申请日2011.09.23
公开(公告)日2013.04.03
IPC分类号C02F1/72; C02F9/06
摘要
本发明涉及一种火工药剂生产废水处理工艺，特别是一种环保的火工药剂生产过程中针对废水预处理和硝基酚类废水的关键处理工艺。本工艺原理清晰、完备，处理系统能连续稳定运行，不产生二次污染。处理效果COD<100mg/l，硝基酚<1mg/l，色度几乎为零，硫化物检测不出;处理出水可以直接回用于生产或绿化，对于水资源紧张的地区有重大意义，但处理废水的药剂成本仅约40元/吨废水。
权利要求书
1.火工药剂生产废水处理工艺，其特征在于：具体 处理工艺步骤为：
(1)调节池废水经泵定量送至还原池调节PH为酸性后加入还原剂;
(2)经步骤(1)处理后的废水进入反应池1，在此加入有机助凝剂;
(3)经步骤(2)处理后的废水自流入沉淀池1进行固液分离;
(4)经步骤(3)处理后的上清液进入三相流化氧化床，三相流化氧 化床中部填充含碳铁屑和泡沫塑料粒，填料下部设有布气系统为废水 提供氧化所需的氧和三相流化所需的动力，废水在三相流化床内停留 时间为2～3小时;
(5)经步骤(4)处理后的废水进入电致三维三相流化氧化床，电致 三维三相流化氧化床内设置有电极板，电极板均接有电源，电极板间 填充颗粒催化剂，电极板和颗粒催化剂下部设有布气系为废水提供氧 化所需的氧和三相流化所需的动力;
(6)经步骤(5)处理后的废水自流入反应池2调PH为碱性并加入 助凝剂后经泵送入板框压滤机进行固液分离;
(7)经步骤(6)处理后的滤液在反应池3调节PH为酸性后进入电 费通反应塔，同时在塔内加入H2O2和催化剂R，电费通反应塔塔内设 有电极板，电极板均接有电源，反应塔底部设有布气系统提供氧气， 废水在电费通反应塔内停留时间为6～8小时;
(8)经步骤(7)处理后的废水在反应池4调节PH至碱性并加入助 凝剂后在沉淀池2进行混凝沉淀，上清液进入清水池，一部分回用于 生产，其它达标排放。
2.根据权利要求1所述火工药剂生产废水处理工艺， 其特征在于：所述步骤(1)中PH值小于等于2。
3.根据权利要求1所述火工药剂生产废水处理工艺， 其特征在于：所述步骤(2)中有机助凝剂为PAM。
4.根据权利要求1所述火工药剂生产废水处理工艺， 其特征在于：所述步骤(4)中含碳铁屑与泡沫塑料粒的体积比为2∶1， 含碳铁屑和塑料的粒径为2～3mm，气水比为5∶1。
5.根据权利要求1所述火工药剂生产废水处理工艺， 其特征在于：所述步骤(5)中电极板为经特殊加工的A3钢板，电极 板间距为25cm～30cm，接入电压为5～10V，电流为30～35A，颗粒 催化剂为3mm的活性炭，气水比为3∶1。
6.根据权利要求1所述火工药剂生产废水处理工艺， 其特征在于：所述步骤(6)中调PH值为8～9，加入的助凝剂为PAM。
7.根据权利要求1所述火工药剂生产废水处理工艺， 其特征在于：所述步骤(7)中调PH值为4～5，R为以AI2O3为载体 的Ti、Ni、Mn、Fe中一种或几种氧化物，V水∶MH2O2∶∶MR=1000ml∶2～ 8g∶2～3g，电极板为经特殊钝化加工的A3钢板，电极板间距为 20cm～25cm，接入电压为10～12V，电流为25～30A，气水比为3∶1。
8.根据权利要求1所述火工药剂生产废水处理工艺， 其特征在于：所述步骤(8)中调PH值为8～9，加入的助凝剂为PAM。
说明书
火工药剂生产废水处理工艺
技术领域
本发明涉及一种火工药剂生产废水处理工艺，特别是一种环保的 火工药剂生产过程中针对废水预处理和硝基酚类废水的关键处理工 艺。
背景技术
火工药剂二硝基重氮酚、三硝基间苯二酚等生产过程中会产生大 量的废水，这类废水主要污染物是化学需氧量(COD)、色度、硝基 酚类，而硝基酚类含有苯环结构和硝基基团，化学稳定性极高且具有 毒性，完全不同于一般的有机废水。许多生产二硝基重氮酚、三硝基 间苯二酚等火工药剂企业长期以来为COD和硝基酚类不能达标排放 而困扰。
火工药剂生产废水一直是国内外污水处理面对的难题，因而也是 国内外近年来研究的热门课题。目前已进入生产性应用的方法有：活 性炭吸附法、电解法、锅炉蒸发法、臭氧氧化法、沉淀法，这些方法 都存以下问题：运行费用高或处理出水达不到《兵器工业水污染物排 放标准》(GB14470.2-2002)的要求。此外，人们还利用电、超声波、 紫外光或化学方法，在一定条件下，产生羟基自由基，使硝基酚类矿 化，变成无机盐。但是这些方法大多数处理试验阶段，尚未进入生产 性应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效的连续的火工药剂生产废水的处 理工艺，特别是针对该工艺过程中废水的预处理工艺、硝基酚类处理 工艺和整个废水处理工艺。
本发明的技术方案：
火工药剂生产废水处理工艺，是根据废水的特点，将各工序产生 的废水收集到调节池再进行处理，具体处理工艺步骤如下：
(1)调节池废水经泵定量送至还原池调节PH为酸性后加入还 原剂;
(2)经步骤(1)处理后的废水进入反应池1，在此加入有机助 凝剂;
(3)经步骤(2)处理后的废水自流入沉淀池1进行固液分离;
(4)经步骤(3)处理后的上清液进入三相流化氧化床，三相流 化氧化床中部填充含碳铁屑和泡沫塑料粒，填料下部设有 布气系统为废水提供氧化所需的氧和三相流化所需的动 力，废水在三相流化床内停留时间为2～3小时;
(5)经步骤(4)处理后的废水进入电致三维三相流化氧化床， 电致三维三相流化氧化床内设置有电极板，电极板均接有 电源，电极板间填充颗粒催化剂，电极板和颗粒催化剂下 部设有布气系为废水提供氧化所需的氧和三相流化所需的 动力;
(6)经步骤(5)处理后的废水自流入反应池2调PH为碱性并 加入助凝剂后经泵送入板框压滤机进行固液分离;
(7)经步骤(6)处理后的滤液在反应池3调节PH为酸性后进 入电费通反应塔，同时在塔内加入H2O2和催化剂R。电费 通反应塔塔内设有电极板，电极板均接有电源，反应塔底 部设有布气系统提供氧气，废水在电费通反应塔内停留时 间为6～8小时;
(8)经步骤(7)处理后的废水在反应池4调节PH至碱性并加 入助凝剂后在沉淀池2进行混凝沉淀，上清液进入清水池， 一部分回用于生产，其它达标排放。
所述步骤(1)中PH值小于等于2。
所述步骤(2)中有机助凝剂为PAM。
所述步骤(4)中含碳铁屑与泡沫塑料粒的体积比为2∶1，含碳 铁屑和塑料的粒径为2～3mm，气水比为5∶1。
所述步骤(5)中电极板为经特殊加工的A3钢板，电极板间距为 25cm～30cm，接入电压为5～10V，电流为30～35A，颗粒催化剂为 3mm的活性炭，气水比为3∶1。
所述步骤(6)中调PH值为8～9，加入的助凝剂为PAM。
所述步骤(7)中调PH值为4～5，R为以AI2O3为载体的Ti、Ni、 Mn、Fe中一种或几种氧化物，V水∶MH2O2∶∶MR=1000ml∶2～8g∶2～3g， 电极板为经特殊钝化加工的A3钢板，电极板间距为20cm～25cm， 接入电压为10～12V，电流为25～30A，气水比为3∶1。
所述步骤(8)中调PH值为8～9，加入的助凝剂为PAM。 火工药剂生产废水的处理工艺原理分析：
所述处理工艺步骤中，步骤(2)、(3)、(6)、(8)均为众所周 知的常规处理方法。
步骤(1)的工艺原理：在酸性条件下(PH值为小于等于2)，在 还原剂的作用下，废水中的部分污染物分子的极性将发生改变，由亲 水性分子变为疏水性分子，在水中的溶解度降低，并有细小的悬浮颗 粒生成，再加入助凝剂PAM，这些细小的悬浮颗粒将凝聚成大的矾花。
步骤(4)的工艺原理：三相流化氧化床是以原电池电化学反应 为基础，吸取了化工操作中的流化态技术，形成了一种高效的废水处 理装置。基本特征是以含碳铁屑、泡沫塑料颗粒等为载体，装置内的 填料与废水的污染物发生一系列的物理化学作用，此时会产生一种或 多种初生态的混凝剂及初生态的氧化剂，这样诸如混凝、吸附、催化 氧化分解、络合、置换等多种物理化学作用同时进行，使废水中的污 染物迅速去除。此外，废水和空气的混合液由下而上以一定的速度通 过填料层时使载体流化，实现了气-液-固三相充分接触，提高了处理 效率。
步骤(5)的工艺原理：电致三维三相流化氧化床是在电催化氧 化的基础上，吸取了化工操作的流化态技术，形成的一种处理高浓度 有机废水处理装置。其基本特征是在两个电极板之间填充颗粒活性 炭，活性炭与水中的Fe2+形成大量的原电池，具有微电解作用，在电 极板之间外加一个低压直流电压，使电极板之间的电场强度增加，电 能增大，外部提供的O2捕集外加电场提供的电子，形成氧自由基离 子，该离子经过一系列的链锁反应后生成H2O2，H2O2在外加电子和 金属离子的作用下，激发生成氧化性仅此于氟离子的羟基自由基，羟 基自由基使有机物分解、矿化。此外，废水和空气的混合液由下而上 以一定的速度通过填料层时使载体流化，实现了气-液-固三相充分接 触，提高了处理效率。
电致三维三相流化氧化床在整个反应过程中，外加电场只是起 “导火索”的作用，完全区别于电解法，电解法是污染物在阳极和阴 极发生氧化还原反应，转化为无害物质而被分离，因此电解法能耗非 常高。
步骤(7)的工艺原理：在低压静态电场能的作用下，在有H2O2和以AI2O3为载体的Ti、Ni、Mn、Fe中一种或几种氧化物催化条件下， 将发生自由基链反应，生成羟基自由基，使部分有机物生成二氧化碳 和水，使COD降解一部分，残余的有机物将会水解酸化。显然，这 是继前面第(5)步的深度催化氧化。
处理后出水可以直接部分回用于生产和排放。
本发明的有益效果
1、本工艺原理清晰、完备，处理系统能连续稳定运行，不产生 二次污染。
2、处理效果COD<100mg/l，硝基酚<1mg/l，色度几乎为零， 硫化物检测不出。
3、处理出水可以直接回用于生产或绿化，对于水资源紧张的地 区有重大意义，但处理废水的药剂成本仅约30元/吨废水。
