吸附法處理DDNP廢水的關(guān)鍵技術(shù)探析

＊劉德剛

（四川省宜賓威力化工有限責任公司 四川 644600）

工業(yè)雷管在工業(yè)生產(chǎn)活動中應(yīng)用最為廣泛的是DDNP二硝基重氮酚，在開展生產(chǎn)與制造的過程所涵蓋的原材料包括苦味酸、硫化鈉以及亞硝酸鈉等基礎(chǔ)材料[1]，并且再生產(chǎn)活動中會產(chǎn)生較多的廢水，如果沒有對廢水進行深加工和科學化處理將會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不可逆的破壞，一度影響生物的健康。對此國家相關(guān)的行政單位以及指導(dǎo)意見中明確指出，在開展廢水處理的過程中要嚴格執(zhí)行《兵器工業(yè)水污染排放標準火工藥劑》（GB14470.2）的標準工藝流程進行處理，使其能夠最大限度的降低由于廢水所產(chǎn)生的自然傷害。本文依據(jù)國家標準和企業(yè)生產(chǎn)要求，結(jié)合著樣品深度分析了DDNP廢水的來源及成分，其次探討了DDNP廢水的處理方式，依據(jù)低成本、高效率的業(yè)務(wù)要求給出了吸附法處理廢水的工藝流程，實現(xiàn)了高效、低成本的生產(chǎn)。

1.DDNP廢水的來源及成分

DDNP廢水中的有害物質(zhì)主要來自還原廢水，在進行廢水還原的過程里，有害物質(zhì)主要涵蓋硫代化物、硝基化合物以及各類含鈉成分，不同等級的廢水具有不同pH值，同時重氮廢水也會含有一定量的DDNP成分，這些廢舊物質(zhì)均會對自然環(huán)境與自然生態(tài)產(chǎn)生一定的影響[2]。而在對廢水進行不斷的洗滌過程中，化合物具有較好的溶解性，能夠充分的過濾和溶解污染物雜質(zhì)。其中DDNP廢水中所含有的污染化學成分如表1所示。

表1 DDNP廢水的化學成分（數(shù)據(jù)來源：生產(chǎn)線樣品自測）

在工業(yè)生產(chǎn)活動中，物質(zhì)主要是以廢水的形式進行排 放[3]，因此要強化廢水污水的成分處理和綜合管理，在顯著降低排放連的基礎(chǔ)上，同時保護生態(tài)環(huán)境。

2.DDNP廢水的處理方式

(1)化學處理法

①電化學法

電化學方法是處理污水的重要方法之一，通過微電池的充分電解，對廢水中的鐵屑以及碳顆粒進行充分的收集，并且實現(xiàn)了廢物物質(zhì)的深度融合，最后將混合物質(zhì)摻混到污水當中，依據(jù)鐵碳自身具有的電極差異來綜合形成電解液，最終將其作為原電池來進行使用[4]。整個電解質(zhì)溶液中，鐵屑可以作為電極的負極，而碳粒本身可以作為電極的正極來使用。通過大量的實驗調(diào)研能夠顯著看出，由于廢水中的酸堿融合效應(yīng)，DDNP中的廢水pH值能夠達到3左右，同時在廢水中逐漸的加入3g/L氯化鐵，也能夠顯著促進電化學反應(yīng)效率的提升。在進行流體控制的過程中，可以將速度控制在 2L/min，受到流體流動速度的影響，鐵屑和焦炭之間將會產(chǎn)生極為顯著的融合狀態(tài)，在可視化的形式上展現(xiàn)為玻璃柱的形式，最終進行過濾處理（處理的過程中使用石灰石進行pH調(diào)節(jié)），此時廢水的pH值達到8以上，最終經(jīng)過溶液的充分融合再次進行過濾處理[5]。在進行過濾水的質(zhì)檢過程中，廢水的成本檢驗要嚴格參照國家制定的廢水規(guī)范進行，完成所有成分的檢驗后才能最終進行排放。通過電化學法對DDNP進行廢水處理之后，能夠起到很好的污染物成分處理的效果。但是在實際的應(yīng)用過程中，電池的形成會在負極上產(chǎn)生較為嚴重的腐蝕現(xiàn)象，甚至是會出現(xiàn)硝基物產(chǎn)生大量還原的現(xiàn)象，并且廢水處理的過程中會消耗大量的電力，使得整體的污水處理成本加大。

②Fenton試劑氧化法

Fenton試劑主要是由過氧化氫以及鐵離子而構(gòu)成的氧化體系，在鐵離子的催化作用下，雙氧水能夠產(chǎn)生較好的活潑性羥基，并且直接引發(fā)自由鏈基效應(yīng)，進而顯著加快了化學反應(yīng)的氧化進度[6]。在采用Fenton試劑對工業(yè)廢水處理的過程中，需要注意的是液體中的pH值應(yīng)該調(diào)節(jié)在5左右，同時在廢水體系中持續(xù)加入3g/L的預(yù)處理廢水，并取得上清液之后再加入催化劑0.5～0.8g/L的FeSO4，在室溫的反應(yīng)環(huán)境下反應(yīng)24h，最終在不斷加入石灰石的情況下調(diào)節(jié)溶液的pH值為中性。整個體系在常溫環(huán)境下能夠去除廢水中90%以上的CODcr，并且處理的廢水能夠接近《污水綜合排放標準》的二級標準。但是過多的化學處理顯著增加了污水處理的成本，方法的性價比不高。

(2)物化處理法

吸附處理廢水主要是通過吸收劑和吸附劑的形式對廢水進行綜合處理的過程，其方法要義上涵蓋物理吸附、化學吸附以及交換吸附等形式[7]，最終達到綜合去除污染物的目的。在不斷吸附循環(huán)的過程中，達到飽和的吸附劑還可以和適當?shù)娜軇┻M行再生，因此循環(huán)使用是應(yīng)用吸附劑的一個重要特點。目前在實際的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，常用的固體吸附劑主要有粉煤灰、活性炭等。國內(nèi)的部分廠家主要采用明礬絮凝劑的形式來對廢水進行綜合處理，通過三級串聯(lián)的形式綜合吸附處理廢水，也能夠?qū)⑾趸衔餄舛瓤刂圃?mg/L以下，最終處理后的廢水能夠達到排放標準[8]。此種方法過濾效度好，應(yīng)用便捷，在市場化具有較好的應(yīng)用效果，同時這也是本文探討的重點。

(3)生化處理法

生化處理法的關(guān)鍵核心是采用微生物對廢水進行綜合處理，微生物本身具有新陳代謝的作用，其關(guān)鍵核心是將有機化合物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機化合物，能夠?qū)DNP中的廢水有害物質(zhì)在生化處理的過程中轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害物質(zhì)，保證廢水中的性能指標處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，不會出現(xiàn)有害反應(yīng)[9]。同時微生物自身有較強的繁殖能力，在任何惡劣的環(huán)境下都能夠產(chǎn)生較強的適應(yīng)性，并且微生物的生產(chǎn)活動還能夠通過人工培育的形式進行培植，并且在一定濃度下對微生物進行馴化處理。但是目前在一線的微生物處理中，還沒有直接培養(yǎng)出能夠單獨降解DDNP的生物物種，同時也沒有開發(fā)出處理此類廢渣和污泥的方法，雖然生物法具有較高的處理效率，但是受制于條件限制，生物的活動條件研究以及規(guī)律研究將會是未來的研究重點。

(4)蒸發(fā)濃縮焚燒法

利用鍋爐等發(fā)熱元器件的煙氣來直接濃縮處理DDNP廢水，能夠有效解決廢水色度以及硫化物的污染，同時還顯著降低煙氣的排放濃度，在開展應(yīng)用的過程中，首先在DDNP廢水中加入適量的無機鹽和混凝土試劑，使其能夠同水中的雜質(zhì)一同沉降下來，然后將澄清后的廢水經(jīng)過過濾處理后，結(jié)合著水—水換熱器將回水溫度加熱到70℃左右，使其作為蒸發(fā)的基礎(chǔ)條件。同時通過此種工藝來綜合處理廢水，基本能夠達到零排放的效果，在降低水溶液濃度的同時，也大幅度的降低了煙塵排放的濃度，顯著提升了經(jīng)濟環(huán)保效益水平。

3.活性炭吸附處理的原理及流程

(1)活性炭吸附的基本原理

通過吸附法處理工業(yè)廢水，其吸附過程主要發(fā)生在液-固兩相的交界位置上，通過吸附劑本身的表面張力產(chǎn)生吸附作用，實現(xiàn)廢水的過濾操作。由于活性炭自身具有較強的松散的多孔結(jié)構(gòu)，因此在溶液處理中具有較大的比表面積，其中每克活性炭中的總表面積為500～1000m2，而吸附過程的開展就是廢水中污染物物質(zhì)在表面張力場的作用下，將廢棄物質(zhì)從廢水中轉(zhuǎn)移到表面的結(jié)果。

(2)吸附法處理廢水的工藝流程

在整個廢水處理的過程中，硫化煤以及活性炭起到關(guān)鍵性的作用，在物理吸附的過程中，活性炭主要起到吸附劑的作用，因此系統(tǒng)中對于活性炭的選型至關(guān)重要。采用吸附法來處理廢水的工藝流程如圖1所示。

圖1 吸附法處理廢水工藝流程圖

(3)活性炭吸附的因素及選型

吸附活動開展建設(shè)的過程中，主要受到廢水、污染物質(zhì)以及吸附劑的多重因素的影響，因此吸附過程是屬于不同相之間的傳質(zhì)過程，其整個作用機理較為復(fù)雜，同時影響吸附過程的因素也較多，總體來說主要涵蓋三方面的因素，一是吸附劑的性質(zhì)，二是污染物的性質(zhì)，三是吸附過程的條件。

①吸附劑的性質(zhì)

活性炭是開展吸附處理過程中，DDNP廢水處理的關(guān)鍵吸附劑，其吸附效果完全取決于材料的吸附特性，主要涵蓋材料表面積、材料空隙結(jié)構(gòu)以及材料的孔徑分布情況等。

A.吸附性

材料的吸附性效果主要以材料的吸附率指標來進行表示，在廢水濃度低于60mg/L時，能夠使得活性炭在長時間的應(yīng)用中處于良好的工作狀態(tài)，隨著吸附時間的逐漸延長，吸附效果和吸附率也會隨之下降，最終完全喪失吸附能力。

B.活性炭材料的比表面積越大，則對吸附污染物物質(zhì)的容量也就越大，比表面積與活性炭顆粒的大小息息相關(guān)，粒徑越小則對吸附過程越為有利，但是也要清晰的看到顆粒如果太小則床層的阻力也會隨之增加，在整個處理過程中所引起的能量消耗也就越大。

C.材料的孔隙結(jié)構(gòu)以及孔徑的分布情況，參照著半徑的大小可以將活性炭分為三種類型，第一種為大孔徑的活性炭，其半徑的分布區(qū)間主要集中在0.1～10μm之間，第二種為過渡孔隙活性炭，其半徑主要在0.002～0.1μm之間，第三種小孔徑的活性炭孔徑主要集中在0.002μm左右。不同種來源的活性炭其孔徑分布不盡相同，一般情況下采用的都是過渡型空隙結(jié)構(gòu)為主。

②廢水中的污染物的性質(zhì)

A.污染物的溶解度是影響污染處理效率的關(guān)鍵，如果溶解度越小，則越被容易吸附，其化學組成成分中的溶解度會隨著分子量的增加而顯著減小。

B.污染物極性的強弱。活性炭本身是一種極強的非極性吸附劑，因此可以實時的在極性溶劑當中吸附到非極性或者自身極性較小的物質(zhì)。

C.污染物的組成情況。根據(jù)已有的實驗工況能夠顯著看出，活性炭吸附過程中，單種溶質(zhì)和混合溶質(zhì)之間所產(chǎn)生的廢水處理效果差異性較大，一般含有混合質(zhì)的廢水中，其穿透性能曲線要顯著高于單種類型的廢水，因此可以將還原廢水以及重氮廢水在進行充分的混合后再次吸入到吸附塔中，其處理效果將會得到顯著好轉(zhuǎn)。

③吸附條件

當處理工藝當中的廢水所選擇的吸附劑確定后，其吸附效果僅取決于吸附過程的操作條件，例如溫度、時間以及廢水的pH值等參數(shù)。

A.溫度

根據(jù)已有的實驗工況表明，當環(huán)境范圍內(nèi)的溫度過低時，其污染物的溶解度顯著降低，此時對于吸附工況來說極為有利。但是在實際的工作條件中，溫度降低時廢水的黏度會顯著增加，這同時對于吸附過程來說是不利的，因此整個吸附過程通常是在常溫的條件下進行的。

B.接觸時間

吸附劑與被吸附溶質(zhì)之間需要有一定的接觸時間，進而保證吸附過程能夠平穩(wěn)并且充分的進行，對此一般限制廢水的吸收塔吸收速率不能過快，也可以在設(shè)備層上適當?shù)脑黾踊钚蕴康暮穸龋M而間接的延長材料流體與活性炭之間的接觸時間，保證接觸能夠充分的完全的運行。

C.廢水的pH值

活性炭能夠極好的吸收污水中的氫離子以及氫氧根離子，在基礎(chǔ)實驗工況下能夠顯著看出，在酸性的環(huán)境中采用活性炭吸附的形式能夠產(chǎn)生極好的吸附效果，因此在采用活性炭進行吸附處理的過程中，要求DDNP的廢水為酸性環(huán)境。

通過本文創(chuàng)新性的吸附處理架構(gòu)，使得DDNP廢水的處理效率得到極大的提升。傳統(tǒng)的處理方法成本較高，但是采用吸附式的處理方法能夠顯著降低運行成本，實現(xiàn)了無機化、無害化的廢物處理。

4.結(jié)語

通過分析能夠顯著看出，DDNP的廢水來源渠道較多，如果直接將其排放到自然環(huán)境中將會造成極為嚴重的環(huán)境污染，并且打破了生態(tài)環(huán)境效益，因此需要采取多元化的污水處理方法對DDNP進行綜合處理，從根本上來說，為了促進DDNP得到解決的關(guān)鍵核心是確保工藝的合理性，進而降低污染物的排放濃度，最終為人們的生活提供良好的生存空間。而活性炭吸附是目前開展污水和廢水處理的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過活性炭吸附能夠深度處理DDNP生產(chǎn)廢水的COD和色度，高質(zhì)量的解決了DDNP所產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，對此本文重點分析了DDNP廢水的來源及成分，探討了活性炭處理的流程和過程，為保障生態(tài)環(huán)境效益，提供高質(zhì)量的廢水處理提供了方法借鑒。