कोकिंग अपशिष्ट जल उपचार के लिए विद्युत रासायनिक अपशिष्ट जल उपचार उपकरण

I. उत्पाद अवलोकन

कोकिंग अपशिष्ट जल कोयला रासायनिक उद्योग में उपचार के लिए सबसे कठिन अपशिष्ट जल में से एक है। यह कोयले के उच्च तापमान कार्बनीकरण (कोकिंग), गैस शुद्धिकरण, और रासायनिक उत्पाद वसूली प्रक्रियाओं से उत्पन्न होता है, और मुख्य रूप से अवशिष्ट अमोनिया जल, कोयला गैस से अंतिम शीतलन अपशिष्ट जल, कच्चा बेंजीन पृथक्करण जल, और टार प्रसंस्करण अपशिष्ट जल शामिल हैं। इसकी विशिष्ट जल गुणवत्ता विशेषताएँ हैं: उच्च COD सांद्रता, उच्च अमोनिया नाइट्रोजन सांद्रता, दुर्दम्य विषाक्त पदार्थों की उच्च सामग्री (फिनोल, बेंजीन श्रृंखला यौगिक, पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन, हेट्रोसाइक्लिक यौगिक जैसे पाइरीडीन, क्विनोलिन, कार्बाज़ोल, आदि), अत्यंत खराब जैव निम्नीकरण (BOD₅/COD सामान्यतः 0.10~0.20), उच्च साइनाइड और सल्फाइड सामग्री, तेल सामग्री (टार), और जल गुणवत्ता और मात्रा में बड़े उतार-चढ़ाव।

कोकिंग अपशिष्ट जल का उपचार लंबे समय से कोकिंग उद्यमों के लिए एक मुख्य पर्यावरणीय चुनौती रहा है। पारंपरिक प्रक्रिया मार्ग आम तौर पर "पूर्व-उपचार (तेल हटाना, फिनोल हटाना, अमोनिया स्ट्रिपिंग) → जैविक उपचार (A/O, A²/O, SBR, आदि) → उन्नत उपचार" के पैटर्न का पालन करते हैं, लेकिन वास्तविक संचालन में कई चुनौतियों का सामना करते हैं: ① फिनोलिक यौगिक, साइनाइड, और हेट्रोसाइक्लिक यौगिक जैविक प्रणाली में सूक्ष्मजीवों को दृढ़ता से बाधित या मार देते हैं, जिससे सक्रिय कीचड़ की बार-बार विषाक्तता और बल्किंग होती है, और जैविक प्रणाली का अस्थिर संचालन होता है; ② अत्यंत खराब जैव निम्नीकरण (B/C < 0.20), जैविक चरण में सीमित COD हटाने की दर, और वर्तमान निर्वहन मानकों से बहुत नीचे का बहिःस्राव COD; ③ कम सर्दियों का तापमान जैविक प्रणालियों की नाइट्रीकरण दक्षता में तेज गिरावट या यहां तक कि रुकावट का कारण बनता है, जिससे महत्वपूर्ण अमोनिया नाइट्रोजन की अधिकता होती है। यह प्रणाली विद्युत रासायनिक ऑक्सीकरण तकनीक को नियोजित करती है और इसे कोकिंग अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रिया के कई चरणों में लचीले ढंग से एकीकृत किया जा सकता है, निम्नलिखित मुख्य कार्य कर सकती है:

अमोनिया स्ट्रिपिंग के बाद फिनोल हटाने वाले बहिःस्राव के लिए: अपशिष्ट जल में फिनोल, साइनाइड, और हेट्रोसाइक्लिक यौगिकों जैसे विषाक्त पदार्थों का प्रत्यक्ष ऑक्सीकरण और अपघटन, 1-2 घंटे के भीतर जैव विषाक्तता को पूरी तरह से समाप्त करना। B/C अनुपात 0.10-0.20 से बढ़कर 0.35 से अधिक हो जाता है, जिससे बाद की जैविक प्रणालियों के लिए सुरक्षित और स्थिर प्रवाह की स्थिति बनती है और झटके के कारण प्रणाली के पतन को प्रभावी ढंग से रोका जा सकता है।

जैविक बहिःस्राव के उन्नत उपचार के लिए: जैविक बहिःस्राव से अवशिष्ट COD (दुर्दम्य ह्यूमिक पदार्थ, एरोमैटिक पॉलिमर, आदि) और रंग को गहराई से हटाना, सबसे सख्त उत्सर्जन मानकों को पूरा करने के लिए COD और रंग को पूरी तरह से समाप्त करना।

क्वेंचिंग अपशिष्ट जल उपचार के लिए: COD और रंग हटाने के बाद, अपशिष्ट जल को क्वेंचिंग प्रणाली में पुन: उपयोग किया जाता है, जिससे क्वेंचिंग जल का बंद-लूप परिसंचरण प्राप्त होता है और ताजे पानी के सेवन और बाहरी प्रदूषण के जोखिम को कम किया जाता है।

पूरी प्रक्रिया में केवल बिजली की खपत होती है, किसी भी रासायनिक एजेंट को जोड़े बिना, और कोई खतरनाक अपशिष्ट जैसे लौह कीचड़ या अधिशोषित संतृप्त कार्बन उत्पन्न नहीं होता है। इलेक्ट्रोड स्केलिंग और प्रदूषण के प्रतिरोधी होते हैं, और कोकिंग अपशिष्ट जल में उच्च कठोरता, उच्च लवणता, और तेल सामग्री जैसी जटिल जल गुणवत्ता के अनुकूल हो सकते हैं। यह सामान्य तापमान और दबाव (0~40℃) पर संचालित होता है और मौसमी और तापमान परिवर्तन से प्रभावित नहीं होता है। यह कोकिंग अपशिष्ट जल के स्थिर अनुपालन और उन्नयन को प्राप्त करने के लिए एक प्रमुख मुख्य तकनीक है।

II. कोकिंग अपशिष्ट जल उपचार में कठिनाइयाँ और इस उपकरण के साथ समाधान

III. कार्य सिद्धांत

तेल हटाने, अवक्षेपण, और अमोनिया स्ट्रिपिंग जैसे पूर्व-उपचार के बाद, कोकिंग अपशिष्ट जल विद्युत रासायनिक रिएक्टर में प्रवेश करता है, जहां इलेक्ट्रोड की क्रिया के तहत निम्नलिखित प्रतिक्रियाएं होती हैं:

(1) प्रत्यक्ष विद्युत-ऑक्सीकरण कोकिंग अपशिष्ट जल में विशिष्ट विषाक्त प्रदूषक एनोड सतह पर सीधे ऑक्सीकृत होते हैं: फिनोल (फिनोल, क्रेज़ोल, नैफ्थोल, आदि): एनोड सतह पर बेंजीन रिंग के हाइड्रॉक्सिलेशन के बाद, यह आगे ऑक्सीकृत होता है और रिंग-ओपन होता है, छोटे अणु कार्बनिक एसिड में परिवर्तित होता है, और अंततः CO₂ और H₂O में खनिजीकृत होता है। फिनोल की ऑक्सीडेटिव रिंग-ओपनिंग प्रक्रिया सूक्ष्मजीवों के लिए इसकी कोशिका झिल्ली प्रवेश विषाक्तता को पूरी तरह से समाप्त कर देती है। साइनाइड (CN⁻): यह एनोड पर सीधे साइनेट (CN⁻→CNO⁻) में ऑक्सीकृत होता है। साइनेट आगे अमोनिया और कार्बोनेट में हाइड्रोलाइज्ड होता है, और इसकी उच्च विषाक्तता पूरी तरह से समाप्त हो जाती है। हेट्रोसाइक्लिक यौगिक (पाइरीडीन, क्विनोलिन, कार्बाज़ोल, इंडोल, आदि): नाइट्रोजन युक्त हेट्रोसाइकिल एनोड सतह पर सीधे रिंग-ओपन होता है। N रिंग से निकलता है और NH₃ या N₂ में परिवर्तित होता है। रिंग सिस्टम संरचना नष्ट हो जाती है, और जैव विषाक्तता बहुत कम हो जाती है। पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन (नैफ्थलीन, एन्थ्रेसीन, फेनेंथ्रीन, आदि): एनोड सतह पर एरोमैटिक रिंग सिस्टम धीरे-धीरे ऑक्सीकृत और रिंग-ओपन होता है। मैक्रोमोलेक्यूलर संघनन संरचना छोटे अणु निम्नीकरणीय पदार्थों में विघटित हो जाती है।

(2) अप्रत्यक्ष विद्युत-ऑक्सीकरण एनोड जल के इलेक्ट्रोलिसिस से हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स (·OH) उत्पन्न होते हैं। साथ ही, कोकिंग अपशिष्ट जल में स्वाभाविक रूप से मौजूद क्लोराइड आयनों के इलेक्ट्रोलिसिस से सक्रिय क्लोरीन (Cl₂, H₂O) उत्पन्न होता है। OCl, OCl⁻): हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स विभिन्न दुर्दम्य कार्बनिक यौगिकों पर गैर-चयनात्मक ऑक्सीडेटिव हमले करते हैं, विशेष रूप से पॉलीसाइक्लिक एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन और हेट्रोसाइक्लिक यौगिकों पर महत्वपूर्ण रिंग-ओपनिंग प्रभाव दिखाते हैं। सक्रिय क्लोरीन आगे घोल में फैल जाता है, अमोनिया नाइट्रोजन को तेजी से ऑक्सीकृत करता है, और साथ ही उन कार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण को पूरक करता है जो एनोड के सीधे संपर्क में नहीं आए हैं।

(3) अमोनिया नाइट्रोजन ऑक्सीकरण हटाना: कोकिंग अपशिष्ट जल में अमोनिया नाइट्रोजन की सांद्रता अधिक होती है, और विद्युत रासायनिक हटाना एक अप्रत्यक्ष ऑक्सीकरण मार्ग के माध्यम से प्राप्त किया जाता है: क्लोराइड आयनों को एनोड पर इलेक्ट्रोलाइज्ड करके सक्रिय क्लोरीन उत्पन्न किया जाता है। सक्रिय क्लोरीन अमोनिया नाइट्रोजन को तेजी से नाइट्रोजन गैस में ऑक्सीकृत करता है। क्लोराइड आयनों को प्रतिक्रिया में पुनर्जीवित और परिचालित किया जाता है, लगातार अमोनिया नाइट्रोजन ऑक्सीकरण में भाग लेते हैं। अमोनिया नाइट्रोजन हटाने की दर 80%~99% तक पहुंच सकती है।

(4) COD का सह-हटाना और जैव निम्नीकरण में सुधार: प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष ऑक्सीकरण के बाद, कोकिंग अपशिष्ट जल में मैक्रोमोलेक्यूलर एरोमैटिक और हेट्रोसाइक्लिक कार्बनिक यौगिकों से गुजरते हैं: एरोमैटिक रिंग/हेट्रोसाइक्लिक रिंग का रिंग ओपनिंग → मैक्रोमोलेक्यूल्स का चेन ब्रेकिंग → छोटे अणु कार्बनिक एसिड, अल्कोहल, एल्डिहाइड, आदि में रूपांतरण। इन छोटे कार्बनिक अणुओं का उपयोग BOD₅ पहचान में सूक्ष्मजीवों द्वारा किया जा सकता है, जिससे BOD₅ बढ़ता है; साथ ही, कुछ कार्बनिक पदार्थ CO₂ में पूरी तरह से खनिजीकृत हो जाते हैं, जिससे COD कम हो जाता है। B/C अनुपात 0.10~0.20 से बढ़कर 0.35 से अधिक हो जाता है, जिससे बाद की जैव रासायनिक प्रणालियों के लिए उच्च गुणवत्ता वाला जैव निम्नीकरणीय कार्बन स्रोत प्रदान होता है।

IV. मुख्य लाभ (कोकिंग अपशिष्ट जल को लक्षित करना)

V. तकनीकी पैरामीटर (अनुकूलन योग्य)

VI. प्रक्रिया स्थान

विकल्प 1: जैव रासायनिक प्रसंस्करण से पहले पूर्व-उपचार और विषहरण

कोकिंग अपशिष्ट जल → तेल हटाना और अवसादन (टार और SS हटाना) → विद्युत रासायनिक उपचार उपकरण (फिनोलिक्स, साइनाइड, हेट्रोसाइक्लिक यौगिकों को हटाना, और B/C अनुपात में सुधार) → मध्यवर्ती टैंक/समतलीकरण टैंक → जैव रासायनिक प्रणाली → द्वितीयक अवसादन टैंक → मानकों को पूरा करने वाला निर्वहन

स्पष्टीकरण: यह कोकिंग अपशिष्ट जल उपचार में सबसे महत्वपूर्ण और मुख्य अनुप्रयोग विन्यास है। विद्युत रासायनिक विषहरण इकाई को जैव रासायनिक प्रणाली से पहले रखा जाता है, जो "फिनोल/साइनाइड/हेट्रोसाइक्लिक यौगिकों के ऑक्सीडेटिव अपघटन + B/C अनुपात में सुधार" के मुख्य कार्यों को करती है। यदि विद्युत रासायनिक विषहरण के बिना कोकिंग अपशिष्ट जल सीधे जैव रासायनिक प्रणाली में प्रवेश करता है, तो सूक्ष्मजीव दीर्घकालिक विषाक्तता अवरोध की स्थिति में होंगे, जिससे प्रणाली का संचालन अत्यंत अस्थिर होगा। विषहरण के बाद, जैव रासायनिक चरण की COD हटाने की दर में काफी सुधार होता है, और प्रणाली पूरे वर्ष स्थिर रूप से संचालित होती है, जो प्रवाह विषाक्तता में उतार-चढ़ाव से अप्रभावित रहती है।

विकल्प 2: बहिःस्राव का उन्नत जैव रासायनिक उपचार

कोकिंग अपशिष्ट जल → पूर्व-उपचार → जैव रासायनिक प्रणाली → द्वितीयक अवसादन टैंक → विद्युत रासायनिक उपचार प्रणाली (अवशिष्ट COD और रंग हटाना) → मानकों को पूरा करने वाला निर्वहन

विकल्प 3: पूर्व-जैव रासायनिक विषहरण + पश्च-जैव रासायनिक उन्नत उपचार

कोकिंग अपशिष्ट जल → पूर्व-उपचार → विद्युत रासायनिक उपचार प्रणाली (पूर्व-जैव रासायनिक) → जैव रासायनिक प्रणाली → विद्युत रासायनिक उन्नत उपचार इकाई (पश्च-जैव रासायनिक) → मानकों को पूरा करने वाला निर्वहन/पुन: उपयोग

नोट: नए निर्मित कोकिंग अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों या व्यापक उन्नयन परियोजनाओं के लिए, जैव रासायनिक उपचार से पहले और बाद में एक विद्युत रासायनिक इकाई स्थापित की जाती है। फ्रंट एंड विषहरण और जैव निम्नीकरण में सुधार के लिए जिम्मेदार है, स्थिर और कुशल जैव रासायनिक उपचार सुनिश्चित करता है; बैक एंड अवशिष्ट COD और रंग को उन्नत रूप से हटाने के लिए जिम्मेदार है, स्थिर बहिःस्राव अनुपालन सुनिश्चित करता है। दो विद्युत रासायनिक इकाइयाँ एक साथ काम करती हैं, जिससे कोकिंग अपशिष्ट जल उपचार प्रणाली झटकों के प्रति सबसे अधिक लचीली बनती है, सबसे स्थिर बहिःस्राव और इष्टतम परिचालन लागत के साथ। हालांकि उपकरण निवेश एकल-इकाई विन्यास की तुलना में थोड़ा अधिक है, जैव रासायनिक प्रणाली की विश्वसनीयता और अंतिम बहिःस्राव अनुपालन की निश्चितता में काफी सुधार होता है, जिसके परिणामस्वरूप समग्र लागत-प्रभावशीलता सबसे अच्छी होती है।