معدات المعالجة الكهروكيميائية لمياه الصرف الصحي لمعالجة مياه الصرف الصحي لفحم الكوك

أولاً. نظرة عامة على المنتج

مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم هي واحدة من أصعب أنواع مياه الصرف الصحي معالجة في صناعة الفحم الكيميائية. تنشأ من عمليات الكربنة (التفحيم) عند درجات حرارة عالية، وتنقية الغاز، واستعادة المنتجات الكيميائية للفحم، وتشمل بشكل أساسي مياه الأمونيا المتبقية، ومياه التبريد النهائية لغاز الفحم، ومياه فصل البنزين الخام، ومياه معالجة القار. خصائص جودة المياه النموذجية هي: تركيز عالٍ من الطلب الكيميائي على الأكسجين (COD)، تركيز عالٍ من النيتروجين الأموني، محتوى عالٍ من المواد السامة المقاومة للتحلل (الفينولات، مركبات البنزين، الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات، المركبات الحلقية غير المتجانسة مثل البيريدين، الكينولين، الكربازول، إلخ)، قابلية ضعيفة جدًا للتحلل البيولوجي (نسبة الطلب البيوكيميائي على الأكسجين إلى الطلب الكيميائي على الأكسجين BOD₅/COD عادةً 0.10~0.20)، محتوى عالٍ من السيانيد والكبريتيد، محتوى الزيت (القار)، وتقلبات كبيرة في جودة وكمية المياه.

لطالما كانت معالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم تحديًا بيئيًا أساسيًا لمؤسسات الفحم. عادةً ما تتبع مسارات المعالجة التقليدية نمط "المعالجة الأولية (إزالة الزيت، إزالة الفينول، نزع الأمونيا) → المعالجة البيولوجية (A/O، A²/O، SBR، إلخ) → المعالجة المتقدمة"، ولكنها تواجه تحديات عديدة في التشغيل الفعلي: ⓫ المركبات الفينولية والسيانيدات والمركبات الحلقية غير المتجانسة تثبط بقوة أو حتى تقتل الكائنات الحية الدقيقة في النظام البيولوجي، مما يؤدي إلى تسمم متكرر وتكتل الحمأة المنشطة، وتشغيل غير مستقر للنظام البيولوجي؛ ⓬ قابلية ضعيفة جدًا للتحلل البيولوجي (B/C< 0.20)، معدل إزالة محدود للطلب الكيميائي على الأكسجين في المرحلة البيولوجية، وتصريف مياه ذات طلب كيميائي على الأكسجين أقل بكثير من معايير التصريف الحالية؛ ⓭ درجات الحرارة الشتوية المنخفضة تسبب انخفاضًا حادًا أو حتى توقفًا في كفاءة النترجة للأنظمة البيولوجية، مما يؤدي إلى تجاوزات كبيرة في النيتروجين الأموني. يستخدم هذا النظام تقنية الأكسدة الكهروكيميائية ويمكن دمجه بمرونة في مراحل متعددة من عملية معالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم، ويؤدي الوظائف الأساسية التالية:

لمياه الصرف الصحي الناتجة عن الفينول بعد نزع الأمونيا: الأكسدة والتحلل المباشر للمواد السامة مثل الفينولات والسيانيدات والمركبات الحلقية غير المتجانسة في مياه الصرف الصحي، مما يقضي تمامًا على السمية البيولوجية في غضون 1-2 ساعة. يتم زيادة نسبة B/C من 0.10-0.20 إلى أكثر من 0.35، مما يخلق ظروفًا آمنة ومستقرة للمياه الواردة للأنظمة البيولوجية اللاحقة ويمنع بشكل فعال انهيار النظام بسبب الصدمات.

للمعالجة المتقدمة لمياه الصرف الصحي البيولوجية: إزالة عميقة للطلب الكيميائي على الأكسجين المتبقي (المواد الدبالية المقاومة للتحلل، البوليمرات العطرية، إلخ) واللون من مياه الصرف الصحي البيولوجية، مما يقضي تمامًا على الطلب الكيميائي على الأكسجين واللون لتلبية أشد معايير الانبعاثات صرامة.

لمعالجة مياه الصرف الصحي المبردة: بعد إزالة الطلب الكيميائي على الأكسجين واللون، يتم إعادة استخدام مياه الصرف الصحي في نظام التبريد، مما يحقق دورانًا مغلقًا لمياه التبريد ويقلل من خطر استهلاك المياه العذبة والتلوث الخارجي.

تستهلك العملية بأكملها الكهرباء فقط، دون إضافة أي مواد كيميائية، ولا تنتج نفايات خطرة مثل حمأة الحديد أو الكربون المشبع بالامتزاز. الأقطاب الكهربائية مقاومة للترسبات والتلوث، ويمكنها التكيف مع جودة المياه المعقدة مثل الصلابة العالية، والملوحة العالية، ومحتوى الزيت في مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم. تعمل في درجة حرارة وضغط عاديين (0~40 درجة مئوية) ولا تتأثر بالتغيرات الموسمية ودرجة الحرارة. إنها تقنية أساسية رئيسية لتحقيق الامتثال المستقر والترقية لمياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم.

ثانياً. صعوبات معالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم وحلولها بهذه المعدات

ثالثاً. مبدأ العمل

بعد المعالجة الأولية مثل إزالة الزيت والترسيب ونزع الأمونيا، تدخل مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم إلى المفاعل الكهروكيميائي، حيث تحدث التفاعلات التالية تحت تأثير الأقطاب الكهربائية:

(1) الأكسدة الكهروكيميائية المباشرة الملوثات السامة المميزة في مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم تتأكسد مباشرة على سطح الأنود: الفينولات (الفينول، الكريسول، النفثول، إلخ): بعد هيدروكسلة حلقة البنزين على سطح الأنود، يتم أكسدتها بشكل أكبر وفتح الحلقة، وتتحول إلى أحماض عضوية صغيرة الجزيء، وتتحلل في النهاية إلى CO₂ و H₂O. عملية فتح الحلقة التأكسدية للفينول تقضي تمامًا على سميتها لاختراق غشاء الخلية للكائنات الحية الدقيقة. السيانيد (CN⁻): يتأكسد مباشرة إلى سيانات (CN⁻ → CNO⁻) عند الأنود. تتحلل السيانات لاحقًا إلى أمونيا وكربونات، ويتم القضاء على سميتها العالية تمامًا. المركبات الحلقية غير المتجانسة (البيريدين، الكينولين، الكربازول، الإندول، إلخ): يتم فتح الحلقة غير المتجانسة المحتوية على النيتروجين مباشرة على سطح الأنود. يتم إطلاق النيتروجين من الحلقة وتحويله إلى NH₃ أو N₂. يتم تدمير هيكل نظام الحلقة، ويتم تقليل السمية البيولوجية بشكل كبير. الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (النفثالين، الأنثراسين، الفينانثرين، إلخ): يتم أكسدة نظام الحلقة العطرية تدريجيًا وفتحها على سطح الأنود. يتم تحلل هيكل التكثيف الجزيئي الكبير إلى مواد قابلة للتحلل صغيرة الجزيء.

(2) الأكسدة الكهروكيميائية غير المباشرة تحليل الماء بالكهرباء ينتج جذور الهيدروكسيل (•OH). في الوقت نفسه، يتم توليد الكلور النشط (Cl₂, H₂O) عن طريق التحليل الكهربائي لأيونات الكلوريد الموجودة بشكل طبيعي في مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم. (OCl, OCl⁻): تقوم جذور الهيدروكسيل بهجمات أكسدة غير انتقائية على مركبات عضوية مقاومة للتحلل، وتظهر تأثيرات فتح حلقة كبيرة بشكل خاص على الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات والمركبات الحلقية غير المتجانسة. ينتشر الكلور المنشط بشكل أكبر في المحلول، ويؤكسد بسرعة النيتروجين الأموني، وفي الوقت نفسه يكمل أكسدة المركبات العضوية التي لم تتصل مباشرة بالأنود.

(3) إزالة أكسدة النيتروجين الأموني: تركيز النيتروجين الأموني في مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم مرتفع، ويتم تحقيق الإزالة الكهروكيميائية من خلال مسار أكسدة غير مباشر: يتم تحليل أيونات الكلوريد بالكهرباء عند الأنود لتوليد الكلور النشط. يقوم الكلور النشط بأكسدة النيتروجين الأموني بسرعة إلى غاز النيتروجين. يتم تجديد أيونات الكلوريد وتدويرها في التفاعل، وتشارك باستمرار في أكسدة النيتروجين الأموني. يمكن أن يصل معدل إزالة النيتروجين الأموني إلى 80%~99%.

(4) الإزالة المشتركة للطلب الكيميائي على الأكسجين وتحسين قابلية التحلل البيولوجي: بعد الأكسدة المباشرة وغير المباشرة، تخضع المركبات العضوية العطرية والحلقية غير المتجانسة الجزيئية الكبيرة في مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم لـ: فتح حلقة العطرية/الحلقية غير المتجانسة → كسر سلسلة الجزيئات الكبيرة → التحول إلى أحماض عضوية صغيرة الجزيء، كحولات، ألدهيدات، إلخ. يمكن للكائنات الحية الدقيقة استخدام هذه الجزيئات العضوية الصغيرة في اكتشاف BOD₅، مما يزيد من BOD₅؛ في الوقت نفسه، يتم تحلل بعض المواد العضوية بالكامل إلى CO₂، مما يقلل من الطلب الكيميائي على الأكسجين. تزداد نسبة B/C من 0.10~0.20 إلى أكثر من 0.35، مما يوفر مصدر كربون حيوي قابل للتحلل عالي الجودة للأنظمة الكيميائية الحيوية اللاحقة.

رابعاً. المزايا الأساسية (تستهدف مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم)

خامساً. المعلمات الفنية (قابلة للتخصيص)

سادساً.موقع العملية

الخيار 1: المعالجة الأولية وإزالة السمية قبل المعالجة الكيميائية الحيوية

مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم → إزالة الزيت والترسيب (إزالة القار والمواد الصلبة العالقة) → معدات المعالجة الكهروكيميائية (إزالة الفينولات والسيانيدات والمركبات الحلقية غير المتجانسة وتحسين نسبة B/C) → خزان وسيط/خزان موازنة → النظام الكيميائي الحيوي → خزان ترسيب ثانوي → تصريف يلبي المعايير

شرح: هذا هو التكوين الأكثر أهمية وجوهرية في معالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم. توضع وحدة إزالة السمية الكهروكيميائية قبل النظام الكيميائي الحيوي، وتؤدي الوظائف الأساسية "للأكسدة والتحلل للفينولات/السيانيدات/المركبات الحلقية غير المتجانسة + تحسين نسبة B/C". إذا دخلت مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم بدون إزالة السمية الكهروكيميائية مباشرة إلى النظام الكيميائي الحيوي، فإن الكائنات الحية الدقيقة ستكون في حالة تثبيط سمي طويل الأمد، مما يؤدي إلى تشغيل غير مستقر للغاية للنظام. بعد إزالة السمية، يتم تحسين معدل إزالة الطلب الكيميائي على الأكسجين للمرحلة الكيميائية الحيوية بشكل كبير، ويعمل النظام بشكل مستقر على مدار العام، غير متأثر بالتقلبات في سمية المياه الواردة.

الخيار 2: المعالجة الكيميائية الحيوية المتقدمة لمياه الصرف الصحي

مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم → المعالجة الأولية → النظام الكيميائي الحيوي → خزان ترسيب ثانوي → نظام المعالجة الكهروكيميائية (إزالة الطلب الكيميائي على الأكسجين المتبقي واللون) → تصريف يلبي المعايير

الخيار 3: إزالة السمية قبل المعالجة الكيميائية الحيوية + المعالجة المتقدمة بعد المعالجة الكيميائية الحيوية

مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم → المعالجة الأولية → نظام المعالجة الكهروكيميائية (قبل المعالجة الكيميائية الحيوية) → النظام الكيميائي الحيوي → وحدة المعالجة الكهروكيميائية المتقدمة (بعد المعالجة الكيميائية الحيوية) → تصريف يلبي المعايير/إعادة الاستخدام

ملاحظة: بالنسبة لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم الجديدة أو مشاريع الترقية الشاملة، يتم إنشاء وحدة كهروكيميائية واحدة قبل وبعد المعالجة الكيميائية الحيوية. الواجهة الأمامية مسؤولة عن إزالة السمية وتحسين قابلية التحلل البيولوجي، مما يضمن معالجة كيميائية حيوية مستقرة وفعالة؛ الواجهة الخلفية مسؤولة عن الإزالة المتقدمة للطلب الكيميائي على الأكسجين المتبقي واللون، مما يضمن استيفاء تصريف مستقر. تعمل وحدتا المعالجة الكهروكيميائية معًا، مما يجعل نظام معالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن عمليات الفحم أكثر مقاومة للصدمات، مع تصريف أكثر استقرارًا وتكاليف تشغيل مثالية. على الرغم من أن الاستثمار في المعدات أعلى قليلاً من تكوين وحدة واحدة، إلا أن موثوقية النظام الكيميائي الحيوي وقطعية استيفاء التصريف النهائي تتحسن بشكل كبير، مما يؤدي إلى أفضل فعالية من حيث التكلفة الإجمالية.