Peralatan pengolahan air limbah elektrokimia, digunakan untuk pengolahan air limbah petrokimia.

I. Ikhtisar Produk

Air limbah petrokimia terutama berasal dari dua sektor utama: pemurnian minyak bumi (pengilangan minyak) dan petrokimia (etilena, aromatik, resin sintetis, serat sintetis, karet sintetis, dll.). Ini adalah jenis air limbah industri tipikal yang ditandai dengan volume besar, komposisi kompleks, dan tingkat kesulitan pengolahan yang tinggi. Karakteristik kualitas airnya meliputi: variasi jenis air limbah yang luas (termasuk air limbah proses, air limbah berminyak, air limbah mengandung sulfur, air limbah basa, air buangan sirkulasi, dan air limbah domestik), konsentrasi COD yang tinggi, sejumlah besar materi organik minyak bumi/hidrokarbon, zat beracun seperti fenol, sulfida, nitrogen amonia, dan sianida, serta materi organik rekalsitran (hidrokarbon aromatik polisiklik, senyawa heterosiklik, monomer polimer, dll.), biodegradabilitas yang umumnya rendah (rasio B/C 0,15~0,30), dan fluktuasi signifikan dalam kualitas serta kuantitas air karena variasi jenis minyak mentah dan metode pemrosesan.

Proses pengolahan air limbah petrokimia tradisional biasanya mengikuti jalur "pemisahan minyak → flotasi → pengolahan biologis → pengolahan lanjutan." Namun, dalam praktiknya, pendekatan ini telah lama menghadapi tantangan berikut: 1. Zat berminyak mengganggu sistem pengolahan biologis—bahkan setelah pemisahan minyak dan flotasi, sisa minyak teremulsi dan minyak terlarut tetap ada, yang menyebabkan penurunan aktivitas lumpur aktif dan memburuknya kinerja pengendapan seiring berjalannya waktu. 2. Materi organik rekalsitran sulit dihilangkan secara biologis—hidrokarbon aromatik polisiklik, senyawa heterosiklik, dan monomer polimer sangat resistan terhadap mikroorganisme, membatasi tingkat penyisihan COD ini pada tahap pengolahan biologis. 3. Sistem pengolahan biologis terhambat oleh sulfida dan nitrogen amonia—sulfida dan amonia bebas menghambat bakteri nitrifikasi dan heterotrofik, mengakibatkan rendahnya efisiensi sistem pengolahan biologis. 4. Efisiensi biologis menurun seiring dengan meningkatnya salinitas air limbah—meskipun air limbah petrokimia tidak seekstrem air limbah kimia murni, beberapa air limbah masih mengandung garam dalam jumlah signifikan. Tingkat penyisihan dapat mencapai 2%~5%, menghambat proses biokimia konvensional. Suhu rendah di musim dingin mengurangi efisiensi nitrifikasi biokimia, menyebabkan tingkat penyisihan nitrogen amonia yang lebih rendah dan risiko tinggi nitrogen amonia melebihi baku mutu pada efluen. Meningkatnya kebutuhan daur ulang air limbah—air buangan sirkulasi dan beberapa efluen yang memenuhi standar perlu digunakan kembali, tetapi proses yang ada tidak dapat menjamin stabilitas jangka panjang dari kualitas air daur ulang. Sistem ini menggunakan teknologi oksidasi elektrokimia, yang dapat diintegrasikan secara fleksibel ke dalam beberapa tahap proses pengolahan air limbah petrokimia:

Untuk air limbah gabungan setelah pemisahan minyak-air dan flotasi—secara langsung mengolah air limbah yang mengandung sisa minyak, fenol, sulfida, dan materi organik rekalsitran, mengoksidasi dan menguraikan zat beracun dalam waktu 1~2 jam, menghilangkan minyak teremulsi dan terlarut, serta mendegradasi hidrokarbon aromatik polisiklik melalui pembukaan cincin (ring-opening). Rasio B/C meningkat dari 0,15~0,20 menjadi lebih dari 0,30, menciptakan kondisi influen yang aman dan dapat terbiodegradasi untuk sistem biokimia selanjutnya.

Untuk pengolahan lanjutan dari efluen biokimia—menyisihkan secara mendalam sisa COD (polimer rekalsitran, produk pembukaan cincin hidrokarbon aromatik polisiklik, dll.), nitrogen amonia, dan warna dari efluen biokimia, secara stabil memenuhi standar penggunaan kembali.

Untuk air limbah teremulsi berminyak, sistem ini melakukan demulsifikasi dan oksidasi secara efisien untuk menghilangkan minyak dan COD, menyelesaikan masalah efikasi pengolahan yang buruk dari flotasi udara konvensional + pengolahan biologis untuk minyak teremulsi.

Untuk sistem pembuangan dan penggunaan kembali air sirkulasi, sistem ini menghilangkan COD, nitrogen amonia, dan mikroorganisme sebelum menggunakan kembali air dalam sistem air pendingin sirkulasi, mencapai pemanfaatan bertingkat (cascade) dan pemulihan sumber daya air.

Seluruh proses hanya mengonsumsi listrik, tanpa menambahkan bahan kimia apa pun (demulsifier, flokulan, oksidan), dan tidak menghasilkan polutan sekunder seperti lumpur kimia, lumpur besi, atau karbon jenuh teradsorpsi. Elektroda dirancang untuk tahan terhadap kontaminasi minyak, beradaptasi dengan kondisi operasi air limbah berminyak yang kompleks. Sistem ini beroperasi pada suhu dan tekanan normal (0~40℃), tidak terpengaruh oleh perubahan musim dan suhu.

II. Kesulitan dalam pengolahan air limbah petrokimia dan solusi dari peralatan ini

III. Prinsip Kerja

Setelah pra-pengolahan seperti pemisahan minyak dan flotasi untuk menghilangkan minyak terapung dan sebagian besar padatan tersuspensi, air limbah petrokimia masuk ke dalam reaktor elektrokimia, di mana reaksi pemurnian berikut terjadi di bawah aksi elektroda:

(1) Elektro-oksidasi langsung

Polutan karakteristik dalam air limbah petrokimia dioksidasi secara langsung pada permukaan anoda:

Organik minyak bumi/hidrokarbon (alkana, sikloalkana, aromatik, dll.): Rantai karbon panjang dan sikloalkana dioksidasi dan diputus secara bertahap pada permukaan anoda, berubah menjadi molekul kecil asam organik dan alkohol, dan akhirnya dimineralisasi menjadi CO₂ dan H₂O

Aromatik polisiklik (naftalena, antrasena, fenantrena, pirena, dll.): Sistem cincin aromatik dioksidasi dan dibuka secara bertahap pada permukaan anoda, dan struktur polisiklik dibuka menjadi molekul organik monosiklik atau kecil, menghilangkan toksisitas biologis

Senyawa fenolik (fenol, kresol, xilenol, dll.): Cincin benzena dioksidasi dan dibuka secara bertahap pada permukaan anoda, dan struktur polisiklik dibuka menjadi molekul organik monosiklik atau kecil, menghilangkan toksisitas biologis

Senyawa fenolik (fenol, kresol, xilenol, dll.): Cincin benzena dibuka pada permukaan anoda, mengubah struktur polisiklik menjadi molekul organik monosiklik atau kecil. Setelah hidroksilasi, permukaan anoda lebih lanjut dioksidasi dan dibuka cincinnya, berubah menjadi molekul kecil asam organik. Senyawa heterosiklik (mengandung heterosiklik N/S/O): Heterosiklik dioksidasi dan dibuka cincinnya pada permukaan anoda, secara signifikan mengurangi toksisitas biologis. Sulfida (S²⁻): Dioksidasi secara langsung menjadi ion sulfat (S²⁻→SO₄²⁻) di anoda, menghilangkan penghambatan toksik pada mikroorganisme.

(2) Elektro-oksidasi tidak langsung: Elektrolisis air di anoda menghasilkan radikal hidroksil (·OH), sekaligus memanfaatkan ion klorida alami dalam air limbah (air limbah petrokimia mengandung Cl⁻) untuk menghasilkan klorin aktif (Cl₂, HOCl, OCl⁻), melengkapi oksidasi polutan yang tidak dapat bersentuhan langsung dengan anoda, terutama menunjukkan efisiensi oksidasi yang signifikan untuk minyak terlarut dan materi organik rekalsitran.

(3) Demulsifikasi dan penyisihan minyak teremulsi: Tetesan minyak teremulsi dalam air limbah berminyak membawa muatan negatif pada permukaannya, membentuk kondisi emulsi yang stabil, yang sulit dihilangkan seluruhnya menggunakan flotasi udara konvensional. Di dalam reaktor elektrokimia: Gelembung mikro dan medan listrik yang dihasilkan oleh oksidasi anodik menyebabkan perubahan pada potensial permukaan tetesan minyak teremulsi, lapisan ganda terkompresi, tetesan minyak dalam kondisi emulsi yang tidak stabil beragregasi dan terapung, materi organik minyak terlarut dioksidasi dan dimineralisasi, serta kandungan minyak dalam efluen dapat dikurangi hingga di bawah 1~3 mg/L.

(4) Oksidasi simultan nitrogen amonia dan sulfida: Klorin aktif mengoksidasi nitrogen amonia menjadi gas nitrogen (2NH₃+3HOCl→N₂+3Cl⁻+3H₂O), dan tingkat penyisihan nitrogen amonia dapat mencapai 80%~95%. Sulfida dioksidasi langsung menjadi sulfat di anoda, sepenuhnya menghilangkan toksisitasnya.

(5) Pengurangan COD dan peningkatan biodegradabilitas: Efek sinergis dari oksidasi langsung dan oksidasi tidak langsung menyebabkan pembukaan cincin dan pemutusan ikatan materi organik rekalsitran molekul besar menjadi zat molekul kecil yang dapat terdegradasi, dan rasio B/C meningkat dari 0,15~0,20 menjadi di atas 0,30; beberapa materi organik dimineralisasi sepenuhnya, yang secara langsung mengurangi COD dan menciptakan kondisi influen yang baik untuk sistem biokimia selanjutnya.

IV. Keunggulan Utama (Khusus untuk Air Limbah Petrokimia)

V. Parameter Teknis (Dapat Disesuaikan)

VI. Lokasi Proses

Opsi 1: Pra-pengolahan dan Detoksifikasi Sebelum Pengolahan Biokimia

Air Limbah Petrokimia (setelah pemisahan minyak dan flotasi) → Peralatan Pra-pengolahan Elektrokimia (penyisihan sisa minyak, oksidasi sulfida, pembukaan cincin hidrokarbon aromatik polisiklik, dan peningkatan rasio B/C) → Tangki Perantara/Tangki Ekualisasi → Sistem Biokimia → Tangki Sedimentasi Sekunder → Pembuangan memenuhi standar

Penjelasan: Unit pra-pengolahan elektrokimia terletak setelah pemisahan minyak dan flotasi serta sebelum sistem biokimia, menjalankan fungsi komprehensif "penyisihan minyak + desulfurisasi + detoksifikasi + pembukaan cincin + peningkatan B/C". Ini adalah jaminan utama untuk pra-pengolahan biokimia air limbah petrokimia—secara efektif menghilangkan sisa minyak teremulsi dan minyak terlarut setelah pemisahan minyak dan flotasi, mengoksidasi sulfida yang secara signifikan menghambat proses biokimia, mendegradasi hidrokarbon aromatik polisiklik melalui pembukaan cincin, sangat meningkatkan biodegradabilitas, dan memastikan operasi sistem biokimia selanjutnya yang stabil dan efisien dalam jangka panjang.

Opsi 2: Pengolahan Lanjutan Efluen Biologis

Air Limbah Petrokimia → Pra-pengolahan → Sistem Biologis → Tangki Sedimentasi Sekunder → Unit Pengolahan Lanjutan Elektrokimia (Penyisihan Sisa COD dan Nitrogen Amonia) → Pembuangan Sesuai Standar/Penggunaan Kembali ke dalam Sistem Air Sirkulasi

Catatan: Untuk perusahaan dengan sistem biologis yang sudah ada tetapi kadar COD dan nitrogen amonia efluennya tidak dapat memenuhi standar pembuangan saat ini, unit pengolahan lanjutan elektrokimia dapat ditambahkan setelah sistem biologis. Tidak diperlukan modifikasi pada sistem biologis yang ada; kadar COD dan nitrogen amonia akan dikurangi untuk memenuhi baku mutu pembuangan langsung atau persyaratan penggunaan kembali.

Opsi 3: Pengolahan Khusus untuk Air Limbah Teremulsi Berminyak

Air Limbah Teremulsi Berminyak → Tangki Ekualisasi → Peralatan Demulsifikasi dan Penyisihan Minyak Elektrokimia → Efluen

Opsi 4: Pra-pengolahan Air Limbah Bersalinitas Tinggi/Lumpur Basa

Air Limbah Salinitas Tinggi/Air Limbah Lumpur Basa → Unit Pengolahan Konsentrasi Tinggi Elektrokimia → Efluen ke dalam Sistem Air Limbah Terpadu/Sistem Evaporasi

Catatan: Air limbah lumpur basa dan air limbah elektro-desalinasi memiliki kandungan garam tinggi, COD tinggi, dan toksisitas tinggi; pembuangan langsung ke sistem terpadu akan menyebabkan beban kejut (shock load). Unit pengolahan elektrokimia dapat didedikasikan untuk mengolah jenis air limbah ini secara bertahap (batch), secara signifikan mengurangi COD dan toksisitas sebelum diintegrasikan dengan lancar ke dalam seluruh sistem pabrik, menghindari biaya tinggi untuk pembuangan di luar lokasi, dan manfaat ekonomisnya tetap signifikan.