CN113321288A - 一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种叠氮化钠起爆药生产废水的处理方法。传统的叠氮化钠起爆药生产废水处理前需要将pH值稳定控制在中性,然后投加大量次氯酸钠或亚硝酸钠将N3 分解,再通过生物法降解去除起爆药生产废水中的有机污染物。本发明的过程如下:将叠氮化钠起爆药生产废水的pH用酸调节至2‑4;控制臭氧发生器中臭氧的流速,按废水中叠氮化钠质量浓度的1‑50倍向水中鼓入臭氧气体,混合均匀;反应10‑60分钟。该发明反应快速,操作简单,成本低,安全度高,可同时实现叠氮化钠的达标排放及水中其他有机污染物的降解,具有很好的实际推广和应用价值。

Description

一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理方法
技术领域
本发明属于危险废水无害化处理技术领域,特别是涉及一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理方法。
背景技术
叠氮化钠(NaN3)是常用的起爆药,常作为汽车气囊充气推进剂,也是多种炸药和医药生产的必备原料。为了满足市场需求,叠氮化钠的工业生产日益激增。然而叠氮根离子(N3 -)不仅毒性很大,而且还易爆炸,因此起爆药厂产生的含有叠氮化钠的废水是处理的难点。我国规定叠氮化钠生产车间排放口废水中N3 -的浓度不得高于3mg/L。为了满足废水处理标准,需要安全可靠的废水处理技术。
臭氧是氧的同素异形体,由三个氧原子连接形成V字形分子,键角为116.8°,键长为127.8pm,中心原子左右两个氧原子的距离为218pm,中心氧原子轨道为sp2杂化,左右两个配位氧原子沿中心氧原子杂化轨道的方向重叠形成2个σ键,其余4个电子布及三个原子的非定域π键,最终形成V字形分子。臭氧在常温常压下为淡蓝色的气体,低浓度下有鱼腥味。臭氧分子的共振结构中其中一端的氧原子能够表现出缺电子而使臭氧分子展现亲电特性,另一端的氧原子则表现出多电子而使臭氧分子展现亲核特性。因此臭氧分子既能够作为亲电试剂,又能够作为亲核试剂与其他物质发生反应,具有较高的活性及氧化性,其氧化还原电位为2.07V,高于ClO2(1.5V)及Cl2(1.36V)等常见的氧化剂。由于臭氧具有较高的氧化还原电位,故其在污水深度处理、饮用水预氧化、高级氧化及消毒过程中表现出出色的效果。
传统的叠氮化钠起爆药生产废水处理前需要将pH值稳定控制在中性,然后投加大量次氯酸钠或亚硝酸钠将N3 -分解,再通过生物法降解去除起爆药生产废水中的乙醇,苯胺等其他污染物,最后达标排放,处理步骤复杂且消耗药剂,废水含盐量较高,处理需要较大场地,且成本较高。此外,过量使用次氯酸钠或亚硝酸钠易引入二次污染,使得废水在处理后依然难以达到排放。本发明旨在研发一种一步法处理叠氮化钠起爆药生产废水的方法,在控制适当pH值和温度的情况下,根据废水中叠氮化钠的浓度通入适当浓度的臭氧气体,可实现N3 -分解与有机物的同时去除,使出水直接达标排放。
发明内容
本发明目的在于提出一种操作简单、反应迅速、安全度高的叠氮化钠起爆药生产废水处理方法。可以一步安全处理起爆药生产废水中的叠氮化钠,同时实现废水中其他有机物的降解,后续不需要其他处理步骤,直接达标排放。
一种叠氮化钠起爆药生产废水的处理方法,过程如下:将被处理的起爆药生产废水中的N3 -浓度调节为预设浓度范围后,持续向体系中通入臭氧。臭氧通入完毕后继续进行反应,直到爆药生产废水中的N3 -浓度和有机物含量达到排放标准后,向外排放废水。
作为优选,所述的预设浓度范围为0.1mg/L~10g/L。
作为优选,在通入臭氧前,将起爆药生产废水中的pH值调节为2~4。废水的pH值通过投加无机酸进行调节。
作为优选,反应温度控制在10~25℃。
作为优选,通入的臭氧相对于废水的质量浓度是废水中叠氮化钠质量浓度的1~50倍。
作为优选,臭氧通入的时间为10~20分钟。
作为优选,臭氧通入完毕后,继续反应0~40分钟,反应过程中持续进行搅拌。
作为优选,该处理方法在处理装置中进行。处理装置包括反应池、废水进水管、稀释水管和臭氧进气管。所述反应池的顶部设置有废水进水管、稀释水管、pH调节口和排水口。pH调节口与酸溶液存储罐通过液泵连接。臭氧进气管设置在反应池的底部,且设置有多个曝气孔。臭氧进气管与臭氧发生器通过可调气泵连接。
作为优选,所述的废水进水管和排水口分别位于反应池的相反端。
作为优选,所述反应池的中部设置有搅拌装置。搅拌装置通过桨叶搅动反应池中的废水。
本发明的有益效果如下:
1、相比于需要后续连接生物处理系统的现有处理方式,本发明通过向叠氮化钠起爆药生产废水中通入臭氧的方式,能够一次性完成废水中叠氮离子和有机物的处理,使得废水在较短处理时间内达到排放标准,无需再接生物反应工艺,节约土地、建筑和运维成本。
2、本发明在处理过程中不会提高废水中盐浓度且不添加化学药剂,通入的臭氧分解产物仅为氧气,不会造成二次污染,同时叠氮化钠中的部分N3 -会被还原为N2直接排入空气中,进而降低水中总氮浓度,故本发明相比于现有技术能够大大降低处理后废水的含盐量和总氮,且处理成本较低。
附图说明:
图1是本发明的工艺流程示意图;
图2是实施例3中叠氮化钠和苯胺剩余浓度随时间变化的折线图。
附图标记的含义如下:1:废水进水管;2:稀释水管;3:pH调节口;4:搅拌装置;5:臭氧进气管;6:排水口。
具体实施方式:
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容,但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下,对本发明方法、步骤或条件所作的简单修改或替换,均属于本发明的范围若未特别指明,实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
实施例1:
一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理装置,包括反应池、废水进水管1、稀释水管2、搅拌装置4和臭氧进气管5。反应池的顶部设置有废水进水管1、稀释水管2、pH调节口3和排水口6。废水进水管1和排水口6分别位于反应池的相反端。pH调节口3与酸溶液存储罐通过液泵连接。搅拌装置4设置在反应池的中部,通过桨叶搅动反应池中的废水。臭氧进气管5设置在反应池的底部,且设置有多个曝气孔,用于向废水中释放臭氧。臭氧进气管5与臭氧发生器连接。
该处理装置降解叠氮化钠废水的过程如下:
将含有13mg/L叠氮化钠的生产废水的pH值调节为3,温度控制在15℃,控制臭氧发生器中臭氧的流速,向生产废水中鼓入臭氧气体,使水中的臭氧浓度达到20mg/L,继续搅拌反应30分钟。在搅拌5分钟和30分钟时,分别测定叠氮化钠的降解效果,实验结果见表1,实验结果表明在该反应条件下,臭氧对叠氮化钠废水中的叠氮根有明显的转化作用,叠氮根的浓度在5分钟内即达到排放标准。
表1臭氧降解叠氮根的浓度变化
反应时间(分钟) N<sub>3</sub><sup>-</sup>剩余浓度(mg/L)
0 13
5 0.5
30 0
实施例2:
一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理方法的模拟过程如下:
将含有5g/L叠氮化钠的生产废水的pH值调节为4,温度控制在20℃,控制臭氧发生器中臭氧的流速,向水中持续鼓入臭氧气体,使通入臭氧的总浓度为3.7g/L,总通气时间为30分钟,通气结束后搅拌5分钟,总反应时间为35分钟。在总反应时间10分钟和35分钟时,分别测定废水中叠氮化钠的降解效果,实验结果见表2,实验结果表明在该反应条件下,低浓度臭氧对高浓度叠氮化钠废水中的叠氮根有明显的转化作用,叠氮根的浓度在35分钟内即达到排放标准。
表2臭氧降解叠氮根的浓度变化
反应时间(分钟) N<sub>3</sub><sup>-</sup>剩余浓度(mg/L)
0 5000
10 1200
35 <0.01
实施例3:
一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理方法的模拟过程如下:
将含有10mg/L叠氮化钠和5mg/L苯胺的废水的pH值调节为3,温度控制在15℃,控制臭氧发生器中臭氧的流速,向水中持续鼓入臭氧气体,使通入臭氧的总浓度为150mg/L,总通气时间为10分钟,通气结束后搅拌20分钟,总反应时间为30分钟。测定不同时间点废水中叠氮化钠和苯胺的浓度,实验结果见图2。图中■连线代表废水中N3 -的剩余浓度,●连线代表废水中苯胺的剩余浓度,结果表明本发明能够快速同时降解水中的N3 -和有机物。
以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的实施方式并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性地设计出与该技术方案相似的制备方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理方法,其特征在于:将被处理的起爆药生产废水中的N3 -浓度调节为预设浓度范围后,持续向体系中通入臭氧;臭氧通入完毕后继续进行反应,直到爆药生产废水中的N3 -浓度和有机物含量达到排放标准后,向外排放废水。
2.根据权利要求1所述的一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理方法,其特征在于:所述的预设浓度范围为0.1mg/L~10g/L。
3.根据权利要求1所述的一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理方法,其特征在于:在通入臭氧前,将起爆药生产废水中的pH值调节为2~4。
4.根据权利要求1所述的一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理方法,其特征在于:反应温度控制在10~25℃。
5.根据权利要求1所述的一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理方法,其特征在于:通入的臭氧相对于废水的质量浓度是废水中叠氮化钠质量浓度的1~50倍。
6.根据权利要求1所述的一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理方法,其特征在于:臭氧通入的时间为10~20分钟。
7.根据权利要求1所述的一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理方法,其特征在于:臭氧通入完毕后,继续反应0~40分钟,反应过程中持续进行搅拌。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理方法,其特征在于:该处理方法在处理装置中进行;处理装置包括反应池、废水进水管(1)、稀释水管(2)和臭氧进气管(5);所述反应池的顶部设置有废水进水管(1)、稀释水管(2)、pH调节口(3)和排水口(6);pH调节口(3)与酸溶液存储罐通过液泵连接;臭氧进气管(5)设置在反应池的底部,且设置有多个曝气孔;臭氧进气管(5)与臭氧发生器通过可调气泵连接。
9.根据权利要求8所述的一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理方法,其特征在于:所述的废水进水管(1)和排水口(6)分别位于反应池的相反端。
10.根据权利要求8所述的一种叠氮化钠起爆药生产废水安全处理方法,其特征在于:所述反应池的中部设置有搅拌装置;搅拌装置通过桨叶搅动反应池中的废水。
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