TNT炸药废水处理技术的研究现状_苏俊霞

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科技情报开发与经济
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"##$ 年 第 !$ 卷 第 ! 期 收稿日期:"##( % #) % ""
*+* 炸药废水处理技术的研究现状
苏俊霞,刘玉存,柴 涛
用金属偶,如 8R ’ S3,8R ’ T6 处理 $%$ 废水,去除率为 PH D 以上: 出水中 $%$ 含量可降至 =0 < (@ A B N !0 = (@ A B: U9Q A 89Q 从 =0 !G 增加 到 =0 <,表明生化可降性得到了提高 E!",!C F。
近年来,物化综合法处理 $%$ 废水也有研究。如周贵忠等 E!PF 采用化 学絮凝—离子交换—吸附综合法处理 $%$ 生产红水,出水可达国家二级 排放标准,反应可在常温常压下进行,操作简单。
此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。中科院微
生物研究所曾利用该法把 !== (@ A B N !<= (@ A B 的 $%$ 转化,转化率在 P= D 以上,用其中 != 株菌混合接种于接触氧化池处理 $%$ 废水获得成 功 E# F。
波长为 "$( >2 ? (## >2 的紫外光能量为 (-$ @A 4 2BC ? ’## @A 4 2BC, 而多数有机物结合能为 $## @A 4 2BC ? ’## @A 4 2BC,两者能量相当。因此, 紫外光照射能使有机物分子中的电子由基态跃迁至激发态,发生光化学 反应,导致有机物分解 0(1。但有研究表明,单纯紫外光照射,*+* 仅发生 形式转化而未最终矿化,中间会产生一系列副产物,如间二硝基苯,!D ’D $ % 三硝基苯等0!’1。 "6 "6 " 臭氧及组合臭氧法 0!(1
它是将 *+* 红水与重油在焚烧炉中混合燃烧而去除 *+*,是处理 *+* 红水最简单的方法。此法简单易行,但存在安全、焚烧炉的使用寿 命、尾气净化、炉渣处理等问题。另外此法耗费较高,据统计焚烧 *+* 红 水的费用约为 $# 元 4 <0( 1。 !6 ’ 萃取法
它是利用 *+* 在不同溶剂中的溶解性来去除,萃取剂常为苯、汽 油、醋酸丁酯等。此法对浓度较高的 *+* 废水比较有效,一般认为当原 水中硝基化合物浓度为 ! ### 23 4 5 时选择合适的萃取剂,污物去除率 可达 )# = 0$1。该法处理周期短、耗费低,但对高浓度硝基苯处理较难彻 底,需辅以其他工艺 0!# 1。郝艳霞等 0!! 1采用膜萃取法(甲苯为萃取剂、聚偏 氟乙烯中空纤维为膜器)处理 *+* 废水,去除率达 )$ = 。 !6 ( 浮洗法
(华北工学院环境与安全工程系,山西太原,#’##$!)
摘 要:分别从物理方法、化学方法、生化方法的角度,对国内外文献已报道的用于 *+*
炸药废水处理的各种技术进行了总结和阐述,并对各种方法的特点及应用现状进行了
深入的分析,指出多种方法的联合应用将是 *+* 废水治理技术的发展趋势。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
关键词:*+* 炸药;废水处理;物理方法;化学方法;生化法
5M 等 0!$1采用 FG><B> 试剂(I"8" !# 3 4 5,FG" H .# 23 4 5)处理 -# 23 4 5 的 *+* 废水,黑暗处 "( N 内 !## = *+* 被破坏,其中 (# = 矿化;接下来 使之暴露于光中,矿化率超过 )# = 。
/>OPGQR 于 !).# 年报道了利用 I"8" H ST 可成功处理 *+* 废水。 "6 "6 ( 半导体光催化氧化法 0!( 1
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 ;"9 分解形成的·9; 氧化、气泡内燃烧分解及超临界水 氧化 # 种途径进行废水处理。此法处理 $%$ 废水: 反应终产物是短链有 机酸,89" 和无机离子: 反应条件是高浓度 9; ’ 加 ;"9",高温高压: 超声 波频率为 "= L;M N <== L;ME< F。 "0 "0 C 湿式空气氧化法
# 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EHF。可用于 $%$ 废水处理的主要有以下几类: #0 ! 活性污泥法E#F
活性污泥是栖息着具有生命活力的微生物群体的絮绒状污泥,用它 处理废水时采用人工曝气手段将其分散并悬浮于反应器 (曝气池)中,与 废水接触,污泥中的微生物便对废水中的有机物进行分解、去除,废水得 以净化,同时不断产生新微生物,维持活性污泥浓度。简单地说,活性污 泥降解有机物主要经历 # 个阶段:吸附阶段、氧化阶段、絮凝体形成与凝 聚沉淀阶段。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。 #0 " 静置生化法E#F
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此法主要用来去除土壤中的 *+*,将含 *+* 的土样经粗磨和细磨后 用乳化的蔬菜脂浮选处理,泡沫脱水后污物便随之去除。
另外,其他物理方法还有蒸发法、反渗透法、膜分离法等。
" 化学方法
"6 ! 化学沉淀法 0!" 1 它的机理是硝基化合物可与部分季铵盐形成难溶络合物,去除此络
合物便可去除 *+*。如 *+* 可与大分子阳离子表面活性剂 + % 牛脂基 % !6 ’ % 二氨基丙烷形成沉淀,沉淀干燥后燃烧时也不会发生爆炸。 "6 " 化学氧化法 "6 "6 ! 紫外光照法
]+)R(6*Z 等研究了实验室规模上固体 $%$ 的堆肥处理方法。在一个 GH [ 的堆肥过程中,$%$ 的浓度由 ! D 降至 =0 ==" D ,在 $%$ 堆肥装置 周围的空气中含有的硝基物少于 =0 ?? (@ A B。很多文献报道表明,堆肥 系统也不失为一种有效的降解 $%$ 的方法。 #0 # 氧化塘法
U6++ U0 ^ 等人应用半连续式活性污泥系统对 $%$ 进行处理,处理效 果接近 !== D 。>5361 W0 ; 等运用完全混合的活性污泥系统处理弹药厂 的生产废水,也取得较好效果。 #0 H 厌氧生化法 E!" F
V*+*R(1: W*XY)Z[ $ 等人应用堆积系统处理炸药残留物,将含有质量 分数为 G? === J != ’ ? 总炸药的沉积物 (其中 $%$ 的质量分数为 ?? D , WQ\ 的质量分数为 "< D ,;O\ 的质量分数为 P D ,": H: ? ’ 三硝基苯甲 硝胺的质量分数为 =0 # D )与稻草、马粪、苜蓿、马科混合,在两个 ! X(# 的堆中进行堆肥处理,温度分别控制在 #< I 及 << I ,"" 周后,总炸药去 除 PP D 。
我国的范广裕等进行了磺化煤 0- 1、白球树脂 0. 1 处理 *+* 炸药的研 究,处理后的废水可达国家排放标准。用交联的丙烯酸及苯乙烯聚合物 大孔吸附树脂也能从生产废水中去除 *+*0)1。某些脱水的植物体 (墨西 哥黑甜玉米、柑橘等)和天然黏土对 *+* 也有一定的吸附能力。 !6 " 焚烧法
目前处理 *+* 废水最为有效的物理方法。 *+* 废 水 的 活 性 炭 吸 附 目 前 已 成 功 用 于 生 产 上 , 如 美 国 依 华 阿
(789/)陆军弹药厂就采用此法处理 *+* % :;, 混合废水 0(1。但此法存 在许多不足,如热分解被吸附 *+* 会有爆炸危险,饱和炭再生则疏松、 易碎 0$1 。将活性炭与其他方法结合有许多成功范例,如活性炭吸附 % 离 子交换法、活性炭厌氧流化床 % 活性污泥法 0& 1。
此法是在耐高温高压、耐腐蚀的反应器中进行的,以 9" 为氧化剂将 有机污染物分解为 89",;"9 的方法,多用来去除高浓度、有毒、难生物降 解的有机物。$%$ 红水可在 #H= I ,!H0 C OK) 下进行湿式氧化: 可有 PP D 的 $98 或 89Q 去除率。$%$ 废水用湿式氧化法进行处理: 温度为 ""< I N #== I : 出水可供进一步常规生化处理E!"F。 "0 # 化学还原法
*M8"D U>8D EOV 等半导体材料受到能量大于其禁带宽度的光照射 时,会发生电子跃迁,在半导体表面形成电子 % 空穴对。此光生空穴具有 强的得电子能力,可将其表面吸附的 8I % 和 I"8 分子氧化成强氧化性 的·8I 基,此基团再将水中的有机物降解为 E8"D I"8 等无害物 0!& 1。据 许多文献报道,此法是目前处理有机废水最为理想的方法。VWN2GC CM>3 等人对悬浮式及固定膜式 *M8" 光催化降解 *+* 废水进行了研究,发现 仍有部分小分子中间产物D 但在一定程度上提高了废水的可生化降解 性D 因而可将其作为预处理法D 与其他方法联合使用。 "6 "6 $ 液中放电法 0!- 1
中图分类号:,-.)
文献标识码:/
近些年来,火炸药这一高能材料除了用于国防还越来越多地用于国 民经济建设。*+* 因其性能优越、造价低廉成为火炸药的主要组分。但有 关测定表明,*+* 为致毒、致癌、致突变物质 0! 1。人类吸入 *+*,轻者会引 起肝脏病 (中毒性肝炎)、再生障碍性贫血及白内障,重者可导致死亡 0"1 ; 当水中 *+* 含量达 !23 4 5 时,鱼类就会死亡 0" 1;*+* 浸入土壤,会与土 壤中的几种主要化合物相互作用,使土壤中有机物的浓度增高,对环境 造成深远危害 0’ 1。*+* 作为最为常用的一种单体炸药及弹药销毁废水中 含量最大的硝基化合物,对它的净化、无害化和废物利用越来越引起各 国科研人员的关注。我国规定 *+* 废水的一级排放标准不得超过 #6 $ 23 4 5。
该技术是利用浸于水中的高电压(’# @T ? $# @T)、大电流(数十 @/)
苏俊霞,刘玉存,柴 涛 $%$ 炸药废水处理技术的研究现状
本刊 & ’ ()*+, -.-/ ()*+0 12*3450 367 综 述
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 89": ;"9 等小分子,从而使废水无害化。许正等对此法处理含 $%$ 废 水进行了研究,发现电极距离、电容储能等因素对降解效率颇有影响。在 单次放电储能为 "<= >,电极间距为 < ((,$%$ 初始浓度为 #? (@ A B 的 条件下,降解率达 C< D 。 "0 "0 ? 超临界水氧化法 E< F
温度高于 #GH I : 压力为 ""! J !=< K) 时处于气液状态的水是有机 组分的良性溶剂且与 9" 具有完全可混性: 在此水中以空气: 9" 或 ;"9" 作氧化剂可对 $%$ 水解氧化: 产物为 %": 89": ;"9。此法是一种快速、高 效去除污水中有毒、有害有机物的方法,一些用其他方法不能有效去除 的污物用此法能够深度处理,使之无毒、无害化。但此法需要耐高压、耐 腐蚀的反应器。 "0 "0 G 超声波空化氧化 E!? F
利用臭氧的强氧化性处理 *+* 废水。此法降解速度快,去除率高,但 耗电量大、成本较高,且 8’ 有毒,水溶性差,利用率不高。
另外有人研究了吸附氧化法即 /E % 8’ 组合法处理 *+* 废水,发现 比一般的常规吸附法、焚烧法及生化法为佳。 "6 "6 ’ FG><B> 法及类 FG><B> 法
此法的实质是利用 FG" H 或紫外光、氧气等与 I"8" 之间发生链式反 应,催化生成强氧化性基团·8I,利用·8I 氧化分解水中的污染物 ; 0!(1 且 FG" H 还可在一定 JI 条件下形成 FG K 8I L ’,产生一定絮凝作用 0!# 1。此法 处理成本较高,但 FG><B> 法预氧化 H 生物处理联用较经济。
但 *+* 这一硝基化合物化学性质稳定且具毒性及爆炸性,这在一 定程度上限制了某些物化及生化处理法的利用。尽管如此,经各国科研 人员自 "# 世纪 -# 年代以来 ’# 多年的努力探索,一些行之有效的 *+* 废水处理技术还是得以开发。下面就将国内外文献已报道的处理方法简 述如下。
! 物理方法
!6 ! 吸附法 利用活性炭、合成树脂等多孔性物质的吸附作用来去除 *+*,它是
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