Équipement de traitement électrochimique des eaux usées, utilisé pour le traitement des eaux usées pétrochimiques.

I. Présentation du produit

Les eaux usées pétrochimiques proviennent principalement de deux grands secteurs : le raffinage du pétrole (raffinage du pétrole) et la pétrochimie (éthylène, aromatiques, résines synthétiques, fibres synthétiques, caoutchouc synthétique, etc.). Il s'agit d'un type typique d'eaux usées industrielles caractérisé par un volume important, une composition complexe et une difficulté de traitement élevée. Ses caractéristiques de qualité de l'eau comprennent : une grande variété de types d'eaux usées (y compris les eaux usées de traitement, les eaux usées huileuses, les eaux usées contenant du soufre, les eaux usées alcalines, les rejets d'eaux de circulation et les eaux usées domestiques), une concentration élevée de DCO, de grandes quantités de matières organiques pétrolières/hydrocarbures, des substances toxiques telles que les phénols, les sulfures, l'azote ammoniacal et les cyanures, et des matières organiques récalcitrantes (hydrocarbures aromatiques polycycliques, composés hétérocycliques, monomères polymères, etc.), généralement faibles. biodégradabilité (rapport B/C 0,15 ~ 0,30) et fluctuations importantes de la qualité et de la quantité de l'eau en raison des variations du type de pétrole brut et des méthodes de traitement.

Les processus traditionnels de traitement des eaux usées pétrochimiques suivent généralement une voie de « séparation du pétrole → flottation → traitement biologique → traitement avancé ». Cependant, dans la pratique, cette approche est depuis longtemps confrontée aux défis suivants : 1. Les substances huileuses interfèrent avec le système de traitement biologique : même après la séparation et la flottation des huiles, les huiles émulsifiées résiduelles et les huiles dissoutes restent, entraînant une diminution de l'activité des boues activées et une détérioration des performances de décantation au fil du temps. 2. Les matières organiques récalcitrantes sont difficiles à éliminer biologiquement : les hydrocarbures aromatiques polycycliques, les composés hétérocycliques et les monomères polymères sont très résistants aux micro-organismes, ce qui limite le taux d'élimination de ces DCO au stade du traitement biologique. 3. Le système de traitement biologique est inhibé à la fois par les sulfures et l'azote ammoniacal : les sulfures et l'ammoniac libre inhibent à la fois les bactéries nitrifiantes et hétérotrophes, ce qui entraîne une faible efficacité du système de traitement biologique. 4. L'efficacité biologique diminue avec l'augmentation de la salinité des eaux usées. Même si les eaux usées pétrochimiques ne sont pas aussi extrêmes que les eaux usées de produits chimiques fins, certaines eaux usées contiennent encore des quantités importantes de sel. Le taux d'élimination peut atteindre 2 % à 5 %, inhibant les processus biochimiques conventionnels. Les basses températures en hiver réduisent l’efficacité de la nitrification biochimique, ce qui entraîne une baisse des taux d’élimination de l’azote ammoniacal et un risque élevé que l’azote ammoniacal dépasse les normes dans les effluents. Demande accrue de réutilisation des eaux usées : les rejets d’eau en circulation et certains effluents conformes doivent être réutilisés, mais les processus existants ne peuvent pas garantir la stabilité à long terme de la qualité de l’eau réutilisée. Ce système utilise une technologie d'oxydation électrochimique, qui peut être intégrée de manière flexible à plusieurs étapes du processus de traitement des eaux usées pétrochimiques :

Pour les eaux usées combinées après séparation huile-eau et flottation : traite directement les eaux usées contenant des huiles résiduelles, des phénols, des sulfures et des matières organiques récalcitrantes, oxydant et décomposant les substances toxiques en 1 à 2 heures, éliminant les huiles émulsifiées et solubles et dégradant les hydrocarbures aromatiques polycycliques par ouverture de cycle. Le rapport B/C est augmenté de 0,15 ~ 0,20 à plus de 0,30, créant ainsi des conditions d'influent sûres et biodégradables pour les systèmes biochimiques ultérieurs.

Pour le traitement avancé des effluents biochimiques, élimine en profondeur la DCO résiduelle (polymères récalcitrants, produits d'ouverture de cycle d'hydrocarbures aromatiques polycycliques, etc.), l'azote ammoniacal et la couleur de l'effluent biochimique, répondant de manière stable aux normes de réutilisation.

Pour les eaux usées émulsionnées huileuses, ce système désémulsionne et oxyde efficacement pour éliminer le pétrole et la DCO, résolvant ainsi le problème de la mauvaise efficacité du traitement de la flottation à air conventionnelle + du traitement biologique du pétrole émulsionné.

Pour les systèmes d'évacuation et de réutilisation de l'eau en circulation, ce système élimine la DCO, l'azote ammoniacal et les micro-organismes avant de réutiliser l'eau dans le système d'eau de refroidissement en circulation, permettant ainsi une utilisation en cascade et une récupération des ressources de l'eau.

L'ensemble du processus consomme uniquement de l'électricité, sans ajout d'agents chimiques (démulsifiants, floculants, oxydants) et ne produit pas de polluants secondaires tels que des boues chimiques, des boues de fer ou du carbone saturé adsorbé. Les électrodes sont conçues pour résister à la contamination par les hydrocarbures, en s'adaptant aux conditions de fonctionnement complexes des eaux usées huileuses. Il fonctionne à température et pression normales (0 ~ 40 ℃), non affecté par les changements saisonniers et de température.

II.Difficultés dans le traitement des eaux usées pétrochimiques et solutions de cet équipement

III. Principe de fonctionnement

Après un prétraitement tel que la séparation du pétrole et la flottation pour éliminer le pétrole flottant et la plupart des matières en suspension, les eaux usées pétrochimiques entrent dans le réacteur électrochimique, où les réactions de purification suivantes se produisent sous l'action d'électrodes :

(1) Électrooxydation directe

Les polluants caractéristiques des eaux usées pétrochimiques sont directement oxydés à la surface de l'anode :

Produits organiques pétroliers/hydrocarbures (alcanes, cycloalcanes, aromatiques, etc.) : les longues chaînes carbonées et les cycloalcanes sont progressivement oxydés et brisés à la surface de l'anode, se transformant en acides et alcools organiques à petites molécules, et finalement minéralisés en CO₂ et H₂O.

Aromatiques polycycliques (naphtalène, anthracène, phénanthrène, pyrène, etc.) : les systèmes de cycles aromatiques sont progressivement oxydés et ouverts à la surface de l'anode, et les structures polycycliques sont ouvertes en matières organiques monocycliques ou à petites molécules, éliminant ainsi la biotoxicité.

Phénoliques (phénol, crésol, xylénol, etc.) : les cycles benzéniques sont progressivement oxydés et ouverts à la surface de l'anode, et les structures polycycliques sont ouvertes en composés organiques monocycliques ou à petites molécules, éliminant ainsi la biotoxicité.

Phénoliques (phénol, crésol, xylénol, etc.) : les cycles benzéniques s'ouvrent et s'ouvrent à la surface de l'anode, transformant les structures polycycliques en matières organiques monocycliques ou à petites molécules. Après hydroxylation, la surface de l'anode est encore oxydée et son cycle est ouvert, se transformant en acides organiques à petites molécules. Composés hétérocycliques (contenant des hétérocycles N/S/O) : Les hétérocycles sont oxydés et ouverts en cycle à la surface de l'anode, réduisant considérablement la biotoxicité. Sulfures (S²⁻) : directement oxydés en ions sulfate (S²⁻→SO₄²⁻) à l'anode, éliminant l'inhibition toxique sur les micro-organismes.

(2)Électrooxydation indirecte : l'électrolyse de l'eau à l'anode génère des radicaux hydroxyles (·OH), tout en utilisant des ions chlorure naturellement présents dans les eaux usées (les eaux usées pétrochimiques contiennent du Cl⁻) pour générer du chlore actif (Cl₂, HOCl, OCl⁻), complétant l'oxydation des polluants qui ne peuvent pas entrer directement en contact avec l'anode, montrant notamment une efficacité d'oxydation significative pour les huiles solubles et les matières organiques récalcitrantes.

(3)Désémulsification et élimination de l'huile émulsifiée : les gouttelettes d'huile émulsifiées dans les eaux usées huileuses portent une charge négative à leur surface, formant un état d'émulsion stable, difficile à éliminer complètement par flottation à air conventionnelle. Dans le réacteur électrochimique : les microbulles et le champ électrique générés par l'oxydation anodique provoquent des modifications du potentiel de surface des gouttelettes d'huile émulsionnées, la double couche est comprimée, les gouttelettes d'huile à l'état d'émulsion instable s'agrègent et flottent, la matière organique d'huile dissoute est oxydée et minéralisée et la teneur en huile dans l'effluent peut être réduite en dessous de 1 à 3 mg/L.

(4)Oxydation simultanée de l'azote ammoniacal et des sulfures Le chlore actif oxyde l'azote ammoniacal en azote gazeux (2NH₃ + 3HOCl → N₂ + 3Cl⁻ + 3H₂O), et le taux d'élimination de l'azote ammoniacal peut atteindre 80 % ~ 95 %. Les sulfures sont directement oxydés en sulfate à l'anode, éliminant ainsi complètement leur toxicité.

(5)Réduction de la DCO et amélioration de la biodégradabilité. L'effet synergique de l'oxydation directe et de l'oxydation indirecte provoque l'ouverture du cycle et la rupture des liaisons de la matière organique récalcitrante de grande taille moléculaire en substances dégradables de petite taille moléculaire, et le rapport B/C augmente de 0,15 à 0,20 à plus de 0,30 ; une partie de la matière organique est complètement minéralisée, ce qui réduit directement la DCO et crée de bonnes conditions d'influence pour le système biochimique ultérieur.

IV. Principaux avantages (ciblage des eaux usées pétrochimiques)

V. Paramètres techniques (personnalisables)

VI. Emplacement du processus

Option 1 : Prétraitement et détoxification avant le traitement biochimique

Eaux usées pétrochimiques (après séparation des huiles et flottation) → Équipement de prétraitement électrochimique (élimination des huiles résiduelles, oxydation des sulfures, hydrocarbures aromatiques polycycliques à ouverture de cycle et amélioration du rapport B/C) → Réservoir intermédiaire/réservoir d'égalisation → Système biochimique → Réservoir de sédimentation secondaire → Décharge répondant aux normes

Explication : L'unité de prétraitement électrochimique est située après la séparation et la flottation de l'huile et avant le système biochimique, assumant les fonctions complètes de « élimination de l'huile + désulfuration + détoxification + ouverture de cycle + amélioration B/C ». Il s'agit d'une garantie clé pour le traitement pré-biochimique des eaux usées pétrochimiques : éliminant efficacement l'huile émulsionnée résiduelle et l'huile soluble après la séparation et la flottation de l'huile, oxydant les sulfures qui inhibent de manière significative les processus biochimiques, dégradant les hydrocarbures aromatiques polycycliques par ouverture de cycle, améliorant considérablement la biodégradabilité et assurant le fonctionnement stable et efficace à long terme du système biochimique ultérieur.

Option 2 : Traitement avancé des effluents biologiques

Eaux usées pétrochimiques → Prétraitement → Système biologique → Réservoir de sédimentation secondaire → Unité de traitement électrochimique avancé (élimination de la DCO résiduelle et de l'azote ammoniacal) → Décharge aux normes/réutilisation dans le système d'eau en circulation

Remarque : Pour les entreprises disposant de systèmes biologiques existants mais dont les niveaux de DCO et d'azote ammoniacal des effluents ne peuvent pas répondre aux normes de rejet en vigueur, une unité de traitement électrochimique avancé peut être ajoutée après le système biologique. Aucune modification du système biologique existant n'est requise ; Les niveaux de DCO et d’azote ammoniacal seront réduits pour répondre aux normes de rejet direct ou aux exigences de réutilisation.

Option 3 : Traitement spécial des eaux usées émulsionnées huileuses

Eaux usées émulsifiées huileuses → Réservoir d'égalisation → Équipement de désémulsification électrochimique et d'élimination de l'huile → Effluent

Option 4 : Prétraitement des eaux usées à haute salinité/boues alcalines

Eaux usées à haute salinité/Eaux usées alcalines → Unité de traitement électrochimique à haute concentration → Effluent dans le système d'eaux usées/système d'évaporation intégré

Remarque : Les eaux usées des boues alcalines et les eaux usées d'électrodessalement ont une teneur élevée en sel, une DCO élevée et une toxicité élevée ; une décharge directe dans le système intégré provoquera un choc. Des unités de traitement électrochimique peuvent être dédiées au traitement par lots de ce type d'eaux usées, réduisant considérablement la DCO et la toxicité avant de les intégrer en douceur dans l'ensemble du système de l'usine, évitant ainsi les coûts élevés d'élimination hors site, et les avantages économiques restent importants.