彈藥裝藥廢水處理設(shè)施運(yùn)行控制及標(biāo)準(zhǔn)研究

王秋雨，孫家利，李 博，焦 紅

(1.北方華安工業(yè)集團(tuán)有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161046；2.中國(guó)兵器工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京 100089)

作為野戰(zhàn)火炮的重要組成部分，彈藥已成為地面戰(zhàn)爭(zhēng)的火力支柱[1]，我國(guó)地面壓制武器裝備的彈藥裝藥完成了從以TNT為主到以RDX為主的更新?lián)Q代[2]。彈藥裝藥的種類很多，使用的炸藥量也很大，根據(jù)彈藥種類、結(jié)構(gòu)和炸藥的不同性質(zhì)，彈藥裝藥方式也不盡相同，其中使用的炸藥主要有以TNT、RDX為代表的單質(zhì)炸藥，以及TNT、RDX為主要成分的混合炸藥；為實(shí)現(xiàn)彈藥高效毀傷，裝填的高能炸藥改性B炸藥是TNT和RDX混合物，RL-F高能炸藥RDX是主要成分。這些火炸藥除了具有爆炸性，都屬于有毒有害的物質(zhì)，在彈藥裝藥生產(chǎn)過程中，通過水、空氣等環(huán)境介質(zhì)，進(jìn)入到土壤、河流和大氣，危害人類和高等動(dòng)物，破壞生態(tài)平衡[3]。

彈藥裝藥過程是環(huán)境污染源之一，是國(guó)家重點(diǎn)環(huán)境污染治理行業(yè)[4]，眾多的理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，彈藥裝藥廢水處理是一項(xiàng)復(fù)雜艱巨的工程[5]。隨著彈藥企業(yè)的裝藥工藝改進(jìn)和生產(chǎn)線的技術(shù)改造，彈藥裝藥廢水處理的技術(shù)方法不斷豐富，處理工藝和技術(shù)路線更加科學(xué)、合理和完善，企業(yè)的環(huán)保管理水平和廢水達(dá)標(biāo)排放率都有了很大提高。改造后生產(chǎn)線清潔生產(chǎn)和提高廢水達(dá)標(biāo)排放率，對(duì)處理廢水設(shè)施及穩(wěn)定運(yùn)行能力提出了更高的要求，但我國(guó)現(xiàn)有的彈藥裝藥廢水處理標(biāo)準(zhǔn)中大部分是設(shè)計(jì)規(guī)范、污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，如GB 50816《彈藥裝藥廢水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB 14470.3《彈藥裝藥行業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等，管理標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較少，近年來制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《彈藥裝藥廢水最小化管理要求》，但設(shè)施運(yùn)行管理沒有國(guó)家或行業(yè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使現(xiàn)有的環(huán)保設(shè)施未能充分發(fā)揮作用，造成了環(huán)保設(shè)備資源浪費(fèi)。因此，結(jié)合彈藥裝藥科研生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)廢水處理設(shè)施運(yùn)行過程中設(shè)備、水處理藥劑、處理工藝進(jìn)行了分析和研究，為規(guī)范和推廣廢水處理設(shè)施運(yùn)行，同步開展了廢水處理設(shè)施運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)的研究制定工作，使廢水處理設(shè)施運(yùn)行實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理。制定行業(yè)《彈藥裝藥廢水處理設(shè)施運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)》，將成熟的技術(shù)成果和經(jīng)驗(yàn)及時(shí)固化推廣，滿足彈藥裝藥生產(chǎn)的需求。

1 彈藥裝藥廢水產(chǎn)生方式

1.1 彈藥裝藥工藝

常用的彈藥裝藥工藝方法主要有：螺旋裝藥、注裝藥、壓裝藥、分次壓藥、分步壓藥。螺旋裝藥是用螺旋裝藥機(jī)靠螺桿作用將散粒狀炸藥輸入藥室并壓緊的方法，適用于螺旋裝藥的炸藥主要有TNT炸藥；注裝藥是將熔化的炸藥注入彈體中冷卻凝固成型的方法，能滿足注裝藥要求的常用炸藥有TNT及其混合炸藥，如梯黑炸藥、改性B炸藥[6]；壓裝藥是利用液壓機(jī)的壓力對(duì)彈體中的散粒狀炸藥施加一定壓力而壓緊的方法[7]，適用的炸藥有TNT、RDX；分次壓裝藥是油壓機(jī)和沖頭將炸藥分幾次壓入彈體，原理與壓裝藥相似；分步壓裝藥利用分步壓裝藥機(jī)，通過每次對(duì)少量的炸藥進(jìn)行多次沖壓，隨著沖頭不斷運(yùn)動(dòng)最終形成藥柱[8]，如鈍黑鋁炸藥、改性鈍黑鋁炸藥。雖然彈藥的種類和炸藥性質(zhì)不同，裝藥工藝方法也不盡相同，但裝藥工藝過程基本差別不大。彈藥裝藥工藝過程一般為：彈體準(zhǔn)備→彈體檢驗(yàn)→炸藥準(zhǔn)備→炸藥檢驗(yàn)→裝藥→藥柱加工和彈體結(jié)合→裝藥檢驗(yàn)。

1.2 廢水來源

由于彈種、口徑、彈腔結(jié)構(gòu)和炸藥性質(zhì)的不同，炸藥的裝填方法也不同，但裝填的炸藥基本以TNT和RDX為主要成分，除TNT和RDX主要污染物，并無其他難處理的有機(jī)物。通過對(duì)工藝流程進(jìn)行分析，炸藥準(zhǔn)備工序是將炸藥過篩、加熱或混合。分次壓藥、注裝藥、藥柱壓制、澆注藥工藝還需要對(duì)炸藥稱量，注裝藥還要將炸藥預(yù)先熔化。藥柱加工工序是彈體裝藥后，除去藥室中多余的炸藥，如刮平藥面、鉆孔、清理彈體口螺紋。炸藥準(zhǔn)備和藥柱加工工序操作過程中，炸藥有可能散落到設(shè)備及裝置、工作臺(tái)面、地面上，擦洗設(shè)備、沖洗彈藥裝藥車間地面、工作臺(tái)面會(huì)產(chǎn)生含藥沖洗廢水。注裝藥前炸藥熔化時(shí)會(huì)產(chǎn)生含炸藥的揮發(fā)性氣體，通過排風(fēng)系統(tǒng)，再經(jīng)過水浴除塵處理產(chǎn)生周期排放的含藥除塵廢水。裝藥人員清洗工作服、防護(hù)用品、工作臺(tái)布等產(chǎn)生的洗衣廢水。

2 影響設(shè)施運(yùn)行的因素分析

根據(jù)《環(huán)境保護(hù)法》規(guī)定的彈藥裝藥廢水處理設(shè)施應(yīng)與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)使用，廢水處理設(shè)施應(yīng)與生產(chǎn)設(shè)施同步進(jìn)行。按環(huán)保“三同時(shí)”的規(guī)定，彈藥企業(yè)都有與之配套的廢水處理設(shè)施，廢水處理設(shè)施的運(yùn)行質(zhì)量直接關(guān)系廢水處理是否達(dá)標(biāo)。

影響彈藥裝藥廢水處理設(shè)施運(yùn)行質(zhì)量主要有人、機(jī)、料、法、環(huán)等因素。人員是設(shè)備的操作者，是運(yùn)行管理重要的環(huán)節(jié)；機(jī)是廢水處理的設(shè)備、儀器及裝置；料是水處理藥劑等；法是彈藥裝藥廢水處理的工藝；環(huán)是檢測(cè)記錄等采取的方法是否標(biāo)準(zhǔn)、可靠。標(biāo)準(zhǔn)也是針對(duì)操作人員，設(shè)備、設(shè)施及儀器儀表，水處理藥劑，工藝方式、工藝流程和操作規(guī)程，現(xiàn)場(chǎng)管理等方面進(jìn)行同步研究。

彈藥裝藥廢水處理設(shè)施運(yùn)行對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員和管理人員的素質(zhì)要求比較高，既要熟悉國(guó)家環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及政策要求，又要掌握環(huán)境保護(hù)理論知識(shí)和專業(yè)技能；要對(duì)企業(yè)環(huán)境保護(hù)工作有比較全面的掌控和適應(yīng)性，管理能力應(yīng)能夠隨著政策要求不斷提升，知識(shí)水平根據(jù)管理要求應(yīng)不斷更新。因此，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了操作人員必須經(jīng)過專業(yè)技能培訓(xùn)，持證上崗；應(yīng)熟悉廢水處理設(shè)施安全操作規(guī)程，以避免作業(yè)過程中發(fā)生危險(xiǎn)。同時(shí)，廢水處理設(shè)施在長(zhǎng)期運(yùn)行的過程中，有些設(shè)備零件容易損壞，應(yīng)定期檢查，了解設(shè)備設(shè)施構(gòu)造與運(yùn)行原理，廢水處理的原理和工藝參數(shù)，掌握設(shè)備設(shè)施的日常維護(hù)保養(yǎng)方法，對(duì)于設(shè)備設(shè)施的正常有效運(yùn)行至關(guān)重要。

標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)一定范圍內(nèi)的重復(fù)性事物所作的統(tǒng)一規(guī)定。它以科學(xué)、技術(shù)和時(shí)間經(jīng)驗(yàn)的綜合成果為基礎(chǔ)，以獲得最佳秩序，促進(jìn)最佳社會(huì)效益為目的[9]。標(biāo)準(zhǔn)是科技成果固化的載體，是從事科研生產(chǎn)和管理的重要依據(jù)[10]。針對(duì)不同廢水處理工藝的適用范圍和條件，調(diào)研了彈藥行業(yè)裝藥廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀，研究制定彈藥裝藥廢水處理設(shè)施運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)，將多年來我國(guó)在彈藥裝藥廢水處理工作中，積累的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)的形式進(jìn)行總結(jié)固化，廣泛實(shí)施應(yīng)用，為彈藥裝藥廢水處理設(shè)施正常達(dá)標(biāo)運(yùn)行提供了保障。

3 設(shè)施運(yùn)行控制

3.1 對(duì)設(shè)備及儀器儀表的控制

廢水處理設(shè)施在運(yùn)行過程中，有些設(shè)備局部容易損壞，操作人員也容易發(fā)現(xiàn)，如閥門；有些設(shè)備的損壞不是直接可以發(fā)現(xiàn)，如曝氣頭。曝氣頭是否有效運(yùn)行直接影響生物好氧法處理廢水生化池的處理效果，在廢水處理設(shè)施超排放的原因中曝氣設(shè)施不佳導(dǎo)致超標(biāo)占到60%[11]。因此，科學(xué)完善的設(shè)備設(shè)施日常維護(hù)保養(yǎng)是廢水處理設(shè)施得以長(zhǎng)期有效運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，是降低廢水處理設(shè)施運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的重要手段，和裝藥生產(chǎn)設(shè)備一樣，廢水處理設(shè)備也應(yīng)定期維護(hù)和檢查。

主要以操作人員為主對(duì)設(shè)備局部拆卸和檢查，清洗規(guī)定的部位，疏通油路和管道，更換或清洗油線，調(diào)整設(shè)備部位的間隙。根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)，廢水處理設(shè)施應(yīng)明確責(zé)任人，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期檢查維護(hù)，按要求填寫檢查記錄。設(shè)施運(yùn)行維護(hù)記錄是證實(shí)企業(yè)是否有效管理、有效運(yùn)行，污染物達(dá)標(biāo)排放的證據(jù)，便于發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改。標(biāo)準(zhǔn)明確了設(shè)施運(yùn)行記錄、設(shè)施檢修/維護(hù)/更換記錄、檢測(cè)記錄、檢查記錄，及各項(xiàng)記錄包括的內(nèi)容以表格的形式進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。

儀器儀表用于廢水處理設(shè)備設(shè)施運(yùn)行過程中的計(jì)量檢定，是準(zhǔn)確定量、精準(zhǔn)控制的保障。污染物的治理和生產(chǎn)過程一樣，污染物濃度和廢水量與使用的水處理藥劑量和曝氣量直接相關(guān)，精準(zhǔn)的計(jì)量和控制可大幅降低廢水治理的成本。因此，為保證有效運(yùn)行廢水處理設(shè)施，準(zhǔn)確掌握設(shè)施運(yùn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定設(shè)備和設(shè)施應(yīng)完好，儀器儀表和計(jì)量器具應(yīng)檢定合格，并在有效使用期內(nèi)等控制要求，目的是達(dá)到精準(zhǔn)的計(jì)量和控制，可大幅降低廢水治理的成本。

3.2 對(duì)水處理藥劑的控制

彈藥裝藥廢水中常常含有TNT、RDX等炸藥組分以及油脂、氮、磷等生活污水組分，在廢水處理設(shè)施中一般會(huì)經(jīng)過物化處理或生物處理，在這些處理中常用到聚合氯化鋁等絮凝劑，石灰石、氫氧化鈉等中和劑。由于水處理藥劑可能具有腐蝕性和吸濕性，水處理藥劑的好壞直接影響到處理設(shè)施的運(yùn)行質(zhì)量。為保證水處理藥劑的合格和有效，以實(shí)現(xiàn)與污染物的充分反應(yīng)，規(guī)定在水處理藥劑入廠時(shí)應(yīng)予以檢驗(yàn)，合格后方可使用，并且要求定置存放，防止雨淋、流失和變質(zhì)失效。當(dāng)水處理藥劑涉及危險(xiǎn)化學(xué)品和劇毒品時(shí)，藥劑有別于一般化學(xué)品，應(yīng)按有關(guān)管理規(guī)定執(zhí)行。

3.3 廢水處理工藝方法控制及驗(yàn)證情況

裝藥批量大小、裝藥工藝的變化都會(huì)影響廢水處理設(shè)施的運(yùn)行能力，根據(jù)GB 50816中彈藥裝藥廢水處理工藝方法的選用原則，結(jié)合生產(chǎn)工藝、排水及處理后的水質(zhì)要求，經(jīng)綜合比較后進(jìn)行確定廢水處理工藝。標(biāo)準(zhǔn)研究了彈藥裝藥廢水處理一般采用好氧生化、厭氧生化、活性炭吸附、混凝沉淀、紫外光光解等方法。為確保廢水處理設(shè)施穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，明確規(guī)定了常見彈藥裝藥廢水處理工藝、工藝流程，以及格柵、混凝、過濾、生化處理的營(yíng)養(yǎng)物種類、濃度、溫度，厭氧的溶解氧、停留時(shí)間等設(shè)施運(yùn)行參數(shù)，完善彈藥裝藥廢水處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)規(guī)范廢水處理設(shè)施穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供了技術(shù)支撐。如活性炭處理工藝流程為:格柵→調(diào)節(jié)→過濾→吸附。

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定推薦的所有處理工藝方法格柵的過柵流速均相同，一般為0.6～1.0 m/s。活性炭處理工藝過濾的濾料為石英砂、無煙煤，濾速為4～10 m/h，吸附劑是活性炭，吸附濾速為4～6 m/h。企業(yè)應(yīng)按彈藥裝藥廢水處理技術(shù)要求制定工藝流程和操作規(guī)程。操作規(guī)程主要包括流量、pH、溫度、水力停留時(shí)間、溶解氧等參數(shù)及工藝控制條件和要求。通過批量裝藥生產(chǎn)及廢水處理結(jié)果表明，某產(chǎn)品使用以TNT、RDX，以及TNT、RDX為主要成分的B炸藥、鈍化黑索今等混合炸藥進(jìn)行裝藥。應(yīng)用設(shè)施運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)，采用活性炭吸附法進(jìn)行廢水處理、厭氧污泥法進(jìn)行污水處理，能有效指導(dǎo)廢水處理設(shè)施運(yùn)行控制管理，有效滿足環(huán)境管理的需求。

3.4 廢物管理的控制

設(shè)施在運(yùn)行及維護(hù)維修過程中產(chǎn)生的污泥、積灰、廢渣、廢料等應(yīng)及時(shí)清理，屬于危險(xiǎn)廢物的應(yīng)按危險(xiǎn)廢物的管理方法進(jìn)行收集和存放，屬于一般工業(yè)固體廢物的按有關(guān)規(guī)定及時(shí)處置，含有廢藥的廢物應(yīng)按有關(guān)規(guī)定銷毀。

3.5 現(xiàn)場(chǎng)管理和安全管理的控制

為約束企業(yè)無序管理，營(yíng)造良好的運(yùn)行環(huán)境，降低安全隱患，彈藥裝藥廢水處理設(shè)施應(yīng)設(shè)置安全警示標(biāo)識(shí)。廢水處理設(shè)施應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)管理要求，將相關(guān)信息進(jìn)行標(biāo)識(shí)和明示，便于人員操作和監(jiān)督檢查，如設(shè)備設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)保持清潔，器具擺放整齊有序，各類物品和器具定置管理，分類分區(qū)放置。

3.6 記錄的控制

設(shè)施運(yùn)行和監(jiān)測(cè)記錄是全面反映廢水處理設(shè)施的運(yùn)行，記錄要正確、可靠。設(shè)施運(yùn)行維護(hù)記錄是證實(shí)企業(yè)環(huán)保有效管理、環(huán)保設(shè)施有效運(yùn)行、污染物達(dá)標(biāo)排放的證據(jù)。彈藥裝藥廢水處理設(shè)施運(yùn)行按班次記錄，記錄應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確、完整、規(guī)范，不應(yīng)拖延或提早、錯(cuò)記、漏記。記錄內(nèi)容應(yīng)包括廢水設(shè)施運(yùn)行記錄、設(shè)備設(shè)施檢修/維護(hù)/更換/記錄、監(jiān)測(cè)記錄、檢查記錄等。

廢水設(shè)施運(yùn)行記錄應(yīng)記錄開停機(jī)時(shí)間、處理量、主要工藝參數(shù)、設(shè)備設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)、藥劑使用情況、污泥產(chǎn)生情況、異常情況和交接班情況等。設(shè)備設(shè)施檢修/維護(hù)/更換/記錄應(yīng)記錄維修時(shí)間、主要內(nèi)容、效果、人員等內(nèi)容。監(jiān)測(cè)記錄應(yīng)記錄采樣時(shí)間、地點(diǎn)、頻次、采樣人員、分析時(shí)間、項(xiàng)目、方法、結(jié)果和分析人員等內(nèi)容。監(jiān)測(cè)記錄應(yīng)以報(bào)告單的形式傳輸反饋給相關(guān)部門。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)廢水設(shè)施運(yùn)行記錄表、設(shè)備設(shè)施檢修/維護(hù)/更換/記錄表、監(jiān)測(cè)記錄表等各項(xiàng)記錄應(yīng)包括的內(nèi)容及表格樣式進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，為企業(yè)制定環(huán)境管理制度、預(yù)防環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和糾錯(cuò)溯源提供了依據(jù)。

4 結(jié)語

為使我國(guó)水環(huán)境質(zhì)量不斷惡化的趨勢(shì)得到有效控制，結(jié)合彈藥裝藥廢水設(shè)施運(yùn)行和處理工藝研究，建立了彈藥裝藥水處理設(shè)施運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一了運(yùn)行要求、應(yīng)急管理、廢水監(jiān)測(cè)、安全管理，規(guī)范了設(shè)施運(yùn)行條件，為企業(yè)彈藥裝藥廢水污染治理設(shè)施的正常達(dá)標(biāo)運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，營(yíng)造了良好的彈藥裝藥廢水處理運(yùn)行環(huán)境，提高了本質(zhì)安全度。