洗消废水处理方法的可行性研究

向亚东

（中煤科工集团武汉设计研究院有限公司，湖北 武汉 43300006644）

洗消废水是部队中在火药的研发与生产或消防的过程中所产生的废水，其所含污染物质具有：碱性极强，含有大量的表面活性剂，可生化性差，甚至还有少量的毒性，我们试图设计一种专门针对该类废水的可移动式的成套污水处理装置。

1 废水的来源及设计参数

1.1 废水水质

洗消废水的物质成分有：次氯酸钙32%～36%，氢氧化钙15%，氧化钙29%。还含有少量洗涤剂成分：对十二烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、环氧乙烷和环氧丙烷、三聚磷酸钠。此外还含有少量毒物（含量小于200mg）：甲基膦酸二甲酯、甲基膦酸盐、甲膦酸异丙酯、甲膦酸乙酯、二异丙胺基乙磺酸、二乙醇基硫醚、2-氯乙烯基二氯胂、氯乙烯胂酸、二羟二乙硫醚、芥子亚砜、芥子砜、s-（2-二异丙基氨乙基）-甲基硫代膦酸乙酯［1］。

1.2 设计参数

设计水量为10m3/h，废水原水水质及处理后标准见表1。

表1 原废水水质及处理后标准

2 水质分析及工艺设计

2.1 pH

本废水的pH为12，碱性极强，但由于该废水中含有氢氧化钙、氧化钙等污染物，为了节省投资和运行费用，本设计调节pH放在去除这些碱性物质之后。

2.2 次氯酸钙的去除

次氯酸钙是漂白粉的主要成分之一，有杀菌性及氧化性。次氯酸钙在水中的溶解度不大，它的稳定性与含水量成反比，分解反应强烈放热，产物是氯酸钙及一氧化二氯。次氯酸钙与二氧化碳反应生成碳酸钙，放出氯气：

2Ca（ClO）2+2CO2→2CaCO3↓+2Cl2↑+O2

与盐酸反应生成氯化钙：

Ca（ClO）2+4HCl→CaCl2+2H2O+2Cl2↑

由上述的分析可知，要去除水中的次氯酸钙有两中方法。方法一：向废水中通入CO2气体；方法二：向废水中加入HCl。为了节省运行成本和操作方便，我们选择了方法一。

2.3 氢氧化钙的去除

氢氧化钙又名消石灰，具有碱的通性，微溶于水，与二氧化碳反应生成碳酸钙的沉淀。

Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O

由上可知，要除去水中的氢氧化钙也可以通过向废水中通入CO2气体来使氢氧化钙变成CaCO3沉淀。

2.4 氧化钙的去除

氧化钙化学式CaO，难溶于水，在水中容易发生CaO+H2O=Ca（OH）2的反应。所以当我们向废水中通入CO2气体去除Ca（OH）2的同时，上述反应会进行，即氧化钙水解为氢氧化钙。所以，向废水中通入CO2气体也可以同时去除氧化钙［2］。

综上所述：我们可以先向废水中通入过量的CO2气体使次氯酸钙、氢氧化钙、氧化钙变成CaCO3的沉淀来去除。

2.4 洗涤剂的去除

对十二烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、环氧乙烷和环氧丙烷、三聚磷酸钠。这些物质为洗涤剂的主要成分，属于表面活性剂。要去除表面活性剂必须要先破卤，为了更好地去除表面活性剂，我们选择了电气浮工艺。

2.6 其他物质的去除

甲基膦酸二甲酯、甲基膦酸盐、甲膦酸异丙酯、甲膦酸乙酯、二异丙胺基乙磺酸、二乙醇基硫醚、2-氯乙烯基二氯胂、氯乙烯胂酸、二羟二乙硫醚、芥子亚砜、芥子砜、s-（2-二异丙基氨乙基）-甲基硫代膦酸乙酯。这些物质成分复杂，可生化性差，还有少量的毒物。鉴于以上特点，对这些物质我们采用微滤膜过滤来去除。

3 工艺流程

通过上述对废水水质进行的分析，拟采用如下的工艺流程：

图1

4 工艺描述

首先，废水通过筛网去除漂浮物等杂质，然后自流进入调节池，调节池起到收集废水和调节水质、水量的作用。调节池中水通过提升泵按每小时10m3的流量抽入反应沉淀池，在沉淀池的前段进行鼓风曝气，通过曝气，大量的CO2气体进入水体。从而与水中的次氯酸钙、氢氧化钙、氧化钙发生反应生成CaCO3的沉淀，通过沉淀得以去除，沉淀物质排到储泥池。沉淀池出水再进入气浮设备，在气浮的前段通过投加HCl进行pH的调节，使废水的pH在6～9之间。通过气浮能很好地去除对十二烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、环氧乙烷和环氧丙烷、三聚磷酸钠等这些表面活性剂和大量的SS，从而可以大量地降低废水的浊度，有利于后续构筑物的处理。此处的气浮是电气浮，电气浮出水进入保安过滤器系统作为超滤膜的预处理，废水经过保安过滤器的预处理后进入膜处理单元，为了减少投资和运行成本，我们选用超滤作为膜处理系统。废水经过超滤膜处理后，甲基膦酸二甲酯、甲基膦酸盐、甲膦酸异丙酯、甲膦酸乙酯、二异丙胺基乙磺酸、二乙醇基硫醚、2-氯乙烯基二氯胂、氯乙烯胂酸、二羟二乙硫醚、芥子亚砜、芥子砜、s-（2-二异丙基氨乙基）-甲基硫代膦酸乙酯这些物质得以去除。清液可以回用于消防等，浓水回流至调节池，再循环处理。沉淀物质排到储泥池，为了整套污水处理系统便于建成移动式的。这里的污泥脱水系统选用占地较小的叠螺脱水机，污泥通过叠螺脱水系统后成较干的泥饼，可以打包放置，后交有资质单位进行处理。

5 结语

本文通过针对废水中各污染物的特点，制定了相应的工艺；又对相应的设备进行精心的选择，设计出了一套可以移动式的污水处理系统。针对废水碱度高、可生化性差并且有含有少量的毒性的特点，采用沉淀、电气浮及超滤相结合的处理工艺可使系统处理后的水回用于消防。

［1］顾国维.水污染治理技术研究［M］.上海:同济大学出版社，1997.

［2］王湛.膜分离技术基础［M］.北京：化学工业出版社，2000.