CN103130365B

CN103130365B - 一种电絮凝处理炸药废水的方法

Info

Publication number: CN103130365B
Application number: CN201310090884.XA
Authority: CN
Inventors: 储金宇; 杜彦生; 张定军; 张波; 蒋亚熙
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2033-03-21
Also published as: CN103130365A

Abstract

本发明公开一种电絮凝处理炸药废水的方法，在待处理炸药废水中加入硫酸亚铁，输送到搅拌器中搅拌，再进入第一沉淀塔沉淀，每升待处理炸药废水投加10~30mg硫酸亚铁；在第一沉淀塔沉淀后的废水中加入阳离子聚丙烯酰胺敏化剂和pH调节剂，进入第一级电絮凝处理设备预处理，使pH值至5~6，预处理后进入第二沉淀塔沉淀，聚丙烯酰胺敏化剂与待处理炸药废水的重量比是1：1000~3：1000；第二沉淀塔的出水进入第二级电絮凝处理设备处理，再进入中和沉淀池，加入聚合氯化铝混凝处理，每升待处理炸药废水投5~10mg聚合氯化铝；采用双极电絮凝技术以及利用混凝沉淀作为辅助工艺，方法简单易施，成本低，效率高。

Description

一种电絮凝处理炸药废水的方法

技术领域

本发明属于工业废水处理领域，具体涉及一种炸药废水处理的方法。

背景技术

炸药是一种化学能源，广泛应用于军事、矿山开采、石油开采、地质勘探、水利电力工程、道路工程及石料开采等方面，炸药工业是工业生产中的重要污染源之一，生产过程中产生各种污染物，以气体、液体和固体等形态排入环境，炸药工业排放的污染物中，炸药废水的排放量是最大的，炸药废水主要来自炸药的制造和装药工序中，具有成分复杂、有毒、排放量大等特点。此外，有相当数量的未反应完全的物质、副反应形成的物质及废药排入环境。炸药废水中含有一定量的硫酸、硝酸、磷酸、有机物和其他重金属盐等，能使土壤、水体被污染。目前，对炸药废水治理的方法主要采用吸附法、混凝沉淀、萃取、蒸发焚烧、中和等物理化学方法处理，存在工艺流程较复杂、处理费用高，且有可能引起二次污染等缺点。

电絮凝技术具有处理效率高、不需要投加药剂、操作简便、成本低，不会或很少产生二次污染，产生污泥量少等优点，已应用于洗车废水、电镀废水、印染废水等各种工业废水的处理。在电絮凝过程中，其极板氧化还原电位相对较低，对炸药废水这类难降解的硝基化合物，由于苯环上的硝基为强吸电子基团，其电化学氧化指数较低，难以直接在阳极和阴极被氧化还原，主要靠电絮凝过程中产生的羟基自由基等高活性基团及絮凝体的絮凝作用将硝基化合物去除，因此电絮凝对于硝基化合物的去除效果有限。目前电絮凝处理炸药废水主要是针对低浓度炸药废水，这些废水中无论是有害有机物含量还是初始COD都比较低，大都属于模拟废水，一般都是配制有害有机物的单纯溶液。目前的电絮凝技术对实际炸药废水特别是高浓度炸药废水的处理效果较差，且尚未实现工业化应用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出一种双级电絮凝处理炸药废水的方法，采用电絮凝技术，通过投加各种制剂，可对高浓度炸药废水中的硝基苯类化合物、COD及其他主要有机污染物进行有效处理。

本发明采用的技术方案是依序包括以下步骤：（1）在待处理炸药废水中加入硫酸亚铁，输送到搅拌器中搅拌，再进入第一沉淀塔沉淀10min~30min，每升待处理炸药废水投加10~30mg硫酸亚铁；（2）在第一沉淀塔沉淀后的废水中加入阳离子聚丙烯酰胺敏化剂和pH调节剂，进入第一级电絮凝处理设备预处理，使pH值至5~6，预处理30min~60min后进入第二沉淀塔沉淀20min~40min，聚丙烯酰胺敏化剂与待处理炸药废水的重量比是1：1000~3：1000；（3）第二沉淀塔的出水进入第二级电絮凝处理设备处理20min~40min，再进入中和沉淀池，在中和沉淀池中加入聚合氯化铝混凝处理，混凝反应停留时间为20min～70min，每升待处理炸药废水投5~10mg聚合氯化铝。

本发明采用双极电絮凝技术以及利用混凝沉淀作为辅助工艺对炸药废水进行处理。该方法简单易施，成本低，效率高，可对炸药废水进行有效处理，处理后的水质符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)，出水可回用或直接排放。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明所述的电絮凝处理炸药废水的工艺流程图。

具体实施方式

本发明首先采用混凝沉淀对其进行初步物化处理，再加入敏化剂和pH调节剂，进行电絮凝预处理和电絮凝二级处理，最后再投加聚合氯化铝进行混凝沉淀，静置后，得到可回用或直接排放的出水。具体如下：

参见图1，首先采用水泵将炸药废水收集池中待处理的炸药废水提升，并加入物化处理剂硫酸亚铁，硫酸亚铁主要用作絮凝剂，可使废水中的颗粒污染物、杂质和部分有机物和硝基化合物产生絮凝沉淀，并对炸药废水的脱色和去除COD等效果明显。硫酸亚铁投加量为每升待处理炸药废水投加10~30mg。然后输送到搅拌器中进行搅拌处理，之后进入第一沉淀塔沉淀，沉淀时间为 10min~30min。经过物化预处理，可去除水中的颗粒污染物、杂质和部分有机物和硝基化合物，有效降低后面工艺运行负荷。

在经过第一沉淀塔沉淀后的废水中加入阳离子聚丙烯酰胺（CPAM)敏化剂。聚丙烯酰胺是线型高分子化合物，由于它具有多种活泼的基团，可与炸药废水中的硝基类化合物、苯胺类化合物等有机物亲和、吸附，并与硫酸亚铁结合使用，可有效提高其去除水中的颗粒污染物、杂质和部分有机物和硝基化合物的能力，并具有很好的脱色能力。投加的聚丙烯酰胺敏化剂与待处理炸药废水的重量比是1：1000~3：1000；同时加入石灰pH调节剂调节废水的pH值，投加石灰与待处理炸药废水重量比为1：250~1：50，使pH值为5~6左右。

将加入聚丙烯酰胺敏化剂和pH调节剂的炸药废水通入第一级电絮凝处理设备进行电絮凝预处理，处理30min~60min后再通入第二沉淀塔进行沉淀，沉淀时间为 20min~40min。电絮凝阳极采用的是铝电极，阴极采用不锈钢电极，极板间距为1cm~10cm，槽电压为12~24V，电流密度为0.5 A/dm²~3.5 A/dm²。这一阶段，电絮凝产生带正电荷的Al(OH)₃胶体，而硝基类化合物及苯胺类化合物的胺基N原子带负电，Al(OH)₃胶体可有效化学吸附硝基类化合物及苯胺类化合物；同时，聚丙烯酰胺是线型高分子化合物，由于它具有多种活泼的基团，可与炸药废水中的硝基类化合物、苯胺类化合物等有机物亲和、吸附。因此，在敏化剂与电絮凝的共同作用下，大部分的硝基苯类化合物、苯胺类化合物和其他污染物可与大分子的阳离子表面活性剂及Al(OH)₃胶体形成不溶性的络合物混凝沉淀，从而使废水的COD硝基苯类化合物及苯胺类化合物浓度大大降低。第一沉淀塔和第二沉淀塔中的污泥直接排入污泥收集池。

由于炸药废水成分复杂，处理难度较高，通过上面的电絮凝预处理后，通常其COD硝基苯类化合物及苯胺类化合物浓度难以达到国家标准以内，因此后面设置了二级电絮凝处理。即将上一级中第二沉淀塔沉淀后的出水再通入第二级电絮凝处理设备，处理20min~40min。电絮凝阳极采用的是铝电极，阴极采用不锈钢电极，极板间距为1cm~5cm，槽电压为12~24V，电流密度为0.5 A/dm²~3.5 A/dm²。

经过第二级电絮凝处理后的废水通入中和沉淀池，在中和沉淀池中加入絮凝剂聚合氯化铝（PAC）进行混凝处理，混凝反应停留时间宜为20min～70min，絮凝剂聚合氯化铝投加量为每升待处理炸药废水投5~10mg。

经中和沉淀池混凝处理后，中和沉淀池中的澄清水输送到中水回用池，中水回用池中的水可用于两级电絮凝设备或其他设备清洗，也可进行排放、回用或其他用途；中和沉淀池中的沉淀污泥排入污泥收集池。定期将污泥收集池中的污泥进行压滤脱水，送至固废处理中心进行无害化处置。

实施例1

针对某炸药厂的炸药废水1升，其初始COD_Cr为749.2mg/L，硝基苯类的浓度为74.6mg/L，首先加入物化处理剂硫酸亚，投加量为10mg/L，经搅拌器搅拌后进入第一沉淀塔沉淀，沉淀时间为 20min。再按照与炸药废水重量比为1：800加入阳离子聚丙烯酰胺；同时按照与炸药废水重量比为1：150加入石灰调节废水pH至6，然后通入第一级电絮凝反应器，对炸药废水进行预处理，处理40min后再通入第二沉淀塔进行沉淀，电絮凝反应器的电絮凝电极极板间距为8cm，槽电压为15V，电流密度为1.5 A/dm²，沉淀时间为35min。再将上一级第二沉淀塔沉淀后的出水再通入第二级电絮凝处理设备，处理30min，极板间距为5cm，槽电压为15V，电流密度为1.5 A/dm²。经过第二级电絮凝处理后，废水通入中和沉淀池，并按投加量为7mg/L加入絮凝剂聚合氯化铝进行混凝处理，混凝反应停留时间宜为40min，经中和沉淀池混凝处理后，其出水COD_Cr为89.3mg/L，硝基苯类的浓度为0.7mg/L，满足国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级标准(COD 100 mg/L，硝基苯类2.0 mg/L)要求，可进行排放、回用或其他用途。

实施例2

针对某炸药厂的炸药废水，其初始COD_Cr为8000mg/L，硝基苯类的浓度为210mg/L，首先加入物化处理剂硫酸亚铁，投加量为每升炸药废水30mg，经搅拌器搅拌后进入第一沉淀塔沉淀，沉淀时间为30min。再按照与废水的重量比为1：1000加入阳离子聚丙烯酰胺；同时按照与废水的重量比为1：250加入石灰调节废水pH至5，然后通入第一级电絮凝反应器，对炸药废水进行预处理，处理30min后再通入第二沉淀塔进行沉淀，第一级电絮凝反应器的电絮凝电极极板间距为1cm，槽电压为12V，电流密度为0.5A/dm²，沉淀时间为20min。再将上一级的第二沉淀塔沉淀后的出水再通入第二级电絮凝处理设备处理20min，第二级电絮凝极板间距为1cm，槽电压为12V，电流密度为0.5 A/dm²。经过第二级电絮凝处理后，废水通入中和沉淀池，并按每升废水的投加量为5mg/L加入絮凝剂聚合氯化铝进行混凝处理，混凝反应停留时间宜为20min，经中和沉淀池混凝处理后，其出水COD_Cr为93.5mg/L，硝基苯类的浓度为1.3mg/L。

实施例3

针对某炸药厂的炸药废水，其初始COD_Cr为2370mg/L，硝基苯类的浓度为102mg/L，首先加入物化处理剂硫酸亚铁，投加量为每升废水25mg/L，经搅拌器搅拌后进入第一沉淀塔沉淀，沉淀时间为10min。再按照与废水的重量比为3：1000加入阳离子聚丙烯酰胺；同时按照重量比为1：50加入石灰调节废水pH至5，然后通入第一级电絮凝反应器，对炸药废水进行预处理，处理60min后再通入第二沉淀塔进行沉淀，第一级电絮凝电极极板间距为10cm，槽电压为24V，电流密度为3.5 A/dm²，沉淀时间为40min。再将上一级第二沉淀塔沉淀后的出水再通入第二级电絮凝处理设备，处理40min，极板间距为5cm，槽电压为24V，电流密度为3.5 A/dm²。经过第二级电絮凝处理后，废水通入中和沉淀池，并按投加量为10mg/L加入絮凝剂聚合氯化铝进行混凝处理，混凝反应停留时间宜为40min，经中和沉淀池混凝处理后，其出水COD_Cr为85.6mg/L，硝基苯类的浓度为1.1mg/L。

Claims

1.一种电絮凝处理炸药废水的方法，其特征是依序包括以下步骤：

（1）在待处理炸药废水中加入硫酸亚铁，输送到搅拌器中搅拌，再进入第一沉淀塔沉淀10min~30min，每升待处理炸药废水投加10~30mg硫酸亚铁；

（2）在第一沉淀塔沉淀后的废水中加入阳离子聚丙烯酰胺敏化剂和pH调节剂，进入第一级电絮凝处理设备预处理，使pH值至5~6，预处理30min~60min后进入第二沉淀塔沉淀20min~40min，阳离子聚丙烯酰胺敏化剂与待处理炸药废水的重量比是1：1000~3：1000；所述第一级电絮凝处理设备的电絮凝阳极是铝电极，阴极是不锈钢电极，极板间距为1cm~10cm，槽电压为12~24V，电流密度为0.5 A/dm²~3.5 A/dm²；

（3）第二沉淀塔的出水进入第二级电絮凝处理设备处理20min~40min，再进入中和沉淀池，在中和沉淀池中加入聚合氯化铝混凝处理，混凝反应停留时间为20min～70min，每升待处理炸药废水投5~10mg聚合氯化铝；所述第二级电絮凝处理设备的电絮凝阳极是铝电极，阴极是不锈钢电极，极板间距为1cm~5cm，槽电压为12~24V，电流密度为0.5 A/dm²~3.5 A/dm²。

2.根据权利要求1所述的一种电絮凝处理炸药废水的方法，其特征是：所述中和沉淀池中的澄清水输送至中水回用池，中水回用池中的水用于所述第一级电絮凝处理设备和第二级电絮凝处理设备的清洗，中和沉淀池中的沉淀污泥排入污泥收集池。

3.根据权利要求1所述的一种电絮凝处理炸药废水的方法，其特征是：所述第一沉淀塔和所述第二沉淀塔中的污泥排入污泥收集池。