Le acque reflue chimiche provenienti dal carbone provengono principalmente dal processo di coccaggio, gassificazione, liquefazione e conversione del carbone in metanolo e del carbone in olefine.elevata concentrazione di DCO (2000-15000 mg/l), elevata concentrazione di azoto di ammoniaca (200-2000 mg/l), grandi quantità di materia organica recalcitrante (fenoli, idrocarburi policiclici aromatici, composti eterociclici), forte tossicità biologica,Biodegradabilità estremamente scarsa (BOD5/COD è generalmente inferiore a 0.2), forti fluttuazioni della qualità dell'acqua e elevata salinità.

I processi di trattamento tradizionali utilizzano in genere una lunga combinazione di processi di pretrattamento (eliminazione dell'olio, rimozione dei fenoli, depurazione dell'ammoniaca) + trattamento biologico + trattamento avanzato," che ha problemi come il lungo flusso di processo, grande superficie, sistema biologico soggetto al collasso a causa dell'inibizione della tossicità, bassa efficienza operativa in inverno, grande produzione di fanghi,e difficoltà nel soddisfare costantemente le norme di scarico.

Questo sistema utilizza la tecnologia di ossidazione elettrochimica.entra nel reattore elettrochimico. mediante ossidazione anodica diretta e ossidazione indiretta da specie attive fortemente ossidanti generate dall'elettrocatalisi,gli inquinanti tossici fenolici ed eterociclici possono essere rapidamente ossidati e decomposti entro 1-2 ore, aumentando il rapporto BOD5/COD delle acque reflue da 0,1-0,2 a oltre 0.35, eliminando completamente la tossicità biologica e creando condizioni di iniezione sicure per i successivi sistemi di trattamento biologico.può essere trattato direttamente per soddisfare le norme di scarico senza richiedere una fase di trattamento biologico.

Gli elettrodi sono progettati per essere resistenti all'inquinamento e alla scalabilità.rendendole adatte alla complessa qualità delle acque reflue chimiche del carbone ad alta durezza e salinità.

II. Sfide nel trattamento delle acque reflue chimiche del carbone e soluzioni da questa attrezzatura

Affrontare le difficoltà	Soluzioni elettrochimiche
Contiene fenoli e composti eterociclici, ha una forte tossicità biologica e il suo sistema biochimico è facilmente interrotto e collassa.	Il pretrattamento elettrochimico ossida e decompone rapidamente le sostanze tossiche in 1-2 ore, eliminando completamente la biotossicità e garantendo il funzionamento stabile del sistema biochimico.
Ha una biodegradabilità estremamente scarsa (B/C < 0,2) e non può essere degradata efficacemente solo con metodi biochimici.	L'ossidazione elettrochimica interrompe la struttura molecolare, aumentando il rapporto B/C a oltre 0,35 e migliorando significativamente la successiva efficienza biochimica.
Il tradizionale processo di "pretrazione + trattamento biochimico + trattamento profondo" è estremamente lungo e occupa decine di ettari di terreno.	Il modulo elettrochimico può sostituire la sezione di ossidazione di pretrattamento + la sezione di ossidazione profonda, riducendo lo spazio del pavimento del 50% ~ 70%.
I sistemi biologici sono fortemente influenzati dalla temperatura; l'efficienza della nitrificazione scende drasticamente o persino si ferma in inverno.	Funzionamento elettrochimico a temperatura e pressione ambientali (0-40°C), non influenzato dalle variazioni stagionali e della temperatura.
I processi di pretrattamento come lo stripping dell'ammoniaca e la rimozione del fenolo richiedono molta energia e comportano elevati costi operativi.	Il trattamento elettrochimico può trattare direttamente le acque reflue contenenti fenoli e ammoniaca, riducendo il carico di depurazione dell'ammoniaca e il consumo complessivo di energia.
Il trattamento avanzato si basa generalmente sull'uso di ozono/Fenton, ma questo metodo consuma molti reagenti e genera rifiuti pericolosi come i fanghi di ferro.	Zero dosaggio chimico, nessuna generazione di rifiuti solidi o pericolosi e nessun costo di trattamento dell'inquinamento secondario.
L'elevata durezza e l'elevata salinità provocano gravi impurezze e una frequente pulizia nei sistemi a membrana convenzionali.	Gli elettrodi hanno uno speciale rivestimento anti-scalatura insensibile alla durezza, eliminando la necessità di frequenti lavaggi acidi e rendendoli adatti all'acqua con alta mineralizzazione.

III. Principio di funzionamento

Dopo un pretrattamento come la rimozione dell'olio e la sedimentazione/filtrazione, le acque reflue chimiche del carbone entrano nel reattore elettrochimico, dove si verificano le seguenti reazioni sotto l'azione degli elettrodi:

(1) Elettro-ossidazione diretta

I fenoli e i composti eterociclici (come la piridina, la chinolina, il carbazole, ecc.) vengono ossidati direttamente sulla superficie dell'anodo, si aprono l'anello di benzene e l'anello eterociclico,e la materia organica macromolecolare viene decomposta in acidi organici o anidride carbonica a piccole molecoleQuesta via è particolarmente efficace per la rimozione dei fenoli e degli idrocarburi policiclici aromatici.

Elettro-ossidazione indiretta (via principale)

Gli ioni di cloruro nelle acque reflue (le acque reflue chimiche del carbone contengono in genere 500-5000 mg/L Cl−) vengono elettrolizzati all'anodo per generare cloro attivo.Il cloro attivo ossida ulteriormente l' azoto di ammoniaca in gas azoto, effettuando contemporaneamente una profonda ossidazione e degradazione dei fenoli e dei composti eterociclici.

L'anodo elettrolizza contemporaneamente l'acqua per generare radicali idrossilici (·OH), che agiscono come un forte ossidante non selettivo per ossidare indiscriminatamente e attaccare vari inquinanti organici,garantire la completa eliminazione della tossicità biologica negli effluenti.

Effetto sinergico

L'azoto di ammoniaca viene ossidato in gas azoto, mentre la COD viene contemporaneamente degradata.

Dopo la rimozione della materia organica, si evita la sua interferenza competitiva con l'ossidazione dell'azoto di ammoniaca, ottenendo una rimozione efficiente sia dell'azoto di ammoniaca che della COD.Una piccola quantità di cloro attivo residuo nell'effluente ha un effetto protettivo antibatterico sul sistema biologico successivo, impedendo che i batteri tossici entrino nel serbatoio biologico. Gli effluenti trattati hanno un rapporto BOD5/COD significativamente aumentato e possono entrare direttamente nel sistema biologico per una ulteriore degradazione;per le acque reflue chimiche di carbone a bassa concentrazione, può anche essere trattato direttamente per soddisfare le norme di scarico.

IV. Vantaggi principali (riguardo alle acque reflue chimiche del carbone)

Vantaggi	illustrare
Eliminazione rapida della biotossicità	Entro 1-2 ore, ossida e decompone le sostanze tossiche fenoliche ed eterocicliche, aumentando il rapporto B/C degli effluenti da 0,2 a oltre 0.35, proteggendo così il sistema biologico dall'impatto.
Eliminazione sinergica dell'azoto di ammoniaca e della COD	L'ossidazione simultanea dell'azoto di ammoniaca e della materia organica elimina la necessità di un trattamento segmentato; un unico sistema raggiunge più obiettivi.
Eliminare completamente i problemi di fanghi	Non si producono fanghi chimici, fanghi biologici o acque reflue concentrate, e non si effettuano processi di disidratazione dei fanghi o di smaltimento dei rifiuti pericolosi.
Nessun agente chimico aggiunto	Non è necessario aggiungere acidi, alcali, ossidanti, fonti di carbonio, flocculanti, ecc., eliminando i rischi associati all'approvvigionamento e allo stoccaggio di prodotti chimici.
Estremamente adattabile alla qualità dell'acqua	Resiste agli shock di tossicità fenolica, alle variazioni di durezza e alle fluttuazioni di salinità;si compensano automaticamente le fluttuazioni significative della COD e dell'azoto ammoniacale in ingresso attraverso la normativa vigente.
Semplificare significativamente il flusso di processo	Può sostituire il tradizionale processo di "fase di ossidazione di pretrattamento + fase di ossidazione profonda", accorciando significativamente il lungo processo originale.
Funzionamento stabile per tutte le quattro stagioni	L'efficienza di rimozione rimane sostanzialmente invariata nell'intervallo di temperatura 0-40°C, e non vi è alcuna preoccupazione per la stagnazione della nitrificazione negli inverni settentrionali.
Funzionamento a lungo termine degli elettrodi	Gli elettrodi rivestiti a base di titanio sono resistenti alla contaminazione e alla scalabilità e non richiedono la sostituzione in condizioni di funzionamento normali; la manutenzione richiede solo ispezioni periodiche.

V. Specifiche tecniche (personalizzabili)

parametro	campo di applicazione
Volume di trasformazione	5 ~ 2000 m3/giorno (operazione modulare parallela)
Potenza installata	10 ~ 500 kW (a seconda della qualità dell'acqua e degli obiettivi di trattamento)
tensione di funzionamento	3 ~ 15 V (DC, tensione di sicurezza)
COD dell'influenza	500 ~ 15000 mg/l
Azoto di ammoniaca influente	50 ~ 2000 mg/l
COD degli effluenti (modalità di pretrattamento)	Tasso di rimozione 40% ~ 70%, rapporto B/C aumentato a oltre 0.35.
Azoto di ammoniaca negli effluenti (modalità di pretrattamento)	Tasso di rimozione del 60% ~ 90%, riducendo efficacemente il carico biochimico.
COD degli effluenti (modalità di conformità diretta)	Può essere ridotto a meno di 100 mg/l (con post-trattamento).
Azoto di ammoniaca negli effluenti (modalità di conformità diretta)	Può essere ridotto a ≤ 10 mg/l
Consumo energetico (parte di degradazione del COD)	A seconda della complessità della qualità dell'acqua
Materiale dell'apparecchiatura	PP / acciaio inossidabile / titanio

VI. Scenari di segmentazione dell'industria chimica del carbone applicabili

Sottosettori	Caratteristiche delle acque reflue	Punti chiave dell'adattamento elettrochimica
Cose di carbone	COD 3000-8000 mg/l, azoto ammoniacale 200-800 mg/l, contenenti fenoli, cianuri e solfuri.	La rapida disintossicazione e rimozione dei cianuri, seguita da un trattamento biochimico degli effluenti, risolve il problema dell'instabilità biochimica delle acque reflue di coke.
Gassificazione del carbone	COD 5000~15000 mg/L, azoto ammoniacale 500~1500 mg/L, contiene catrame, fenoli e acidi grassi.	La pre-degradazione seguita dalla rottura elettrochimica degli anelli migliora significativamente la biodegradabilità.
Transformazione del carbone in metanolo/olefine	COD 1500~5000 mg/L, azoto ammoniacale 100~500 mg/L, contiene metanolo, acidi organici e tracce di catalizzatore.	Il basso consumo di energia degrada la materia organica, elimina contemporaneamente l'azoto ammoniacale e gli effluenti possono essere scaricati direttamente o riutilizzati.
Liquefazione del carbone	COD 2000-6000 mg/l, contenente idrocarburi aromatici policiclici e composti eterociclici dell'azoto.	Oxidazione a apertura dell'anello di composti eterociclici per eliminare la biotossicità

Apparecchiature elettrochimiche per il trattamento delle acque reflue chimiche del carbone

VII. Luogo del processo

Opzione 1: pretrattamento e disintossicazione

Acque reflue chimiche del carbone → Rimozione e sedimentazione dell'olio (rimozione dell'olio in sospensione e della SS) → Attrezzature di trattamento elettrochimiche (rimozione della biotossicità,miglioramento del rapporto B/C) → sistema biochimico (A/O o A2/O) → trattamento avanzato (facoltativo) → scarico per soddisfare le norme/riutilizzo

Nota: è necessario un pretrattamento fisico come la rimozione dell'olio e la sedimentazione prima che l'apparecchiatura elettrochimica rimuova i solidi e il grasso sospesi, protegga gli elettrodi,e garantire l' efficienza del trattamentoL'aumento del rapporto B/C degli effluenti elettrochimici a oltre 0,35 può migliorare il tasso di rimozione delle COD del successivo sistema biologico di oltre il 30%,e migliorare significativamente la stabilità complessiva del processo.

Opzione 2: trattamento separato (adatto per il miglioramento delle acque reflue chimiche di carbone a media e bassa concentrazione o degli effluenti biochimici)

Acque reflue chimiche del carbone → rimozione e sedimentazione dell'olio → apparecchiature di trattamento elettrochimici → scarico conforme alle norme/riutilizzo nell'area dell'impianto

Nota: le acque reflue possono essere scaricate direttamente dopo il trattamento elettrochimico, senza la necessità di un sistema di trattamento biologico.È particolarmente adatto per l'ammodernamento dei sistemi di trattamento biologico esistenti quando l'azoto/COD dell'ammoniaca di scarico supera le norme.

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Apparecchiature elettrochimiche per il trattamento delle acque reflue per il recupero delle risorse di acque reflue ad alta salinità.

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