³，流入集水池中，现有集水池尺寸为3.3m×3.3m×3m，能够满足要求。

集水池位于地下，上面加盖水泥预制板，在集水池上方建附属用房，用以保护处理设备及消除空压机引起的噪音。

废水经泵提升进入气浮过滤机，在气浮过滤机的气浮作用下废水中的大部分絮状物被去除，SS(Suspended Solid悬浮物)由原水的600mg/l降至100mg/l；气浮装置对COD(化学需氧量)没有降解作用，但由于悬浮物中有机物的减少，原水COD由800mg/l降低至600mg/l；对废水中溶解的TNT的浓度没有影响；

气浮后废水经气浮过滤机中填充的活性炭过滤，活性炭滤料粒径d_min为3mm，滤层厚度1.0m。在一次处理过程完成之后更换滤料。活性碳过滤后，废水进入中间水箱。

废水从中间水箱进入氧化罐2进行氧化反应，氧化罐2是处理废水中有机物的主要设备，氧化罐2的主要结构如图1所示。臭氧通过曝气管7以微小气泡的形式与废水混合，在紫外灯9的照射下，与废水中的有机物发生反应。氧化罐设计处理能力0.8m³/天，每天运行两个周期，每个周期3.5小时，进水15分钟，氧化反应3.0小时，排水15分钟。氧化罐2有效体积0.4m³，尺寸：1.0×0.5×1.0(m)。反应周期与营区工作时间相协调，每天两个周期分别在工作时间内完成。氧化罐2中TNT浓度140mg/L，紫外光照强度为1.6W/L，臭氧投加量为212g/h，反应时间3.0小时。

氧化罐2出水排入生物塘，生物塘面积34m²，水深76cm，种植芦苇、灯心草、金鱼藻等5种水生植物，放养无齿蚌、田螺和白鲮。生物指示池中生物生长状态正常时，储水达到一定程度，溢流外排。

处理之后废水的各项指标如下表，

控制参数	出水指标
		pH值	6.5
SS(mg/L)	4
		COD(mg/L)	34.2
NH₄ ⁺-N(mg/L)	3.06
		TNT(mg/L)	2.8

《弹药装药工业水污染物排放标准》二级标准：

控制项目	一级标准mg/L(排入III类水体)	二级标准mg/L(排入IV、V类水体)
			pH值	6～9	6～9
悬浮物(SS)	100	250
			生化需氧量(BOD₅)	30	60
化学需氧量(COD)	100	150
			梯恩梯(TNT)	2.0	3.0
地恩梯(DNT)	2.0	3.0
			黑索今(RDX)	1.0	2.0

可以发现，出水指标均优于排放标准。

本系统运行3年多以来，处理效果好，各项指标均达到排放标准。具有显著的军事效益和环境效益。

实施例二

与实施例一基本相同，所不同之处在于：

活性炭滤料，粒径d_min为2mm，滤层厚度0.5m。

实施例三

与实施例一基本相同，所不同之处在于：

活性炭滤料，粒径d_min为4mm，滤层厚度1.5m。

实施例四

与实施例一基本相同，所不同之处在于：

活性炭滤料，粒径d_min为3mm，滤层厚度1m。

Claims

1.一种弹药拆解废水净化方法，其特征在于，净化步骤依次包括(1)气浮过滤除去浮油和悬浮颗粒；(2)进入带有紫外灯的氧化罐，在紫外光照射下，臭氧通过曝气管以微小气泡的形式与废水混合，与废水中的有机物发生反应，反应时间为2.5-4.5小时；(3)反应后的水流入生物塘，生物塘净化并指示生物毒性，生物塘正常状态时废水达标排放。

2.按照权利要求1所述的弹药拆解废水净化方法，其特征在于，所述步骤(2)中，光照强度为1.6W/L，反应时间为2.5-3.5小时。

3.按照权利要求1所述的弹药拆解废水净化方法，其特征在于，所述步骤(1)中气浮后经活性碳过滤去除废水中剩余的悬浮物。

4.按照权利要求3所述的弹药拆解废水净化方法，其特征在于，所述活性碳的粒径dmin为2-4mm、滤层厚度为0.5-1.5m。

5.按照权利要求1所述的弹药拆解废水净化方法，其特征在于，所述生物塘是指种植水生植物的氧化塘。

6.实施权利要求1所述方法的设备，其特征在于，包括集水池、气浮过滤机、中间水箱、带有紫外灯的氧化罐、生物塘，所述集水池、气浮过滤机、中间水箱、氧化罐和生物塘依次连通，其中集水池与中间水箱间连接填充活性碳的气浮过滤机，所述带有紫外灯的氧化罐底部安装用于曝气的微孔扩散管。