電化學(xué)法處理DDNP工業(yè)污水

陸海東

（貴州盤江民爆有限公司，貴州清鎮(zhèn) 551400）

電化學(xué)法處理DDNP工業(yè)污水

陸海東

（貴州盤江民爆有限公司，貴州清鎮(zhèn) 551400）

DDNP工業(yè)污水既含有爆炸性物質(zhì)，又含有毒性物質(zhì)，既有堿性又有強(qiáng)力的染色性，而且數(shù)量相當(dāng)大，每生產(chǎn)1kg產(chǎn)品，就會排出150～250kg的此類污水，這類污水處理不當(dāng)，不僅在污水所到之處留下爆炸或燃燒的潛在的危險，而且流散出去還會污染農(nóng)田，時間一長，污染源上千米的深井水也會受到污染。目前國內(nèi)外還沒有一個比較理想的處理此工業(yè)污水的方法，不是效果不佳（去除不徹底產(chǎn)生二次污染）就是處理費用太高。以下研究的這套電化學(xué)法，可以根本解決這一問題。

DDNP污水處理；爆炸性物質(zhì)；電凝機(jī)；COD

1 污水的由來和成分分析

起爆藥是雷管的核心，所以有人稱起爆藥是雷管的主裝藥，然而對起爆藥有很多嚴(yán)格的要求，到目前為止，在幾種雷管起爆藥中二硝基重氮酚［C6H2（N2O）2N2O］俗稱DDNP雷管起爆藥，是一種性能全面的起爆藥，再加上其原料是普通的化工產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝簡單，所以，從60年代以來，它就成了雷管起爆藥中的后起之秀，主打產(chǎn)品。但是，這種起爆藥也有兩個不足之處：一是假比重有波動，二是工藝產(chǎn)生污水量大，且不易治理，成本較高。在環(huán)保日益被重視的今天，這是個較為棘手的問題。

2 DDNP污水治理的方法

對于常規(guī)的生化法，由于受到地域及氣候等條件的影響效果不佳且投資非常大。對于常溫鍋爐蒸餾法，其處理成本更是高得驚人，而且因為要燃燒煤造成了二次污染。近年來，國外提出用電凝機(jī)直接擊破污水中的高分子團(tuán)的方法，也就是把多數(shù)有機(jī)物直接電解為無機(jī)物，終于使這一問題找到了缺口。根據(jù)這一理論基礎(chǔ)我廠做了大量的相關(guān)實驗，在逐步摸索中終于研制出了一套完整的處理DDNP污水的方法。此系統(tǒng)效果明顯，省電、快速、衛(wèi)生、不產(chǎn)生二次污染，特別對于除去色素及降解COD成效顯著。

以下來探討一下此套系統(tǒng)處理污水的原理和理論基礎(chǔ)，DDNP廢水處理工藝流程見圖1。

圖1 DDNP廢水處理工藝流程

2.1 電解氧化

電解中的氧化作用分為直接氧化和間接氧化。直接氧化，即污染物直接在陽極失去電子而發(fā)生氧化；間接氧化，是用自某些陽極反應(yīng)物（如Cl、OCl、O2、H2O2）等間接地破壞污染物，如除酚：氯離子在陽極被放電生成分子氯，然后電解生成次氯酸，再利用電極過程二次反應(yīng)生成的氯和次氯酸的氧化力將酚分解脫除。

2.2 電解還原反應(yīng)

陰極在特殊電源的作用下（特殊波形）將污水的自由電子激活，使污水中的金屬離子直接還原為單質(zhì)金屬。間接還原：陰極在特殊電源的作用下電解出氫，在高壓電場作用下最終形成流離氫去除污染物。流離氫是一種較強(qiáng)的還原劑。

2.3 電絮凝

可溶性陽極，例如鐵、鋁等陽極，在電源作用下失去電子后形成金屬離子Fe2+、AI3+與溶液中的OH-1形成金屬氫氧化物膠體等絮凝劑，吸附能力極強(qiáng)，將污水中的污染物質(zhì)吸附沉淀而除去。

2.4 電氣浮

當(dāng)電壓達(dá)到水電解電壓時，在陰極和陽極上分別析出氫氣和氧氣（2H2O→ O2+4H+4e，2HO+2e→H2↑+2OH）氣泡小，分散度高，作為載體粘附水中的懸浮物而上浮，容易將污水中雜質(zhì)去除。電氣浮還可以去除污水中的疏水性污染物。電解產(chǎn)生的氣泡粒徑很小，氫氣泡約為10～30μm，氧氣泡為20～60μm，而加壓溶氣氣浮直徑為100～150μm，機(jī)械攪拌時產(chǎn)生的氣泡直徑為800～1000μm。由此可見電解產(chǎn)生的氣泡捕獲雜質(zhì)微粒能力比后兩者高，出水水質(zhì)自然較好。此外，電解產(chǎn)生的氣泡在20℃時的平均密度為0.5g/L，而一般空氣泡的平均密度為1.2 g/L。可見前者的浮載能力比后者大一倍多。

2.5 電Fenton反應(yīng)

極板采用特殊的碳合金，使陰極產(chǎn)生更多的雙氧水。在酸性條件下與陽極析出的亞鐵離子產(chǎn)生Fenton反應(yīng)，生成強(qiáng)氧化性的自由羥基。無選擇的氧化污水電Fenton反應(yīng)過程如下所示：

電Fenton方法相對于傳統(tǒng)化學(xué)Fenton的優(yōu)勢：H2O2可以電解產(chǎn)生，省去了添加H2O2的麻煩，同時避免H2O2儲存與運輸中潛在的危險性，亞鐵離子可由陽極產(chǎn)生，由陰極再生無需額外添加鐵鹽。經(jīng)過電凝機(jī)作用后，污水離標(biāo)準(zhǔn)（GB8978—1996）尚有一段距離，我們又在國內(nèi)篩選了優(yōu)質(zhì)脫色絮凝劑，投放于電解污水中，效果不錯。使出水指標(biāo)大大接近了（GB8978—1996）標(biāo)準(zhǔn)。

絮凝工藝是加入易溶于水的一種兼脫色作用的絮凝劑，該物質(zhì)在水解過程中，有橋架、吸附性能。可進(jìn)一步除去水中一定的色度和COD成分，還可以除去一些鐵、錳、油脂等雜質(zhì)。

沉淀絮凝工藝后，上層較干凈的水到氣交換池中與特殊氣體氧化，改變水質(zhì)，從而達(dá)標(biāo)。下層沉淀物由泵抽至壓濾機(jī)，使固液分離（渣）。液體部分送至集水池中再循環(huán)，固體為餅塊裝。（每噸DDNP污水產(chǎn)生5kg左右）目前只能拌入煤中送大型蒸汽鍋爐高溫處理掉。但在理論上由于該殘渣難燃且含大量鈣、鎂、鐵、碳離子，如摻入到做磚原料中可調(diào)節(jié)磚的硬度，相信可被磚廠收購。

3 特殊氣體是由臭氧機(jī)產(chǎn)生的臭氧氣體

3.1 臭氧基本性質(zhì)

臭氧的英文名字叫OZONE分子式O3，分子量48，是氧氣（O2）的同素異型體由3個氧原子組成，常溫下臭氧是淡藍(lán)色草腥味氣體，臭氧在水中溶解度大約是氧的10～15倍。臭氧易分解，具有不穩(wěn)定性和很強(qiáng)的氧化能力，國際衛(wèi)生組織對其滅菌功效曾進(jìn)行歸納比較，臭氧與其他殺菌劑對大腸桿菌的殺滅效果依次為臭氧＞次氯酸（HClO）＞二氧化氯（ClO2）＞銀離子（A+g）＞次氯酸根（ClO）等。臭氧的強(qiáng)氧化劑性能，能處理工藝廢水的色度，殺菌和消除COD等，它的脫色漂白性能是其他氧化劑無可比擬的。

3.2 臭氧工作原理

臭氧的強(qiáng)氧化性，具有很高的能量，所以很不穩(wěn)定，在常溫、常壓下分子結(jié)構(gòu)易變，很快自行分解為氧（O2）和單個氧原子（O），單個氧（O）具有很強(qiáng)的活性，對有機(jī)物，如含苯環(huán)、酚類有分解作用，從而把有機(jī)物分解成無機(jī)物，達(dá)到治理污水的去色度和降低COD值同時廣譜殺菌。臭氧的優(yōu)點是功效高，潔凈性好，經(jīng)濟(jì)又方便。經(jīng)過上述三步處理，經(jīng)有關(guān)部門核定原污水已經(jīng)達(dá)到二類污染物一級排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978—1996）。

3.3 成本分析

該系統(tǒng)運行成本見表1。

Electrochemical Method Rreatment DDNP Industrial Wastewater

Lu Hai-dong

DDNP industrial effl uent contains both explosive substances and toxic substances，both alkaline and strong dyeing，and the number is quite large，for every 1kg of products produced，will discharge about 150-250kg of such sewage，such Inappropriate sewage treatment，not only in the sewage to go where the explosion or burning of the potential risks，but will also pollute the spread out of farmland，over time，pollution sources on the deep well of thousands of meters of water will be contaminated.At home and abroad there is not an ideal way to deal with this industrial wastewater，not ineffective（remove not completely produce secondary pollution）is the processing costs are too high.The following set of electrochemical method，can solve this problem.

DDNP sewage treatment；explosive substance；coagulation machine；COD

X703.1

B

1003-6490（2016）07-0150-02

2016-07-11

陸海東（1974—），男，江蘇金壇人，工程師，主要從事機(jī)電一體化專業(yè)工作。