Verkooksingsafvalwater is een van de moeilijkste afvalwaters om te behandelen in de steenkoolchemische industrie. Het is afkomstig van de carbonisatie bij hoge temperatuur (verkooksing), gaszuivering en chemische productterugwinningsprocessen van steenkool, en omvat voornamelijk resterend ammoniakwater, eindkoelingsafvalwater van steenkoolgas, scheidingswater van ruw benzeen en afvalwater van teerverwerking. De typische kenmerken van de waterkwaliteit zijn: hoge CZV-concentratie, hoge ammoniak-stikstofconcentratie, hoog gehalte aan recalcitrante giftige stoffen (fenolen, verbindingen uit de benzeenreeks, polycyclische aromatische koolwaterstoffen, heterocyclische verbindingen zoals pyridine, chinoline, carbazool, enz.), extreem slechte biologische afbreekbaarheid (BOD₅/CZV typisch 0,10 ~ 0,20), hoog cyanide- en sulfidegehalte, oliegehalte (teer) en grote schommelingen in de waterkwaliteit en -kwantiteit.

De behandeling van verkooksingsafvalwater is lange tijd een belangrijke milieuuitdaging geweest voor verkooksingsbedrijven. Traditionele procesroutes volgen doorgaans het patroon van "voorbehandeling (olieverwijdering, fenolverwijdering, strippen van ammoniak) → biologische behandeling (A/O, A²/O, SBR, etc.) → geavanceerde behandeling", maar worden in de praktijk geconfronteerd met talrijke uitdagingen: ① Fenolverbindingen, cyaniden en heterocyclische verbindingen remmen micro-organismen in het biologische systeem sterk af of doden deze zelfs, wat leidt tot frequente vergiftiging en ophoping van actief slib en een onstabiele werking van het biologische systeem; ② Extreem slechte biologische afbreekbaarheid (B/C < 0,20), beperkte CZV-verwijderingssnelheid in de biologische fase, en effluent CZV ver onder de huidige lozingsnormen; ③ Lage wintertemperaturen veroorzaken een scherpe daling of zelfs stopzetting van de nitrificatie-efficiëntie van biologische systemen, wat leidt tot aanzienlijke overschrijdingen van ammoniak-stikstof. Dit systeem maakt gebruik van elektrochemische oxidatietechnologie en kan flexibel worden geïntegreerd in meerdere fasen van het verkooksingswaterzuiveringsproces, waarbij de volgende kernfuncties worden vervuld:

Voor het verwijderen van fenol uit het afvalwater na het strippen van ammoniak: Directe oxidatie en afbraak van giftige stoffen zoals fenolen, cyaniden en heterocyclische verbindingen in het afvalwater, waardoor biotoxiciteit binnen 1-2 uur volledig wordt geëlimineerd. De B/C-verhouding wordt verhoogd van 0,10-0,20 naar meer dan 0,35, waardoor veilige en stabiele influentomstandigheden worden gecreëerd voor daaropvolgende biologische systemen en effectief wordt voorkomen dat systemen instorten als gevolg van schokken.

Voor geavanceerde behandeling van biologisch afvalwater: Diepgaande verwijdering van achtergebleven CZV (recalcitrante humussubstanties, aromatische polymeren, enz.) en kleur uit het biologische afvalwater, waardoor CZV en kleur volledig worden geëlimineerd om aan de strengste emissienormen te voldoen.

Voor het blussen van afvalwaterbehandeling: Na CZV- en kleurverwijdering wordt het afvalwater hergebruikt in het blussysteem, waardoor een gesloten kringloop van bluswater wordt bereikt en het risico op zoetwaterinname en externe vervuiling wordt verminderd.

Het hele proces verbruikt alleen elektriciteit, zonder toevoeging van chemische middelen, en produceert geen gevaarlijk afval zoals ijzerslib of geadsorbeerde verzadigde koolstof. De elektroden zijn bestand tegen kalkaanslag en vervuiling en kunnen zich aanpassen aan complexe waterkwaliteiten, zoals een hoge hardheid, een hoog zoutgehalte en het oliegehalte in het verkooksingsafvalwater. Het werkt bij normale temperatuur en druk (0~40℃) en wordt niet beïnvloed door seizoens- en temperatuurveranderingen. Het is een belangrijke kerntechnologie voor het bereiken van stabiele naleving en verbetering van het cokesvormingsafvalwater.

II. Moeilijkheden bij het vercooksen van afvalwaterbehandeling en oplossingen met deze apparatuur

Pak de moeilijkheden aan	Elektrochemische oplossingen
Fenolen (fenol, cresol, naftol, enz.), cyaniden en heterocyclische verbindingen zijn zeer giftig voor micro-organismen en veroorzaken frequente vergiftiging, expansie en zelfs ineenstorting van biochemische systemen.	Elektrochemische pre-ontgifting, ontleedt op oxidatieve wijze fenolen, cyaniden, heterocyclische verbindingen en andere giftige stoffen in 1 tot 2 uur, waardoor biologische toxiciteit volledig wordt geëlimineerd en een stabiele werking van het biochemische systeem op lange termijn wordt gegarandeerd
De biologische afbreekbaarheid is extreem slecht (B/C 0,10~0,20), en eenvoudige biochemische methoden kunnen de meeste CZV niet effectief afbreken.	Elektrochemische processen verstoren aromatische en heterocyclische structuren, verhogen de B/C-verhouding tot meer dan 0,35 en verbeteren de CZV-verwijderingssnelheid in de biochemische fase met 40%-60%.
Voorbehandelingsprocessen zoals het strippen van ammoniak en het verwijderen van fenol zijn energie-intensief en vereisen de toevoeging van grote hoeveelheden alkali en stoom, wat resulteert in hoge bedrijfskosten.	Elektrochemische processen kunnen fenolen en ammoniakstikstof direct oxideren en verwijderen, waardoor de vereiste diepte voor het strippen van ammoniak en het verwijderen van fenol wordt verminderd, de voorbehandelingsbelasting wordt verminderd en het totale energieverbruik wordt verlaagd.
In de winter, wanneer de temperatuur laag is (<10℃), neemt de activiteit van biochemische nitrificerende bacteriën aanzienlijk af en neemt de verwijderingssnelheid van ammoniak-stikstof scherp af of stopt zelfs.	De elektrochemische diepe behandeling wordt niet beïnvloed door de temperatuur (stabiele werking van 0 tot 40 ℃) en kan in de winter naleving van de ammoniak-stikstof- en CZV-normen garanderen.
Conventionele elektroden zijn gevoelig voor aanslag (calcium- en magnesiumhardheid) en vervuiling (teer, polymeren) in het verkooksingsafvalwater, en veelvuldig schoonmaken leidt tot falen ervan.	Speciale op titanium gebaseerde, met composiet beklede elektroden en een anti-kalkwerkingsmodus zijn geschikt voor olieachtig, verkooksend afvalwater met een hoge hardheid en kunnen lange tijd werken zonder kalkaanslag of verstopping.
Nadat het bluswater is gerecycled, hopen CZV en kleur zich voortdurend op en worden tijdens het blussen schadelijke gassen gegenereerd, waardoor de atmosfeer wordt vervuild.	Elektrochemische behandeling van bluswater verwijdert CZV en kleur vóór hergebruik, waardoor de ophoping en circulatie van verontreinigende stoffen in het blussysteem wordt tegengegaan.

III. Werkingsprincipe

Na voorbehandeling, zoals het verwijderen van olie, het neerslaan en het strippen van ammoniak, komt het verkooksende afvalwater de elektrochemische reactor binnen, waar onder invloed van elektroden de volgende reacties plaatsvinden:

(1)Directe elektro-oxidatie De karakteristieke giftige verontreinigende stoffen in verkooksingsafvalwater worden direct geoxideerd op het anodeoppervlak: Fenolen (fenol, cresol, naftol, enz.): Nadat de benzeenring op het anodeoppervlak is gehydroxyleerd, wordt deze verder geoxideerd en ringgeopend, omgezet in organische zuren met kleine moleculen en uiteindelijk gemineraliseerd in CO₂ en H₂O. Het oxidatieve ringopeningsproces van fenol elimineert volledig de toxiciteit van celmembraanpenetratie voor micro-organismen. Cyanide (CN⁻): Het wordt direct geoxideerd tot cyanaat (CN⁻ → CNO⁻) aan de anode. Het cyanaat wordt verder gehydrolyseerd tot ammoniak en carbonaat, en de hoge toxiciteit ervan wordt volledig geëlimineerd. Heterocyclische verbindingen (pyridine, chinoline, carbazool, indool, enz.): De stikstofhoudende heterocyclus heeft een directe ringopening op het anodeoppervlak. N komt vrij uit de ring en wordt omgezet in NH3 of N₂. De structuur van het ringsysteem wordt vernietigd en de biotoxiciteit wordt sterk verminderd. Polycyclische aromatische koolwaterstoffen (naftaleen, antraceen, fenantreen, enz.): Het aromatische ringsysteem wordt geleidelijk geoxideerd en ringgeopend op het anodeoppervlak. De macromoleculaire condensatiestructuur wordt ontleed in afbreekbare stoffen met kleine moleculen.

(2)Indirecte elektro-oxidatie Anode-elektrolyse van water produceert hydroxylradicalen (·OH). Tegelijkertijd wordt actief chloor (Cl₂, H₂O) gegenereerd door elektrolyse van natuurlijk voorkomende chloride-ionen in verkooksingsafvalwater. OCl, OCl⁻): Hydroxylradicalen voeren niet-selectieve oxidatieve aanvallen uit op verschillende recalcitrante organische verbindingen, waarbij ze vooral significante ringopeningseffecten vertonen op polycyclische aromatische koolwaterstoffen en heterocyclische verbindingen. Geactiveerd chloor diffundeert verder in de oplossing, waarbij ammoniakstikstof snel wordt geoxideerd, terwijl tegelijkertijd de oxidatie van organische verbindingen wordt aangevuld die niet direct in contact zijn gekomen met de anode.

(3)Verwijdering van ammoniakstikstofoxidatie: De concentratie ammoniakstikstof in het verkooksingsafvalwater is hoog en de elektrochemische verwijdering wordt bereikt via een indirecte oxidatieroute: chloride-ionen worden aan de anode geëlektrolyseerd om geactiveerd chloor te genereren. Geactiveerd chloor oxideert ammoniakstikstof snel tot stikstofgas. Chloride-ionen worden geregenereerd en in de reactie gecirculeerd, waarbij ze continu deelnemen aan de oxidatie van ammoniak-stikstof. De verwijderingssnelheid van ammoniakstikstof kan 80% ~ 99% bereiken.

(4)Gezamenlijke verwijdering van CZV en verbetering van de biologische afbreekbaarheid: Na directe en indirecte oxidatie ondergaan macromoleculaire aromatische en heterocyclische organische verbindingen in verkooksingsafvalwater: ringopening van aromatische ringen/heterocyclische ringen → ketenverbreking van macromoleculen → omzetting in kleine moleculen organische zuren, alcoholen, aldehyden, enz. Deze kleine organische moleculen kunnen door micro-organismen worden gebruikt bij de BZV₅-detectie, waardoor de BZV₅ toeneemt; Tegelijkertijd wordt een deel van het organische materiaal volledig gemineraliseerd tot CO₂, waardoor CZV afneemt. De B/C-verhouding stijgt van 0,10~0,20 tot meer dan 0,35, wat een hoogwaardige biologisch afbreekbare koolstofbron oplevert voor daaropvolgende biochemische systemen.

IV. Kernvoordelen (gericht op cokesvormingsafvalwater)

Voordelen	illustreren
Snelle eliminatie van biotoxiciteit	Binnen 1-2 uur oxideert en ontleedt het zeer giftige stoffen zoals fenolen, cyaniden en heterocyclische verbindingen, waardoor de remming van luminescerende bacteriën in het effluent wordt verminderd van> 90% naar <20%, waardoor vergiftiging en ineenstorting van het biochemische systeem effectief wordt voorkomen.
Verbetert de biochemische eigenschappen aanzienlijk	De B/C-verhouding steeg van 0,10-0,20 naar meer dan 0,35, waardoor de CZV-verwijderingssnelheid in de biochemische fase met 40%-60% verbeterde en een totale CZV-verwijderingssnelheid van meer dan 95% voor het hele systeem werd bereikt.
Gelijktijdige verwijdering van CZV, ammoniakstikstof, cyanide en kleurstof	Een enkele eenheid oxideert tegelijkertijd fenolen, heterocyclische verbindingen, ammoniakstikstof, cyaniden en chromoforen, en vervangt enkele functies van het traditionele "fenolverwijdering + ammoniastrippen + biochemische behandeling + diepe oxidatie" -proces.
Onaangetast door seizoenen en temperatuur	De behandelingsefficiëntie is stabiel binnen het bereik van 0 ~ 40 ℃. Wanneer de biochemische nitrificatie in de noordelijke winters stopt, kan elektrochemische behandeling garanderen dat ammoniakstikstof en CZV aan de normen voldoen.
Aanpasbaar aan complexe waterkwaliteit	De hoge hardheid, het hoge zoutgehalte en de kleine hoeveelheid teer in het verkooksingsafvalwater vormen geen beperking: de elektroden zijn bestand tegen aanslag en vervuiling, en de zoutrijke omgeving bevordert actieve chlorering.
Geen chemische dosering	Er hoeven geen alkaliën, oxidatiemiddelen of vlokmiddelen te worden toegevoegd; het verbruikt alleen elektriciteit.
Langdurige stabiele werking van elektroden	De op titanium gebaseerde composietcoating en het speciale anti-kalkontwerp passen zich aan de complexe waterkwaliteit van verkooksingsafvalwater aan, waardoor een langdurige werking wordt gegarandeerd zonder kalkaanslag, verstopping of defecten.
Volautomatische PLC-besturing	De stroom wordt automatisch aangepast op basis van online detectie van influent CZV en ammoniakstikstof, waardoor snel kan worden gereageerd op grote schommelingen in de kwaliteit van het verkooksingsafvalwater zonder dat handmatige monitoring nodig is.

V. Technische parameters (aanpasbaar)

parameter	domein
Verwerkingsvolume	1 ~ 2000 m³/dag (modulaire parallelle werking)
Geïnstalleerde stroom	5 ~ 500 kW (afhankelijk van waterkwaliteit en behandelingsdoelstellingen)
Bedrijfsspanning	3 ~ 15 V (DC, veilige spanning)
effluent CZV	Verwijderingspercentage 30%~90%, B/C-verhouding ≥ 0,35
Effluent CZV (diepe behandelingsmodus)	Verwijderingspercentage 50%~95%
Totaal fenolen in effluent	Verwijderingspercentage ≥80%
Cyanide in het afvalwater	Verwijderingspercentage ≥90%
Waterkleur	Verwijderingspercentage ≥90%, effluent kleurloos of lichtgeel en transparant
Uitrusting Materiaal	PP / roestvrij staal / titanium
Vereisten voor inlaatwater (voorbehandeling aanbevolen)	Teer/olie ≤ 50 mg/l, SS ≤ 100 mg/l, pH 5~9

Elektrochemische afvalwaterzuiveringsapparatuur voor de behandeling van afvalwateren van cokes

VI.Proceslocatie

Optie 1: voorbehandeling en ontgifting vóór biochemische verwerking

Verkooksingsafvalwater → Olieverwijdering en sedimentatie (verwijdering van teer en SS) → Elektrochemische behandelingsapparatuur (verwijdering van fenolen, cyaniden, heterocyclische verbindingen en verbetering van de B/C-verhouding) → Tussentank/equalisatietank → Biochemisch systeem → Secundaire sedimentatietank → Lozing voldoet aan normen

Uitleg: Dit is de meest kritische en kerntoepassingsconfiguratie bij de behandeling van cokesafvalwater. De elektrochemische ontgiftingseenheid wordt vóór het biochemische systeem geplaatst en voert de kernfuncties uit van "oxidatieve ontleding van fenolen/cyaniden/heterocyclische verbindingen + verbetering van de B/C-verhouding." Als afvalwater zonder elektrochemische ontgifting rechtstreeks in het biochemische systeem terechtkomt, zullen micro-organismen in een staat van langdurige remming van de toxiciteit verkeren, wat leidt tot een uiterst onstabiele werking van het systeem. Na ontgifting is de CZV-verwijderingssnelheid van de biochemische fase aanzienlijk verbeterd en werkt het systeem het hele jaar door stabiel, onaangetast door schommelingen in de toxiciteit van het influent.

Optie 2: geavanceerde biochemische behandeling van afvalwater

Verkooksingsafvalwater → Voorbehandeling → Biochemisch systeem → Secundaire sedimentatietank → Elektrochemisch behandelingssysteem (verwijdering van resterende CZV en kleur) → Lozing voldoet aan de normen

Optie 3: pre-biochemische ontgifting + post-biochemische geavanceerde behandeling

Verkooksingsafvalwater → Voorbehandeling → Elektrochemisch behandelingssysteem (pre-biochemisch) → Biochemisch systeem → Elektrochemische geavanceerde behandelingseenheid (post-biochemisch) → Lozing voldoet aan normen/hergebruik

Opmerking: Voor nieuw gebouwde cokesfabrieken voor afvalwaterzuiveringsinstallaties of omvangrijke moderniseringsprojecten wordt vóór en na de biochemische behandeling één elektrochemische eenheid geïnstalleerd. De voorkant is verantwoordelijk voor de ontgifting en het verbeteren van de biologische afbreekbaarheid, waardoor een stabiele en efficiënte biochemische behandeling wordt gegarandeerd; de achterkant is verantwoordelijk voor de geavanceerde verwijdering van resterende CZV en kleur, waardoor een stabiele effluentcompliantie wordt gegarandeerd. De twee elektrochemische eenheden werken samen, waardoor het verkooksingswaterzuiveringssysteem het meest bestand is tegen schokken, met het meest stabiele effluent en optimale bedrijfskosten. Hoewel de investering in apparatuur iets hoger is dan bij een configuratie met één eenheid, zijn de betrouwbaarheid van het biochemische systeem en de zekerheid dat het uiteindelijke effluent voldoet aanzienlijk verbeterd, wat resulteert in de beste algehele kosteneffectiviteit.

Markeringen:

Elektrochemische halfgeleiderwaterzuiveringsapparatuur: er zijn geen chemicaliën nodig, er ontstaat geen vast afval en de elektroden schalen of verstoppen zich niet.

Praatje Nu

Video

Elektrochemische afvalwaterzuiveringsapparatuur: gebruikt voor demulfisering van afvalwater

Praatje Nu