炸药废水处理技术综述
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1火炸药废水特性火炸药是一种重要的含能材料,具有能量密度高、瞬间功率大等优点,能够形成一定的机械破坏效应和抛掷效应,广泛应用于国防军事和民用建设生产中。
目前世界上最主要的火炸药有TNT(2,4,6-三硝基甲苯)、RDX(1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷,又称黑索金)、HMX(1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷,又称奥克托今),其中TNT应用最广、产量最高。
在合成、加工以及废弃弹药销毁过程中产生大量污染物,其中废水的排放量最大,约占各种污染物的75%以上[1]。
火炸药工业排放的废水主要包括TNT、RDX、HMX 部分生产原料,如NC(硝化纤维素)、NG(硝化甘油)、NGu(硝基胍)等[2]。
这些物质以及它们在环境迁移转化过程中的产物均有毒,属于“三致”污染物。
TNT可通过皮肤或呼吸作用被人和哺乳动物吸收,造成急性和慢性中毒,损害肝脏、肾、眼睛等器官,严重时危及生命;常温下,TNT在水中的溶解度为130mg/L,微量溶于水就会对水生动植物产生极大的危害。
RDX可对人体中枢神经系统造成危害。
因火炸药工业废水含有上述有毒物质,美国环保署1979年起就将其划分为第一类危害物质。
我国也针对该工业制订了严格的一级废水排放标准,分别为:SS70mg/L,COD Cr100mg/L,BOD5 30mg/L,TNT2.0mg/L,RDX1.0mg/L[3]。
2火炸药废水治理研究现状火炸药废水成分复杂、毒性强,排放量大,若不经处理直接排放,轻则污染土壤和水体,重则威胁动植物生存环境。
目前,对火炸药废水降解机理的探究已成为一项重要课题,探索成本低、处理效率高、二次污染小的火炸药废水处理工艺成为该领域的主要研究方向。
近年来,国内外火炸药废水处理方法可分为物理法、化学法、生物法及组合方法。
2.1物理法物理法因其具有回收率高、耗能低、净化效率高等优点被广泛运用于火炸药废水治理中。
2.1.1混凝沉淀法混凝沉淀法是将废水中的TNT、RDX等与大火炸药废水处理方法综述钱江枰1,杜静2(1.浙江省天正设计工程有限公司,浙江杭州310012;2.浙江省化工研究院有限公司,浙江杭州310023)摘要:火炸药废水因浓度高、毒性强、排放量大等特性成为目前亟待解决的环境问题之一。
第11卷 第3期2003年9月 含 能 材 料ENERGETIC MATERIALS Vol .11,No .3September ,2003文章编号:1006-9941(2003)03-0166-04炸药废水处理的高级氧化技术吴耀国,焦 剑,赵大为,范晓东(西北工业大学化学工程系,陕西西安,710072)摘要:综述了高级氧化技术方法在炸药废水处理方面的应用研究进展。
从废水处理的效果及经济性等方面,对有关研究方法进行了分析和对比。
结果表明高级氧化技术对炸药废水处理有一定的效果,其中H 2O 2+O 3法与Fento n 法更为有效,可在较短时间内将目标污染物氧化,但存在有副产物产生、效率不很高等问题。
关键词:环境化学;高级氧化技术;综述;炸药废水;TN T ;RDX ;HM X 中图分类号:X789 文献标识码:A收稿日期:2003-03-10;修回日期:2003-05-21基金项目:西北工业大学“英才计划”资助项目(2002)作者简介:吴耀国(1967-),男,博士(后)研究生,副教授,主要从事水环境科学与工程的教学与科研工作。
1 引 言炸药废水中含有的梯恩梯(TN T )、黑索今(RDX )及奥克托今(HMX )等污染物,主要来源于炸药及其制造所用原料及中间产物[1]。
这些污染物多有急性毒性,化学性质稳定,很难为一般微生物所降解。
因而,一般工程应用与研究中多采用活性炭吸附等物化技术[2~5],但存在工艺复杂、流程长、效率低、费用高等不足[2~5]。
目前,国内外在对有毒、难降解有机废水的处理中,越来越关注高级氧化技术(Advanced Ox i -dation Processes ,AOPs )的研究及应用[6~9]。
本文对高级氧化技术处理炸药废水的研究成果进行了综述,指出了应用中存在的问题,并结合废水水质特点及有关学科发展,提出了今后的研究方向。
2 高级氧化技术的概念及其特点1894年Fenton [10]发现Fe 2+和H 2O 2混合产生氢氧自由基(·OH )后,高级氧化技术开始引起人们的注意。
生化法处理炸药废水研究进展摘要:炸药工业由于所排生产废水中含地恩梯(DNT)、黑索今(RDX)等多种剧毒物质,污染物量虽不多,但若不采取适当措施可造成严重的局部环境污染。
采用吸附法、化学氧化、混凝沉淀、萃取、蒸发—焚烧等物化法处理,存在工艺流程较复杂、处理费用高等缺点,广泛应用受到限制。
炸药销毁废水成分更复杂,处理难度更大,其处理刚提上日程,有关研究进行得很少。
针对于此,生化法处理炸药废水很具开发潜力。
值得注意的是,这些污染物绝大部分含硝基,一般认为难以生物降解甚至不可生物降解,这对生化法处理此类废水提出了严峻挑战。
关键词:生化法炸药废水炸药工业由于所排生产废水中含地恩梯(DNT)、黑索今(RDX)等多种剧毒物质,污染物量虽不多,但若不采取适当措施可造成严重的局部环境污染。
TNT 工业水污染物一级排放标准规定,当水体稀释倍数≥10,总硝基化合物(以2,4-DNT和α-T NT计)容许排放浓度为5.0mg/L;当稀释倍数<10,容许排放浓度仅为0.5mg/L。
黑索今废水一级排放标准规定,黑索今浓度≤1.50mg/L。
采用吸附法、化学氧化、混凝沉淀、萃取、蒸发—焚烧等物化法处理,存在工艺流程较复杂、处理费用高等缺点,广泛应用受到限制。
炸药销毁废水成分更复杂,处理难度更大,其处理刚提上日程,有关研究进行得很少。
针对于此,生化法处理炸药废水很具开发潜力。
值得注意的是,这些污染物绝大部分含硝基,一般认为难以生物降解甚至不可生物降解,这对生化法处理此类废水提出了严峻挑战。
1 废水成分目前世界上最主要的三种炸药是TNT(2,4,6-三硝基甲苯)、RDX(1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷,又称环三亚甲基三硝胺,黑索今)、HMX(1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷,又称环四亚甲基四硝胺,奥克托今),其中以TNT产量最高。
因此,炸药生产废水中的主要污染物是TNT、RDX、HMX以及制造TNT的中间产物(如SEX、TAX),另外可能含有部分原料:如NC(硝化纤维素)、NG(硝化甘油)、NGu(硝基胍)。
火炸药废水处理研究进展李家国发布时间:2021-10-13T04:51:15.084Z 来源:《防护工程》2021年19期作者:李家国刘雷[导读] 在新型炸药研制、批量生产甚至废旧弹药的销毁时,都会生成大量的有毒有害炸药废水,环境污染同时对人体健康造成伤害。
目前,我国火炸药废水的处理方法主要为微生物降解法。
但由于硝基苯类炸药废水中COD含量可高达100000mg/L,且在化学稳定上与其他炸药废水相比,硝基苯类炸药废水具有更高的稳定性及生物毒性,限制微生物的生长繁殖从而使得单独使用微生物法处理炸药废水难以满足生产需要。
火炸药废水的处理是急需解决的问题。
目前,我国已开展火炸药废水处理研究。
李家国刘雷贵州天安科技有限公司贵州贵阳 550000摘要:在新型炸药研制、批量生产甚至废旧弹药的销毁时,都会生成大量的有毒有害炸药废水,环境污染同时对人体健康造成伤害。
目前,我国火炸药废水的处理方法主要为微生物降解法。
但由于硝基苯类炸药废水中COD含量可高达100000mg/L,且在化学稳定上与其他炸药废水相比,硝基苯类炸药废水具有更高的稳定性及生物毒性,限制微生物的生长繁殖从而使得单独使用微生物法处理炸药废水难以满足生产需要。
火炸药废水的处理是急需解决的问题。
目前,我国已开展火炸药废水处理研究。
关键词:火炸药废水;光催化;超临界氧化;环境安全引言火炸药作为一种重要的化学能源物质,因其具有能量密度高、瞬间功率大等特点,不仅广泛用于军事领域,而且在工农业的建设以及生产上也有着广泛的用途。
火炸药为有毒有害物质,不论是新型火炸药的合成与试制过程,还是定型火炸药的批量生产过程都会产生相应的火炸药废水污染物,其中含有大量的有毒有害物质,包括硝化甘油以及叠氮硝铵等污染物质,其含能高、爆炸性强、化学性质稳定,很难被一般微生物所降解,如果直接排入环境会严重的威胁生态平衡以及人类的健康和生存。
1火炸药废水处理方法 1.1微生物处理法通过微生物法处理炸药废水的优点在于操作简单、成本低,因此受到世界各国研究者的高度关注。
几种炸药废水处理工艺炸药废水中含有的梯恩梯、黑索今等污染物,主要来源于炸药及其制造所用原料及中间产物。
这些污染物绝大部分含硝基,都有急性毒性;化学性质稳定,污染物量虽不多,但若不采取适当措施可造成严重的局部环境污染。
查阅既有文献,现归纳出以下几种炸药废水处理工艺:1、物理吸附法步骤如下:a、将膨润土投加到KCL溶液中,搅拌0.5-2h,合成膨润土吸附剂;b、将膨润土吸附剂投加到含有硝基化合物的炸药废水中,膨润土吸附剂与含有硝基化合物的炸药废水的质量体积比为1:100~1:20000,搅拌0.5-2h,吸附去除废水中硝基化合物,经沉淀后,废水达标排放;c、沉淀后的污泥经脱水,用CaCl2溶液洗脱,回收硝基化合物和膨润土;d、回收的膨润土经多次循环使用后,与300~500℃温度下活化,再用于废水处理。
2、物化综合法a、格栅,废水首先经过粗、细两道格栅,截留大块的颗粒杂质、悬浮物和漂浮物,减少后续处理的难度。
b、pH调节池,将原水的pH值用酸或碱调至4.5~5之间。
c、调节池,用硫酸将废水的pH值进一步调节至2.5~3.5,同时投加双氧水约3~3.5L/m3,以氧化废水中的硫化物,经砂滤罐去除,保证后续催化氧化的顺利进行。
d、石英砂过滤罐进一步去除废水中细小的悬浮物,以减轻后续催化氧化反应负荷。
e、微电解反应器反应器内填装铁刨花、活性炭,两者形成原电池,对废水中有机物进行电解反应,尤其是对COD Cr、色度进行高效降解。
f、混凝沉淀池用NaOH溶液将废水的pH调制8~9左右,使铁炭床出水中Fe2+、Fe3+沉淀出来,投加浓度为0.5‰~1‰阴离子PAM0.8~1L/m3进行混凝反应,将水中悬浮杂质通过混合沉淀除去,从而大大降低了水中的COD Cr以及色度。
g、生化反应系统生化反应系统由水解酸化池、接触氧化池、斜管沉淀池组成。
h、集水池、活性炭滤罐斜管沉淀池出水自流入集水井、经过提升泵提升加压进入活性炭过滤罐。
高级氧化技术处理TNT废水的研究进展引言在军事和炸药生产领域,三硝基甲苯(TNT)是一种常见的爆炸物质。
TNT的生产和使用会产生大量废水,其中包含大量的有毒物质和难以降解的化合物。
这些废水对环境和人类健康造成严重威胁。
寻找一种高效、低成本的废水处理技术成为了一个迫切的课题。
高级氧化技术(AOPs)是一类广泛应用于废水处理的技术,其基本原理是将氧化剂引入废水中,产生高度活性的氧化剂自由基,通过与废水中的有机污染物发生氧化反应,将其转化为无害的物质。
本文将就高级氧化技术处理TNT废水的研究进展进行综述和分析,以期为相关领域的研究和工程实践提供参考。
一、UV/H2O2技术UV/H2O2技术是一种常用的高级氧化技术,其原理是通过紫外光照射废水中的过氧化氢(H2O2),产生羟基自由基,进而氧化分解废水中的有机物。
研究表明,UV/H2O2技术对TNT废水具有一定的处理效果,但是存在反应速率慢、需求大量紫外光的缺点。
一些研究者提出了改进方案,如利用可见光催化剂代替紫外光、结合其他氧化剂等方式,以提高UV/H2O2技术的效率。
二、Fenton氧化技术Fenton氧化技术是利用Fe2+和H2O2生成的羟基自由基进行氧化反应的一种高级氧化技术。
该技术对TNT废水中的有机物有较好的氧化效果,且反应条件温和、操作简单。
Fenton氧化技术也存在着Fe2+回收困难、产生大量沉淀物等问题,限制了其在工程实践中的应用。
三、光催化氧化技术光催化氧化技术利用光催化剂在光照条件下产生的活性自由基进行氧化反应,对TNT废水中的有机物也具有较好的处理效果。
在光催化技术中,TiO2是一种常用的光催化剂,其在紫外光照射下能产生大量的羟基自由基,对TNT废水有较好的降解效果。
光催化氧化技术也存在着光照条件限制、光催化剂回收困难等问题。
四、非热等离子体技术非热等离子体技术是一种新型的高级氧化技术,通过产生非热等离子体,在等离子体和废水接触的过程中产生大量的活性自由基,对废水中的有机物进行氧化反应。
·264· 2015年7期自然科学节能环保炸药制造过程高COD废水的处理胡建建陈涛李普瑞张红武王彬常佩王晓川兰英熊存良西安近代化学研究所,陕西西安710065摘要:废水处理(wastewatertreatmentmethods)就是利用物理、化学和生物的方法对废水进行处理,使废水净化,减少污染,以至达到废水回收、复用,充分利用水资源。
关键词:炸药;COD废水;废水处理中图分类号:X792文献标识码:A 文章编号:1671-5578(2015)07-0264-011 废水的种类几种典型的高浓度有机废水,如焦化废水、造纸废水、制药废水、纺织废水、印染废水、石油/化工废水、垃圾渗滤液等,而炸药制造过程中产生的废水就属于化工废水,其主要生产工段的出水cod浓度一般均在3000~5000mg/L以上,有的工段出水甚至超过10000mg/L,即使是各工段的混合水,一般也均在2000mg/L以上。
2 传统处理方法高浓度cod废水的传统处理方法主要有生化法、吸附法、氧化-吸附法、焚烧法等。
(1)其实关于cod的污水处理方法就那么几种,只是在处理的过程中个人对处理方法的理解不同、运用不同,所产生的结果就不一样。
污水处理当中用到的净水剂不同,效果更是千差万别。
(2)我们所采用的污水处理工艺是:在全部的经过预处理之后,我们采用高效复合净水剂和泥水分离一体机设备,对处理后cod仍未达标的废水进行应急处理,可有效去除污水中cod,降低污水色度。
3 使用高效复合净水剂处理高COD废水3.1 简介高效复合净水剂cod型是北京科益创新环境技术有限公司和北京大学环境工程研究所联合开发的专门针对高浓度cod污(废)水进行处理的新型净水药剂。
该净水剂中无机组分和有机组分以共价键结合,具有良好的稳定性,不仅能去除水中胶体颗粒物、磷、氟、砷等,还可以高效去除传统絮凝剂难以去除的分子量小于500的溶解性污染物。
该净水剂最佳投药范围较宽,除浊脱色效果良好,可广泛应用于给水净化、炸药制造废水处理中的除浊、脱色、固液分离等过程,尤其对高浓度cod污(废)水具有很强的净化作用。
几种炸药废水处理工艺炸药废水中含有的梯恩梯、黑索今等污染物,主要来源于炸药及其制造所用原料及中间产物。
这些污染物绝大部分含硝基,都有急性毒性;化学性质稳定,污染物量虽不多,但若不采取适当措施可造成严重的局部环境污染。
查阅既有文献,现归纳出以下几种炸药废水处理工艺:1、物理吸附法步骤如下:a、将膨润土投加到KCL溶液中,搅拌0.5-2h,合成膨润土吸附剂;b、将膨润土吸附剂投加到含有硝基化合物的炸药废水中,膨润土吸附剂与含有硝基化合物的炸药废水的质量体积比为1:100~1:20000,搅拌0.5-2h,吸附去除废水中硝基化合物,经沉淀后,废水达标排放;c、沉淀后的污泥经脱水,用CaCl2溶液洗脱,回收硝基化合物和膨润土;d、回收的膨润土经多次循环使用后,与300~500℃温度下活化,再用于废水处理。
2、物化综合法a、格栅,废水首先经过粗、细两道格栅,截留大块的颗粒杂质、悬浮物和漂浮物,减少后续处理的难度。
b、pH调节池,将原水的pH值用酸或碱调至4.5~5之间。
c、调节池,用硫酸将废水的pH值进一步调节至2.5~3.5,同时投加双氧水约3~3.5L/m3,以氧化废水中的硫化物,经砂滤罐去除,保证后续催化氧化的顺利进行。
d、石英砂过滤罐进一步去除废水中细小的悬浮物,以减轻后续催化氧化反应负荷。
e、微电解反应器反应器内填装铁刨花、活性炭,两者形成原电池,对废水中有机物进行电解反应,尤其是对COD Cr、色度进行高效降解。
f、混凝沉淀池用NaOH溶液将废水的pH调制8~9左右,使铁炭床出水中Fe2+、Fe3+沉淀出来,投加浓度为0.5‰~1‰阴离子PAM0.8~1L/m3进行混凝反应,将水中悬浮杂质通过混合沉淀除去,从而大大降低了水中的COD Cr以及色度。
g、生化反应系统生化反应系统由水解酸化池、接触氧化池、斜管沉淀池组成。
h、集水池、活性炭滤罐斜管沉淀池出水自流入集水井、经过提升泵提升加压进入活性炭过滤罐。
焚烧法用于炸药废水处理焚烧法主要用于高浓度有机废水的处理,其实质是对废水进行高温空气氧化,使有机物转化为无害的H2O、CO2等小分子。
焚烧法一般用于高浓度有机废水的处理,一般要求大于100g/L,且需要蒸发浓缩设施以及焚烧炉,污染物经焚烧处理后可转化为无害的二氧化碳和水,实际是利用高温进行有机物的深度氧化。
当含酚废水中除酚外,还含有多种其他高浓度有机污染物、组成复杂,使酚的回收困难或不经济时,可考虑采用焚烧法进行高温燃烧氧化,实现无害化。
但是由于实际废水组成复杂,焚烧后可能产生有毒气体,导致二次污染。
配备废热回收和二次污染控制装置的先进焚烧系统,可降低能耗和消除二次污染,有利于该技术的推广应用。
热值较低的废水由于和燃物比例小,不足以维持焚烧温度所以往往要先浓缩(如用蒸发和蒸馏法)再焚烧或领先辅助燃料进行焚烧。
废液中有机物的质量分数一般在10%以上或CODCR>300g/L时,用焚烧法处理比用其他方法有利。
国外使用焚烧法较多,在国际上焚烧技术排领先位置的有欧洲的芬兰、德国等几个国家,在美洲有加拿大、美国和亚洲的日本。
我国尽管起步较迟,但在国内建有代表性、成功的焚烧处理项目据资料统计有板有38项样板工程。
在国内众多的焚烧装置介绍资料中发现有几个共性特点:凡是焚烧高浓度有机废液、有机废气或混烧废液、废气的焚烧炉型极大多数采用立式炉。
这与焚烧的介质是液体特别有关系。
尤其是有机废液焚烧介质的化学组分与焚烧工况有直接的关系。
由于化学工业生产中产生的废液种类极其繁多,按其化学组成可以分列为三类:1不含卤素有机废液,这类废液中的有机化合物仅含有C、H、O,有时还含有S。
这类有机废液含水率低,自身可自燃,(如废弃的有机溶剂),燃烧产物为CO2、H2O和SO2,燃烧产生的热量可以通过余热回收。
2含卤素有机废液,有机化合物包括CCL4、氯乙烯、溴甲烷等。
这类废液的热值取决于卤素的含量,焚烧处理时根据卤素的含量、热值来取决是否需要添加辅助燃料。
火炸药废水处理研究摘要火炸药废水中含有大量有毒有害物质,如果直接排放会造成严重的环境污染,因此,火炸药废水是国家重点整治的污染源。
介绍了几种主要的火炸药废水处理技术,讨论各种不同方法的优缺点和目前这类方法存在的问题和解决途径。
关键词火炸药,废水处理,光催化,环境保护火炸药作为一种重要的化学能源物质,因其具有能量密度高、瞬间功率大等特点,不仅广泛用于军事领域,而且在工农业的建设以及生产上也有着广泛的用途。
火炸药为有毒有害物质,不论是新型火炸药的合成与试制过程,还是定型火炸药的批量生产过程都会产生相应的火炸药废水污染物,其中含有大量的有毒有害物质,包括硝化甘油以及叠氮硝铵等污染物质,其含能高、爆炸性强、化学性质稳定,很难被一般微生物所降解,如果直接排入环境会严重的威胁生态平衡以及人类的健康和生存[1]。
在过去的火炸药生产及使用过程中,许多国际及地区遭受到火炸药工业废水污染造成巨大损失。
就在第一次世界大战期间,梯恩梯TNT生产以及装药过程中,中毒人数达2.4万人左右,死亡数百人。
所以对火炸药废水进行有效的处理是军民各界必须重点考虑的问题之一,也是火炸药生产与应用的必要前提之一[2]。
20世纪以来,世界上应用与研究最为广泛的火炸药物质主要有梯恩梯TNT、地恩梯DNT、黑索金RDX、奥克托今HMX和CL-20等。
现阶段,火炸药废水根据所用的火炸药原料的不同可以分为TNT生产废水、TNT包装装药废水、RDX废水、HMX废水、太安废水、DNT废水以及混和火炸药废水等,其主要成分如表1所示。
本研究就近些年国内外火炸药废水处理的现状进行综述,为今后火炸药废水的处理提供一定参考。
1火炸药废水处理方法1.1物理方法火炸药废水的物理处理方法主要有物理吸附法、焚烧法、萃取法、蒸发法膜分离法以及反渗透法。
1.1.1物理吸附法该方法原理是利用多孔性物质,例如活性炭、黄油煤、分子筛以及吸附树脂等吸附性材料将火炸药废水中的有毒物质吸附到材料表面,并将吸附材料与废水进行分离从而实现去除废水中的有毒物质[6-8]。
炸药废水处理技术综述炸药废水中主要含有TNT(2,4,6-三硝基甲苯)、RDX(1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷,又称环三亚甲基三硝胺,黑索今)、HMX(1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷,又称环四亚甲基四硝胺,奥克托今)三种主要有毒有害物质及其生产过程产物。
主要来源于炸药及其制造所用原料及中间产物。
这些污染物多有急性毒性,化学性质稳定,很难为一般微生物所降解,另外还具有爆炸性能。
目前国内外处理炸药废水的方法主要有以下几类:一、物理法利用活性炭、合成树脂等多孔性物质的吸附作用来去除TNT,它是目前处理TNT废水最为有效的物理方法。
但是热分解被吸附TNT会有爆炸危险,饱和炭再生则疏松、易碎。
萃取法是利用物质在不同溶剂中的溶解度不同来处理污水的,但萃取法对高浓度硝基苯处理较难彻底。
另外,其他物理法还有蒸发法、反渗透法、膜分离法等。
二、化学法(1)Fenton法及类Fenton法Fenton法及类Fenton法的实质是利用Fe2+或紫外光、氧气等与H202之间发生链式反应,催化生成·OH,利用·OH氧化分解炸药废水中的污染物。
紫外辐射可以分解废水中RDX、TNT、硝胺类等。
但该过程中可产生大量副产物,溶液的化学好氧量(COD)还比较高,而且其中污染物种类及其毒性还难以估计,并且工艺处理效率低。
(2)臭氧法及组合处理方法臭氧的氧化能力在天然元素中仅次于氟,理论上讲,对TNT、RDX等具有一定的氧化能力。
实验结果证实臭氧氧化处理炸药废水,反应速度快,可有效降解TNT。
但是研究发现,此法耗电量大、成本较高并且仅用臭氧法不容易满足废水排放的有关标准,而且臭氧气体有毒,利用率不高。
利用紫外光助臭氧氧化法可以处理炸药废水,但紫外线(UV)仅在反应初期作用显著,此法COD降解率低,且TNT降解率低。
(3)半导体光催化法半导体光催化法基本原理是,Ti02、ZnO、CdS等半导体材料受到能量大于其禁带的光照射时,发生电子跃迁,在半导体材料的表面形成电子空穴对。
2007,16(1) 福建分析测试 Fu ji an A nalysis&T esti ng综述与进展炸药废水处理技术研究概述张 婷(宁德市环境保护科学研究所, 福建 宁德 352100)摘 要:炸药废水含有多种毒性物质,对环境造成严重的局部污染,威胁人类的健康与生存。
本文介绍了炸药废水的处理方法,包括化学处理方法、物理处理方法和生化处理方法,并对今后的研究发展作出展望。
关键词:炸药废水;物理法;化学法;生化法;研究展望中图分类号:X789 文献标识码:A 文章编号:1009-8143(2007)01-0067-04Co m prehensive Treat m ent ofW astewater of Explosive P roductionZhang T i ng(Instit ute o f Env i ronm enta l Sc i ences of N i ngde,N i ngde,Fuji an352100,Ch i na)A bstrac t:So m e t ox ic substances a re conta i ned i n wastewa ter o f expl o si ve production,apply i ng ser i ous i m pact to the env-iron m ent and t h reatening the human be i ngs'hea lth and ex istence.T he trea t m en t techno l og ies w ere su mma rized,wh ich i n-c l ude che m i ca l treat m ent,phy si ca l treat m ent and bioche m istry treat ment.The trend w as a l so d iscussed.K ey word s:waste water of expl osi ve production;che m i cal treat men;t phyche m i cal treat m ent;l bi oche m i stry treat men;t study trend目前世界上最主要的三种炸药是TNT(2,4,6 -三硝基甲苯)、RDX(1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷,又称环三亚甲基三硝胺,黑索今)、HMX(1,3,5,7-四硝基-,l3,5,7-四氮杂环辛烷,又称环四亚甲基四硝胺,奥克托今),其中以TNT产量最高。
*收稿日期:2007-03-21作者简介:田涛,硕士研究生,从事火炸药废水生物处理研究;辛宝平(通讯作者),副教授,从事环境微生物学研究。
基金项目:火炸药青年创新基金项目;辽宁庆阳特种化工有限公司合作基金项目文章编号:1009-6094(2007)05-0060-05火炸药废水处理技术综述*田 涛1,辛宝平1,李玉平1,牟敬海2,焦宏春2(1北京理工大学化工与环境学院,北京100081;2辽宁庆阳特种化工有限公司,辽宁辽阳111002)摘 要:火炸药废水问题已经成为世界性的环境污染问题。
火炸药废水的处理技术主要包括物理技术、化学技术、生物技术以及各类技术的综合应用。
根据国内外文献报道对各类技术进行了分类整理,分析了各类技术的优缺点及应用现状,推论出多种技术联合应用将是火炸药废水处理技术的发展趋势,并提出具体方案,为火炸药废水处理工艺的选择提供一定参考依据。
关键词:环境工程;火炸药;废水处理;TN T;RD X 中图分类号:X5文献标识码:A0 引 言火炸药是一类化学能源物质,主要用于军事目的。
20世纪以来,世界上应用最为广泛的火炸药物质主要有梯恩梯(TNT)、地恩梯(DNT)、黑索今(RDX)、奥克托今(HMX)等。
火炸药生产过程中产生各种废水,含有大量有毒有害物质,如排入环境,将严重威胁人类的健康和生存[1]。
研究发现,TNT 能影响中枢神经系统和肝脏,长期在火炸药厂工作的人甚至会引起死亡;RDX 剧毒,具有致癌性[1]。
国内外火炸药废水处理技术主要有焚烧、堆肥、化学氧化、活性炭吸附及生物处理。
近年来,各国科学家也在积极探索火炸药废水处理新技术,如家禽粪便渗滤液生物处理DNT [2],假单胞菌生物降解TNT [3],镍类催化剂降解火炸药物质[4],零价铁还原预处理RDX [5],盐析效应促进溶剂萃取硝基化合物[6]。
1 物理处理技术111 吸附法吸附法是利用多孔性物质如活性炭、吸附树脂等吸附废水中的污染物的方法,目前应用最为广泛的吸附剂是活性炭。
河南工业职业技术学院毕业论文论文题目:梯恩梯生产过程中废水处理技术题目:梯恩梯生产过程中废水处理技术班级:化工0901班姓名:李慧英指导教师:杨轶日期: 2011年12月18日目录摘要 (1)引言 (2)1、TNT的生产工艺 (3)1.1硝化过程——粗制TNT (3)1.2精制过程 (4)2、硝化废水处理技术 (5)2.1硝化过程废水来源 (5)2.1.1硝化过程废水处理的必要性 (6)2.1.2处理硝化用水注意事项 (6)2.1.3小结 (7)3、精制废水处理技术 (7)3.1精制过程废水处理的必要性 (7)3.2物理处理技术 (9)3.2.1焚烧法 (9)3.2.2吸附法 (11)3.2.3膜萃取法 (13)3.2.4小结 (13)3.3化学处理技术 (14)3.3.1化学中和法 (14)3.3.2小结 (15)结论与展望 (16)参考文献 (17)附表 (18)致谢 (19)摘要本文首先阐述了梯恩梯的生产流程:硝化过程及精制过程,其两阶段产生的废水对生物和环境均有毒害作用,从而提出了梯恩梯生产过程中相对应废水的处理技术。
废水处理技术大体可分为生物净化法、物理处理技术、化学处理技术。
实际生活中常用废水处理方法是物理技术处理,如蒸发法、吸附法、焚烧法、萃取法、反渗透法和膜分离法等(重点:焚烧法、吸附法、萃取法),梯恩梯生产过程的硝化过程产生的黄水主要成分为废酸,常用循环处理法对其进行处理;精制过程中产生的废水俗称红水,主要成分为二硝基甲苯磺酸钠、硫酸钠、亚硝酸钠、亚硫酸钠,常用焚烧法处理;梯恩梯生产完毕后清洗设备的废水俗称粉红水,主要成分为梯恩梯废药,常用吸附法处理;另外还可用化学处理技术对废水进行处理,如化学中和法、化学沉淀法、化学还原法和化学氧化法,就化学处理技术,这里重点论述了化学中和法。
关键词:梯恩梯生产流程物理处理法化学中和法引言火炸药工业是工业生产中重要的污染源之一,长期以来如何处理兵工厂梯恩梯废水一直是人们所关注的问题,对火炸药组成的早期毒性测定表明,梯恩梯毒性一般是其他化合物的20~50倍,伴随着梯恩梯的生产装卸和难积大范围的水被污染,粉红色的沉积物通常含有高浓度的硝基化合物,毒性很大,易污染水源。
火炸药工业废水处理技术研究进展刘渝游青王晓川(中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621900)摘要根据处理工艺原理的不同,综述了目前主要的火炸药工业废水处理技术,并对各种方法的特点和应用状况进行了较为详细的分析和对比,指出减少污染排放和清洁生产是减少火炸药废水污染的根本途径。
关键词火炸药废水TNT RDXDevelopment of Treatment for Wastewater Contaminated by Powder and ExplosivesLIU Yu Y OU Qing WANG Xiao-chuan(Institute of Chemical Mate rial,China Acade my o f Enginee ring Physic s(CAEP)Mianyang,Sic huan621900)Abstract Thi s paper s ums up and expounds various techniques used for wastewater of po wder and explosives and conducts detailed analysis and comparis ons on the features and applications of each techniuqes,finding out that reduci ng polluti on dis charge and clean production is an essential way to reduce po wder and explosives water poll ution.Keywords explosives was te water TNT RDX火炸药工业排放的污染物中,炸药废水的排放量是最大的,大约占了各种污染物的75%以上。
炸药废水中主要含有梯恩梯(TNT)、黑索金(RDX)及奥克托金(HMX)等污染物,主要来源于炸药及其制造所用原料及中间产物[1]。
炸药废水处理技术综述
炸药废水中主要含有TNT(2,4,6-三硝基甲苯)、RDX(1,3,5-三硝基-1,3,5-三氮杂环己烷,又称环三亚甲基三硝胺,黑索今)、HMX(1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷,又称环四亚甲基四硝胺,奥克托今)三种主要有毒有害物质及其生产过程产物。
主要来源于炸药及其制造所用原料及中间产物。
这些污染物多有急性毒性,化学性质稳定,很难为一般微生物所降解,另外还具有爆炸性能。
目前国内外处理炸药废水的方法主要有以下几类:
一、物理法
利用活性炭、合成树脂等多孔性物质的吸附作用来去除TNT,它是目前处理TNT废水最为有效的物理方法。
但是热分解被吸附TNT会有爆炸危险,饱和炭再生则疏松、易碎。
萃取法是利用物质在不同溶剂中的溶解度不同来处理污水的,但萃取法对高浓度硝基苯处理较难彻底。
另外,其他物理法还有蒸发法、反渗透法、膜分离法等。
二、化学法
(1)Fenton法及类Fenton法
Fenton法及类Fenton法的实质是利用Fe2+或紫外光、氧气等与H202之间发生链式反应,催化生成·OH,利用·OH
氧化分解炸药废水中的污染物。
紫外辐射可以分解废水中RDX、TNT、硝胺类等。
但该过程中可产生大量副产物,溶液的化学好氧量(COD)还比较高,而且其中污染物种类及其毒性还难以估计,并且工艺处理效率低。
(2)臭氧法及组合处理方法
臭氧的氧化能力在天然元素中仅次于氟,理论上讲,对TNT、RDX等具有一定的氧化能力。
实验结果证实臭氧氧化处理炸药废水,反应速度快,可有效降解TNT。
但是研究发现,此法耗电量大、成本较高并且仅用臭氧法不容易满足废水排放的有关标准,而且臭氧气体有毒,利用率不高。
利用紫外光助臭氧氧化法可以处理炸药废水,但紫外线(UV)仅在反应初期作用显著,此法COD降解率低,且TNT降解率低。
(3)半导体光催化法
半导体光催化法基本原理是,Ti02、ZnO、CdS等半导体材料受到能量大于其禁带的光照射时,发生电子跃迁,在半导体材料的表面形成电子空穴对。
半导体粒子表面空穴可以吸附水分子或氢氧根离子产生具有强氧化能力的·OH,将吸附于颗粒表面的有机物氧化。
根据半导体在反应器中的存在形式,该法有悬浮式与固定膜式两种类型。
半导体光催化法可以降解TNT废水,但是降解速率低、中间产物多、水体的COD降低不显著。
(4)液中放电法
液中放电法是利用浸于水中的高电压(30kV---50kV)、大电流(数10kA)的脉冲放电产生的高温等离子体及冲击波作用于有机物,使有机物分解为C02,H20等小分子,从而使废水无害化。
此技术可以用来处理含TNT废水,发现电极距离、电容储能等因素对降解效率颇有影响,但是这个方法降解率低、耗能大。
(5)超声波空化氧化
超声波空化氧化反应机理是利用声波辐射液体使液体形成高能空化气泡,该气泡可将进入其内的水及有机污物热分解,而将其外表层的水形成超临界水,超声波便通过H20分解形成的·OH氧化进行废水处理。
此法处理炸药废水,反应终产物是短链有机酸,C02和无机离子。
(6)超临界水氧化法
温度高于375℃,压力为2.21×107Pa时的气液临界状态的水为超临界水,是有机组分的良好溶剂,在O2或H2O2存在的条件下可迅速降解TNT、RDX和HMX等。
采用超临界水氧化作用(SCWO)处理TNT污染废水,结果表明,SCWO 能够在氧气存在的情况下有效地分解TNT,反应的温度、压力、停留时间和过氧量是主要的控制因素。
TNT的分解随着温度和停留时间的增加而加快。
超临界水氧化降解TNT的机理是由于超临界水对有机物和氧气都有极好的溶解,TNT
的氧化可以在富氧的均一相中进行,反应不会因相间转移而受限制。
同时,超临界水为非极性溶剂,而高温和充足的氧气环境易于引发自由基,可以认为TNT在超临界水中的氧化降解反应主要是自由基反应,其中自由基可以是O2进攻TNT中较弱的C-H键产生,也可以是02和超临界水的相互作用产生。
直链开环产物在富氧环境中继续分解,直至生成最终产物CO2和H20。
超临界水氧化法处理炸药废水不易造成二次污染,但对设备的要求相对较高,成本较大,不易工业化。
(7)三维电极法
电化学反应是一种在电极表面上进行的非均相反应,反应物必须达到界面才能参与反应,因此,增大电极表面积以促进反应物的迁移,是提高反应速率的有效方法。
张国珍等采用三维电解氧化法对高浓度TNT炸药废水进行了降解,即在室温条件下,置废水于电解槽中,以不锈钢和石墨分别作为阳极和阴极,以活性炭颗粒为填充粒子,醋酸纤维素颗粒为绝缘粒子,设置极板间距和面积,依次以电压、pH值、绝缘粒子与活性炭粒子的质量比及反应时间为影响因素进行单因素电解试验,在最佳条件下,TNT和COD的去除率分别为93%和78%。
该法能提高TNT去除率,其机理为在阴、阳两极填充了活性炭颗粒和绝缘粒子,构成粒子群电极,反应器中的活性炭由于具有很大的比表面积,对有机分子有
不同程度的吸附富集作用,这一点与单纯活性炭吸附有相同之处;同时它又是良导体,有效增大了电极的表面积,加快了溶液中带电粒子的迁移速度,从而有利于溶液中发生较快速的电解作用;再者,由于活性炭的结构不完全相同,表面凹凸不平,在棱角等尖端部位的电荷密度较大,可以产生局部性高电位,形成很多活性点。
(8)铁碳微电解法
铁碳微电解工艺的电解材料一般采用铸铁屑和活性炭或者焦炭,当材料浸没在废水中时,发生内部和外部两方面的电解反应。
电极反应生成的产物具有很高的活性,能够与废水中多种组分发生氧化还原反应,许多难以生物降解和有毒的物质都能够被有效地降解。
同时,金属铁能够和废水中金属活动顺序排在铁之后的重金属离子发生置换反应。
经铁碳微电解处理后的废水中含有大量的Fe2+,将废水调至中性并曝气,则生成絮凝性极强的Fe(OH)3,能够有效吸附废水中的悬浮物及重金属离子Cr3+,其吸附性能远远高于一般的Fe(OH)3絮凝剂,铁碳微电解就是通过以上各种作用达到去除水中污染物目的的。
(9)焚烧法
焚烧法是将炸药废水与重油在焚烧炉中混合燃烧而去除TNT,是处理TNT红水最简单的方法。
此法简单易行,但耗费较高且存在安全、焚烧炉的使用寿命、尾气净化、炉
渣处理等问题。
三、生化法
生化法是利用生物的新陈代谢作用对废水中的污染物进行转化和稳定,使之无害化的处理方法。
可用于TNT废水处理的主要有几类:活性污泥法,此法是最为常用的一种生化法,但存在基建投资和占地面积过大,运转管理复杂等缺点。
静置生化法对降解TNT比较有效,但是降解时间长,适用于低浓度的炸药废水。
氧化塘法与天然水体的自净过程很相近,污水在塘内经长时间缓慢流动和停留,通过微生物的代谢活动使有机物降解,污水得到净化。
此外,还有厌氧生化法、白腐真菌法、生物膜法、生物转盘法等。
目前,随着国家对生态环境和人类健康的重视,如何研究或建立一种工艺简单、处理效果好、运行安全、成本低廉的炸药污水处理方法是广大科研人员面临的重大挑战。
但是无论何种新型处理技术,都必须要能够解决炸药污水中的二次污染问题,即在迅速降解TNT等的同时,还要能去除其中间产物等有害物质。
可见,仅仅使用单一的某种处理技术是不能满足需要的,可以预见在不久的将来,多种污水处理技术的联合将成为炸药污水处理工艺的发展方向。
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