Kooksafvalwater is een van de moeilijkst te zuiveren afvalwaters in de kolenchemische industrie. Het is afkomstig van de koolstofprocessen op hoge temperatuur (koken), gaszuivering en terugwinning van chemische producten uit kolen, en omvat voornamelijk residu ammoniakwater, afvalwater van de eindkoeling van kolengas, water van de scheiding van ruwe benzeen en afvalwater van de teerverwerking. De typische waterkwaliteitseigenschappen zijn: hoge COD-concentratie, hoge ammoniakstikstofconcentratie, hoog gehalte aan recalcitrante giftige stoffen (fenolen, benzeenverbindingen, polycyclische aromatische koolwaterstoffen, heterocyclische verbindingen zoals pyridine, chinoline, carbazool, etc.), extreem slechte biologische afbreekbaarheid (BOD₅/COD typisch 0,10~0,20), hoog cyanide- en sulfidegehalte, oliegehalte (teer), en grote schommelingen in waterkwaliteit en -hoeveelheid.

De behandeling van kooksafvalwater is al lange tijd een belangrijke milieu-uitdaging voor kookondernemingen. Traditionele procesroutes volgen doorgaans het patroon van "voorbehandeling (olieverwijdering, fenolverwijdering, strippen van ammoniak) → biologische behandeling (A/O, A²/O, SBR, etc.) → geavanceerde behandeling", maar kampen met tal van uitdagingen in de praktijk: ① Fenolische verbindingen, cyaniden en heterocyclische verbindingen remmen micro-organismen in het biologische systeem sterk af of doden ze zelfs, wat leidt tot frequente vergiftiging en bulking van geactiveerd slib, en instabiele werking van het biologische systeem; ② Extreem slechte biologische afbreekbaarheid (B/C < 0,20), beperkte COD-verwijderingsgraad in de biologische fase, en effluent COD 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 ammoniakstikstof. Dit systeem maakt gebruik van elektrochemische oxidatietechnologie en kan flexibel worden geïntegreerd in meerdere fasen van het kooksafvalwaterbehandelingsproces, waarbij de volgende kerntaken worden uitgevoerd:

Voor effluent na ammoniakstrippen voor fenolverwijdering: directe oxidatie en afbraak van giftige stoffen zoals fenolen, cyaniden en heterocyclische verbindingen in het afvalwater, waardoor de biotoxiciteit volledig wordt geëlimineerd binnen 1-2 uur. De B/C-verhouding wordt verhoogd van 0,10-0,20 naar meer dan 0,35, waardoor veilige en stabiele inlaatomstandigheden voor volgende biologische systemen worden gecreëerd en systeeminstorting door schokken effectief wordt voorkomen.

Voor geavanceerde behandeling van biologisch effluent: diepe verwijdering van resterende COD (recalcitrante humuszuren, aromatische polymeren, etc.) en kleur uit het biologisch effluent, waardoor COD en kleur volledig worden geëlimineerd om te voldoen aan de strengste emissienormen.

Voor de behandeling van blusafvalwater: Na verwijdering van COD en kleur wordt het afvalwater hergebruikt in het blussysteem, waardoor een gesloten kringloop van bluswater wordt bereikt en het risico op inname van vers water en externe vervuiling wordt verminderd.

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

II. Moeilijkheden bij de behandeling van kooksafvalwater en oplossingen met deze apparatuur

Aanpakken van de moeilijkheden	Elektrochemische oplossingen
Fenolen (fenol, cresol, naftol, etc.), cyaniden en heterocyclische verbindingen zijn zeer giftig voor micro-organismen, wat leidt tot frequente vergiftiging, expansie en zelfs instorting van biochemische systemen.	Elektrochemische voor-detoxificatie, oxideert fenolen, cyaniden, heterocyclische verbindingen en andere giftige stoffen in 1 tot 2 uur, waardoor de biologische toxiciteit volledig wordt geëlimineerd en een langdurige stabiele werking van het biochemische systeem wordt gegarandeerd.
De biologische afbreekbaarheid is extreem slecht (B/C 0,10~0,20), en eenvoudige biochemische methoden kunnen de meeste COD niet effectief afbreken.	Elektrochemische processen verstoren aromatische en heterocyclische structuren, verhogen de B/C-verhouding tot boven 0,35 en verbeteren de COD-verwijderingsgraad in de biochemische fase met 40%–60%.
Voorbehandelingsprocessen zoals ammoniakstrippen en fenolverwijdering 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 benodigde diepte van ammoniakstrippen en fenolverwijdering wordt verminderd, de voorbehandelingslast wordt verlicht en het totale energieverbruik wordt verlaagd.
In de winter, bij lage temperaturen (<10℃), neemt de activiteit van biochemische nitrificerende bacteriën sterk af en daalt de ammoniakstikstofverwijderingsgraad scherp of stopt zelfs.	Elektrochemische diepe behandeling wordt niet beïnvloed door temperatuur (stabiele werking van 0 tot 40℃) en kan naleving van ammoniakstikstof- en COD-normen in de winter garanderen.
Conventionele elektroden zijn gevoelig voor aangroei (calcium- en magnesiumhardheid) en vervuiling (teer, polymeren) in kooksafvalwater, en frequente reiniging leidt tot hun falen.	Speciale titanium-gebaseerde composiet gecoate elektroden en anti-aangroei bedrijfsmodus zijn geschikt voor kooksafvalwater met hoge hardheid, olieachtigheid, en kunnen lange tijd werken zonder aangroei of verstopping.
Na recycling van het blusafvalwater, accumuleren COD en kleur voortdurend, en worden schadelijke gassen gegenereerd tijdens het blussen, wat de atmosfeer vervuilt.	Elektrochemische behandeling van blusafvalwater verwijdert COD en kleur voor hergebruik, waardoor de accumulatie en circulatie van verontreinigingen in het blussysteem wordt afgesneden.

III. Werkingsprincipe

Na voorbehandeling zoals olieverwijdering, precipitatie en ammoniakstrippen, komt kooksafvalwater in de elektrochemische reactor, waar de volgende reacties plaatsvinden onder invloed van de elektroden:

(1) Directe elektro-oxidatie De karakteristieke giftige verontreinigingen in kooksafvalwater worden direct geoxideerd op het anodeoppervlak: Fenolen (fenol, cresol, naftol, etc.): Nadat de benzeenring op het anodeoppervlak is gehydroxyleerd, wordt deze verder geoxideerd en ring-geopend, waarbij het transformeert in organische zuren met kleine moleculen, en uiteindelijk wordt gemineraliseerd tot CO₂ en H₂O. Het oxidatieve ring-openingsproces van fenol elimineert volledig de celmembraanpenetrerende toxiciteit voor micro-organismen. Cyanide (CN⁻): Het wordt direct geoxideerd tot cyanaten (CN⁻→CNO⁻) aan de anode. De cyanaten worden verder gehydrolyseerd tot ammoniak en carbonaat, en de hoge toxiciteit wordt volledig geëlimineerd. Heterocyclische verbindingen (pyridine, chinoline, carbazool, indole, etc.): De stikstofhoudende heterocycle wordt direct ring-geopend op het anodeoppervlak. N wordt uit de ring vrijgegeven en omgezet in NH₃ of N₂. De ringstructuur wordt vernietigd en de biotoxiciteit wordt sterk verminderd. Polycyclische aromatische koolwaterstoffen (naftaleen, anthraceen, fenantreen, etc.): Het aromatische ringsysteem wordt geleidelijk geoxideerd en ring-geopend op het anodeoppervlak. De macromoleculaire condensatiestructuur wordt afgebroken tot 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 kooksafvalwater. OCl, OCl⁻): Hydroxylradicalen voeren niet-selectieve oxidatieve aanvallen uit op diverse recalcitrante organische verbindingen, met name met een significant ring-openend effect op polycyclische aromatische koolwaterstoffen en heterocyclische verbindingen. Geactiveerd chloor diffundeert verder in de oplossing, oxideert snel ammoniakstikstof, en vult tegelijkertijd de oxidatie aan van organische verbindingen die geen direct contact hebben gehad met de anode.

(3) Oxidatieve verwijdering van ammoniakstikstof: De concentratie van ammoniakstikstof in kooksafvalwater is hoog, en elektrochemische verwijdering wordt bereikt via een indirect oxidatiepad: Chloride-ionen worden aan de anode geëlektrolyseerd om geactiveerd chloor te genereren. Geactiveerd chloor oxideert snel ammoniakstikstof tot stikstofgas. Chloride-ionen worden geregenereerd en circuleren in de reactie, waarbij ze continu deelnemen aan de oxidatie van ammoniakstikstof. De ammoniakstikstofverwijderingsgraad kan 80%~99% bereiken.

(4) Gezamenlijke verwijdering van COD en verbetering van de biologische afbreekbaarheid: Na directe en indirecte oxidatie ondergaan macromoleculaire aromatische en heterocyclische organische verbindingen in kooksafvalwater: ringopening van aromatische ringen/heterocyclische ringen → ketenbreuk van macromoleculen → omzetting in organische zuren, alcoholen, aldehyden, etc. met kleine moleculen. Deze kleine organische moleculen kunnen worden benut door micro-organismen in de BOD₅-detectie, waardoor de BOD₅ toeneemt; tegelijkertijd wordt een deel van de organische materie volledig gemineraliseerd tot CO₂, waardoor de COD afneemt. De B/C-verhouding neemt toe van 0,10~0,20 tot boven 0,35, wat een hoogwaardige biologisch afbreekbare koolstofbron biedt voor volgende biochemische systemen.

IV. Kernvoordelen (gericht op kooksafvalwater)

Voordelen	illustreren
Snelle eliminatie van biotoxiciteit	Binnen 1-2 uur oxideert en breekt het zeer giftige stoffen zoals fenolen, cyaniden en heterocyclische verbindingen af, waardoor de remmingsgraad van luminescentiebacteriën in het effluent wordt verminderd van >90% naar <20%, waardoor vergiftiging en instorting van het biochemische systeem effectief wordt voorkomen.
Verbeter de biochemische eigenschappen aanzienlijk	De B/C-verhouding nam toe van 0,10-0,20 tot boven 0,35, waardoor de COD-verwijderingsgraad in de biochemische fase met 40%-60% werd verbeterd, en een totale COD-verwijderingsgraad van meer dan 95% voor het gehele systeem werd bereikt.
Gelijktijdige verwijdering van COD, ammoniakstikstof, cyanide en kleur	Eén enkele unit oxideert gelijktijdig fenolen, heterocycles, ammoniakstikstof, cyaniden en chromoforen, ter vervanging van enkele functies van het traditionele "fenolverwijdering + ammoniakstrippen + biochemische behandeling + diepe oxidatie" proces.
Niet beïnvloed door seizoenen en temperatuur	De behandelingsefficiëntie is stabiel binnen het bereik van 0~40℃. Wanneer de biochemische nitrificatie in noordelijke winters stopt, kan elektrochemische behandeling garanderen dat ammoniakstikstof en COD aan de normen voldoen.
Aanpasbaar aan complexe waterkwaliteit	De hoge hardheid, het hoge zoutgehalte en de kleine hoeveelheid teer in kooksafvalwater vormen geen beperking - de elektroden zijn bestand tegen aangroei en vervuiling, en de omgeving met hoog zoutgehalte bevordert actieve chlorering.
Nul chemische dosering	Er hoeven geen alkali, oxidatiemiddelen of vlokmiddelen te worden toegevoegd; het verbruikt alleen elektriciteit.
Langdurige stabiele werking van elektroden	De titanium-gebaseerde composietcoating en het speciale anti-aangroei ontwerp passen zich aan de complexe waterkwaliteit van kooksafvalwater aan, waardoor langdurige werking zonder aangroei, verstopping of storing wordt gegarandeerd.
Volledig automatische PLC-besturing	De stroom wordt automatisch aangepast op basis van online detectie van inkomende COD en ammoniakstikstof, waardoor snelle reactie op grote schommelingen in de kwaliteit van kooksafvalwater mogelijk is zonder handmatige monitoring.

V. Technische parameters (aanpasbaar)

parameter	bereik
Verwerkingsvolume	1 ~ 2000 m³/dag (modulaire parallelle werking)
Geïnstalleerd vermogen	5 ~ 500 kW (afhankelijk van waterkwaliteit en behandelingsdoelen)
Bedrijfsspanning	3 ~ 15 V (DC, veilige spanning)
effluent COD	Verwijderingsgraad 30%~90%, B/C-verhouding ≥ 0,35
Effluent COD (Diepe Behandelingsmodus)	Verwijderingsgraad 50%~95%
Totaal fenolen in effluent	Verwijderingsgraad ≥80%
Cyanide in effluent	Verwijderingsgraad ≥90%
Waterkleur	Verwijderingsgraad ≥90%, effluent kleurloos of lichtgeel en transparant
Materiaal van apparatuur	PP / Roestvrij staal / Titanium
Vereisten voor inkomend water (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 Detoxificatie vóór Biochemische Verwerking

Kooksafvalwater → Olieverwijdering en Sedimentatie (Verwijdering van Teer en SS) → Elektrochemische Behandelingsapparatuur (Verwijdering van Fenolen, Cyaniden, Heterocyclische Verbindingen en Verbetering van B/C-verhouding) → Tussentank/Buffertank → Biochemisch Systeem → Secundaire Sedimentatietank → Lozing Voldoet aan Normen

Uitleg: Dit is de meest kritieke en kernapplicatieconfiguratie in de behandeling van kooksafvalwater. De elektrochemische detoxificatie-unit wordt vóór het biochemische systeem geplaatst en voert de kerntaken uit van "oxidatieve afbraak van fenolen/cyaniden/heterocyclische verbindingen + verbetering van de B/C-verhouding". Als kooksafvalwater zonder elektrochemische detoxificatie direct in het biochemische systeem terechtkomt, zullen micro-organismen in een staat van langdurige toxiciteitsremming verkeren, wat leidt tot extreem instabiele systeemwerking. Na detoxificatie wordt de COD-verwijderingsgraad van de biochemische fase aanzienlijk verbeterd, en het systeem werkt het hele jaar door stabiel, onafhankelijk van schommelingen in de inkomende toxiciteit.

Optie 2: Geavanceerde Biochemische Behandeling van Effluent

Kooksafvalwater → Voorbehandeling → Biochemisch Systeem → Secundaire Sedimentatietank → Elektrochemisch Behandelingssysteem (Verwijdering van Resterende COD en Kleur) → Lozing Voldoet aan Normen

Optie 3: Voor-Biochemische Detoxificatie + Post-Biochemische Geavanceerde Behandeling

Kooksafvalwater → Voorbehandeling → Elektrochemisch Behandelingssysteem (Voor-Biochemisch) → Biochemisch Systeem → Elektrochemische Geavanceerde Behandelingseenheid (Post-Biochemisch) → Lozing Voldoet aan Normen/Hergebruik

Opmerking: Voor nieuw gebouwde kooksafvalwaterzuiveringsinstallaties of uitgebreide upgrade-projecten wordt één elektrochemische unit voor en na de biochemische behandeling geplaatst. De voorkant is verantwoordelijk voor detoxificatie en het verbeteren van de biologische afbreekbaarheid, wat zorgt voor een stabiele en efficiënte biochemische behandeling; de achterkant is verantwoordelijk voor de geavanceerde verwijdering van resterende COD en kleur, wat zorgt voor stabiele effluentnaleving. De twee elektrochemische units werken samen, waardoor het kooksafvalwatersysteem het meest veerkrachtig is tegen schokken, met het meest stabiele effluent en optimale bedrijfskosten. Hoewel de apparatuurinvestering iets hoger is dan bij een configuratie met één unit, worden de betrouwbaarheid van het biochemische systeem en de zekerheid van de uiteindelijke effluentnaleving aanzienlijk verbeterd, wat resulteert in de beste totale kosteneffectiviteit.

Markeringen: