CN102976529A

CN102976529A - 二硝基重氮酚生产过程中的还原母液处理方法

Info

Publication number: CN102976529A
Application number: CN2012104856727A
Authority: CN
Inventors: 张文艺; 郑泽鑫; 戴如娟; 占明飞; 李仁霞
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明涉及一种二硝基重氮酚生产过程中还原母液的处理方法。该方法是将还原母液经管道收集至一级酸碱调节池进行混合、均质，调节pH为2-4，后提升至铁炭床，出水自流入二级酸碱调节池，调节pH为3-4后进入类Fenton反应池，反应处理后母液自流入中和池，投加电石渣调节pH至7-8，同时对母液进行充氧，然后流入絮凝沉淀池沉淀，沉淀上清液进入活性炭吸附塔，沉淀污泥提升至污泥浓缩池，浓缩后的上清液回流至一级酸碱调节池，浓缩污泥进入卧螺式离心机进行离心脱水，脱水后的污泥掺入动力煤中燃烧利用，离心分离液回流至一级酸碱调节池。本发明具有投资小、运行费用低、处理效果稳定等优点。

Description

二硝基重氮酚生产过程中的还原母液处理方法

技术领域

本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种起爆药二硝基重氮酚生产过程中还原母液的处理方法。

背景技术

二硝基重氮酚作为一种起爆药，因其良好的爆炸性能、安全的生产过程，以及原料来源广、购置成本低等优点，在国内各种民用火工品中得到较广泛的应用。目前国内普遍采用的二硝基重氮酚生产方法为钠盐法，该方法每生产1kg二硝基重氮酚大约产生200kg-300kg的母液，母液产生量很高。二硝基重氮酚生产母液成分复杂，来源于第一级生产过程中硫化钠还原苦味酸流程的还原母液，包含大量的硝基、亚硝基等有毒有害污染物，COD值达5.0×10⁴-6.0×10⁴mg/L，可生化性差，加之母液本身呈强碱性，色度可达6.0×10⁴-7.0×10⁴，若不有效处理，其对环境的危害较大。

目前，国内外对还原母液大多采用稀释法进行预处理，即向还原母液中加入大量工业用水，将其稀释10-50倍，使还原母液的COD稀释至500-1000mg/L左右、色度稀释至3000-5000倍左右，称之为还原废水。然后对这些还原废水主要采取包括物理化学法、生物法、高级氧化法等技术进行处理。这些处理方法均多存在工艺较为复杂，处理效果不佳，难以达标排放，且投资成本较高、处理费用较大等不足，使生产企业难以承受。同时因在处理过程中，母液中的二硝基重氮酚常常因沉积、结晶而具备爆炸特性（二硝基重氮酚即使在水中也极易发生爆炸），致使不少企业在处理此类母液的过程中发生过意外爆炸事故，造成一定的人员伤亡和经济损失。因此寻求高效、经济、合理的还原母液处理技术意义重大。

发明内容

本发明的目的是为解决现有还原母液处理技术的不足而提出的一种以铁炭微电解法作为前期处理、结合Fenton氧化法作为后续深度处理的新型组合还原母液处理技术，实现还原母液的安全、高效、低耗处理。

本发明所用工艺流程图如图1所示，具体技术方案如下：

一种二硝基重氮酚生产过程中还原母液的处理方法，是将还原母液经管道收集至一级酸碱调节池进行混合、均质，调节pH为2-4，后经水泵提升至铁炭床，铁炭床中Fe/C质量比为1:1，停留时间1-2h，出水自流入二级酸碱调节池，调节pH为3-4，然后进入类Fenton反应池，按5mL/L-10mL/L的比例向反应池中加入质量浓度为30%的H₂O₂，反应时间为2-4h，反应处理后母液自流入中和池，投加电石渣调节pH至7-8，同时利用池底设置的充氧机对母液进行充氧，后流入絮凝沉淀池，沉淀上清液进入活性炭吸附塔，沉淀污泥提升至污泥浓缩池浓缩，浓缩后的上清液回流至一级酸碱调节池，浓缩污泥进入卧螺式离心机进行脱水，脱水后的污泥掺入动力煤中燃烧利用，离心后的分离液回流至一级酸碱调节池。

本发明在考虑到还原母液中电解质含量高，导电性能良好地基础上，以机械加工产生的废铁屑为电解原料，利用铁炭微电解法作为前期处理，破坏发色基团，将硝基类化合物还原成苯胺类化合物，同时依靠铁炭床内活性炭所具备的吸附功能对微电解处理效果进行强化；经由微电解产生的Fe²⁺，可直接与后续加入的H₂O₂反应形成具有强氧化性的类Fenton试剂，达到对废液进一步的深度处理。本发明具有一次性投资小、运行费用较低、处理效果稳定等优点。

附图说明

图1是本发明工艺流程图

图中：1.一级酸碱调节池；2.铁炭床；3.二级酸碱调节池；4.类Fenton反应池；5.中和池；6.絮凝沉淀池；7.污泥浓缩池；8.卧螺离心机；9.活性炭吸附塔。

具体实施方式

本发明以铁炭微电解/H₂O₂法处理还原母液，利用电极反应产生的活性很高新生态的[H]，使废液中环状有机物的结构断裂，将部分大分子有机物降解为小分子态，协同铁炭床内安置的活性炭所具备的吸附功能，降低母液的COD值；经不断的电化学腐蚀所产生的Fe²⁺，于后续加入的H₂O₂可结合形成具强氧化性的Fenton试剂，进一步去除有机污染物；在中和池内加入电石渣，调节pH至7-8，同时附以曝气，使Fe²⁺和Fe³⁺水解成具备很强絮凝功能的络合物，在吸附母液中的胶体、悬浮物和难溶有机物的同时产生沉淀，使水质得到净化；沉淀上清液进入活性炭吸附塔，经吸附处理后达标外排或回用。沉淀污泥提升至污泥浓缩池浓缩，浓缩后的上清液回流至一级酸碱调节池，浓缩污泥进入卧螺式离心机进行离心脱水，脱水后的污泥掺入动力煤中燃烧利用，离心分离液回流至一级酸碱调节池。

其具体处理方法如下：

如图1所示，还原母液经管道收集至一级酸碱调节池1进行混合、均质，调节pH为2-4，后经水泵提升至铁炭床2，于铁炭床2内发生微电解反应，同时在活性炭吸附作用的协同下，完成预处理，铁炭床2中Fe/C质量比为1:1，停留时间1-2h；出水自流入二级酸碱调节池3，调节pH为3-4，然后进入类Fenton反应池4，按5mL/L-10mL/L的比例向反应池4中加入质量浓度为30%的H₂O₂，此时废液中经电化学腐蚀所产生Fe²⁺与H₂O₂结合形成Fenton试剂，使母液中多数有机污染物得到降解，反应时间为2-4h；反应处理后母液自流入中和池5，投加电石渣调节pH至7-8，同时利用池底设置的充氧机对母液进行充氧，Fe²⁺和Fe³⁺可在有氧和碱性的条件下形成铁的络合物，吸附母液中难溶的有机物；出水流入絮凝沉淀池6，沉淀上清液进入活性炭吸附塔9，经吸附后出水水质可达到《兵器工业水污染物排放标准弹药装药》（GB14470.3-2002）排放要求；沉淀污泥提升至污泥浓缩池7浓缩后回流至一级酸碱调节池1，浓缩污泥进入卧螺离心机8离心脱水，离心机转速为1500-1800r/min，离心脱水8min，脱水后的污泥含水率小于20%，掺入动力煤中燃烧利用，离心分离液回流至一级酸碱调节池1。

本发明中还原母液在一级酸碱调节池中调节pH至3，使得铁炭床2内的废铁屑和活性炭在酸性的条件下形成无数微电池，经电解反应产生新生态的[H]活性很强，可与母液中多数有机物发生氧化还原反应，同时由电化学腐蚀所形成的Fe²⁺可与后续加入的H₂O₂形成Fenton试剂，相关反应方程式为：

零价铁的还原：Fe⁺大分子有机物（有色）→Fe²⁺+小分子有机物（无色）

新生态[H]的还原：[H]⁺大分子有机物（有色）→小分子有机物（无色）

微电解电极反应式为：

阳极：Fe-2e→Fe²⁺ Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂

阴极：大分子有机物（有色）+ne^-→小分子有机物（无色）2H₂O+2e^-→H₂+2OH^-

Fe²⁺与H₂O₂结合所形成的Fenton试剂，在经由二级酸碱调节池调至pH成酸性的条件下，Fe²⁺成为催化剂使H₂O₂分解产生羟基自由基(·OH），反应方程式为：

Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+OH^-+·OH

Fe³⁺+H₂O₂→Fe²⁺+·HO₂+H⁺

·OH+H₂O₂→H₂O+·HO₂

·HO₂→·O₂ ^-+H⁺

·O2^-+H₂O₂→O₂+·OH+OH^-

在中和池5内投加电石渣，同时于池底附以曝气，在充氧和碱性的条件下，使母液中的Fe²⁺和Fe³⁺在絮凝沉淀池6内水解成具有很强吸附絮凝作用的络合物，以去除废液中的胶体、悬浮物，以及难溶的有机污染物，沉淀出水进入活性炭吸附塔9完成最终处理。

还原母液经上述工艺处理后，即可实现达标排放或回用。

以下提供本发明的3个实施例：

实施例1

本实施例处理还原母液的产生量为0.8m³/d。

还原母液原pH=12-13.5，进水色度为6250倍，COD浓度为1367.52mgL。具体实施步骤如下：还原母液经管道收集至一级酸碱调节池1，调节pH为4，后经水泵提升至铁炭床2，铁炭床2中Fe/C质量比为1:1，停留时间75min；出水自流入二级酸碱调节池3，调节pH为4，然后进入类Fenton反应池4，按5mL/L的比例向反应池4中加入质量浓度为30%的H₂O₂，反应时间为195min；反应处理后母液自流入中和池5，投加电石渣调节pH至7，同时利用池底设置的充氧机对母液进行充氧，出水流入絮凝沉淀池6，沉淀上清液进入活性炭吸附塔9，吸附出水COD浓度降至7.26mg/L，色度降至8，其COD值和色度均达到《兵器工业水污染物排放标准弹药装药》（GB14470.3-2002）排放要求，脱色率和COD去除率分别为99.87%和99.47%；沉淀污泥提升至污泥浓缩池7浓缩后回流至一级酸碱调节池1，浓缩污泥进入卧螺离心机8离心脱水，离心转速1500-1800r/min，离心脱水8min，分离液回流至一级酸碱调节池1，脱水后的污泥含水率小于20%，掺入动力煤燃烧利用。

实施例2

本实施例处理还原母液的产生量为1.0m³/d。

还原母液原pH=12-13.5，进水色度为6250倍，COD浓度为1367.52mg/L。具体实施步骤如下：还原母液经管道收集至一级酸碱调节池1，调节pH为2，后经水泵提升至铁炭床2，铁炭床2中Fe/C质量比为1:1，停留时间1h；出水自流入二级酸碱调节池3，调节pH为3，然后进入类Fenton反应池4，按10mL/L的比例向反应池4中加入质量浓度为30%的H₂O₂，反应时间为2h；反应处理后母液自流入中和池5，投加电石渣调节pH至8，同时利用池底设置的充氧机对母液进行充氧，出水流入絮凝沉淀池6，沉淀上清液进入活性炭吸附塔9，吸附出水COD浓度降至21.73mg/L，色度降至15，其COD值和色度均达到《兵器工业水污染物排放标准弹药装药》（GB14470.3-2002）排放要求，脱色率和COD去除率分别为99.76%和98.41%；沉淀污泥提升至污泥浓缩池7浓缩后回流至一级酸碱调节池1，浓缩污泥进入卧螺离心机8离心脱水，离心转速1500-1800r/min，离心脱水8min，分离液回流至一级酸碱调节池1，脱水后的污泥含水率小于20%，掺入动力煤燃烧利用。

实施例3

本实施例处理还原母液的产生量为1.5m³/d。

还原母液原pH=12-13.5，进水色度为6250倍，COD浓度为1367.52mg/L。具体实施步骤如下：还原母液经管道收集至一级酸碱调节池1，调节pH为2，后经水泵提升至铁炭床2，铁炭床2中Fe/C质量比为1:1，停留时间1h；出水自流入二级酸碱调节池3，调节pH为3，然后进入类Fenton反应池4，按5mL/L的比例向反应池4中加入质量浓度为30%的H₂O₂，反应时间为2h；反应处理后母液自流入中和池5，投加电石渣调节pH至7-8，同时利用池底设置的充氧机对母液进行充氧，出水流入絮凝沉淀池6，沉淀上清液进入活性炭吸附塔9，吸附出水COD浓度降至46.81mg/L，色度降至31，其COD值和色度均达到《兵器工业水污染物排放标准弹药装药》（GB14470.3-2002）排放要求，脱色率和COD去除率分别为99.50%和96.58%；沉淀污泥提升至污泥浓缩池7浓缩后回流至一级酸碱调节池1，浓缩污泥进入卧螺离心机8离心脱水，离心转速1500-1800r/min，离心脱水8min，分离液回流至一级酸碱调节池1，脱水后的污泥含水率小于20%，掺入动力煤燃烧利用。

Claims

1.一种二硝基重氮酚生产过程中还原母液的处理方法，其特征在于，是将还原母液经管道收集至一级酸碱调节池进行混合、均质，调节pH为2-4，后经水泵提升至铁炭床，铁炭床中Fe/C质量比为1:1，停留时间1-2h，出水自流入二级酸碱调节池，调节pH为3-4，然后进入类Fenton反应池，按5mL/L-10mL/L的比例向反应池中加入质量浓度为30%的H₂O₂，反应时间为2-4h，反应处理后母液自流入中和池，投加电石渣调节pH至7-8，同时利用池底设置的充氧机对母液进行充氧，后流入絮凝沉淀池，沉淀上清液进入活性炭吸附塔，沉淀污泥提升至污泥浓缩池浓缩，浓缩后的上清液回流至一级酸碱调节池，浓缩污泥进入卧螺式离心机进行离心脱水，脱水后的污泥掺入动力煤中燃烧利用，离心分离液回流至一级酸碱调节池。