تجهیزات تصفیه الکتروشیمیایی فاضلاب، مورد استفاده برای تصفیه فاضلاب پتروشیمی.

I. نمای کلی محصول

فاضلاب پتروشیمی عمدتاً از دو بخش عمده منشأ می‌گیرد: پالایش نفت (پالایش نفت) و پتروشیمی (اتیلن، آروماتیک، رزین‌های مصنوعی، الیاف مصنوعی، لاستیک مصنوعی و غیره). این یک نوع معمولی از فاضلاب صنعتی است که با حجم زیاد، ترکیب پیچیده و دشواری تصفیه بالا مشخص می شود. ویژگی های کیفی آب آن عبارتند از: طیف گسترده ای از انواع فاضلاب (شامل فاضلاب فرآیندی، فاضلاب روغنی، فاضلاب حاوی گوگرد، فاضلاب قلیایی، تخلیه آب در گردش و فاضلاب خانگی)، غلظت بالای COD، مقادیر زیادی نفت/هیدروکربن، مواد آلی نفتی/هیدروکربن، مواد سمی آمونیوم، سولفوریدها، نیتروژن ها، سولفات ها مواد آلی مقاوم (هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای، ترکیبات هتروسیکلیک، مونومرهای پلیمری و غیره)، به طور کلی تجزیه پذیری زیستی کم (نسبت B/C 0.15~0.30)، و نوسانات قابل توجه در کیفیت و کمیت آب به دلیل تغییرات در نوع نفت خام و روش های فرآوری.

فرآیندهای سنتی تصفیه فاضلاب پتروشیمی معمولاً از مسیر "جداسازی نفت → شناورسازی → تصفیه بیولوژیکی → تصفیه پیشرفته" پیروی می کنند. با این حال، در عمل، این رویکرد مدت‌هاست که با چالش‌های زیر روبرو بوده است: 1. مواد روغنی با سیستم تصفیه بیولوژیکی تداخل می‌کنند - حتی پس از جداسازی و شناورسازی روغن، روغن‌های امولسیون شده و روغن‌های محلول باقی مانده باقی می‌مانند که منجر به کاهش فعالیت لجن فعال و کاهش عملکرد ته‌نشینی در طول زمان می‌شود. 2. حذف مواد آلی مقاوم از نظر بیولوژیکی دشوار است - هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای، ترکیبات هتروسیکلیک و مونومرهای پلیمری در برابر میکروارگانیسم‌ها بسیار مقاوم هستند و سرعت حذف این COD‌ها را در مرحله تصفیه بیولوژیکی محدود می‌کند. 3. سیستم تصفیه بیولوژیکی توسط سولفیدها و نیتروژن آمونیاکی مهار می شود - سولفیدها و آمونیاک آزاد هر دو باکتری نیتریفیک و هتروتروف را مهار می کنند و در نتیجه کارایی سیستم تصفیه بیولوژیکی پایین است. 4. کارایی بیولوژیکی با افزایش شوری فاضلاب کاهش می‌یابد - در حالی که فاضلاب پتروشیمی به اندازه پساب‌های شیمیایی خوب نیست، برخی از فاضلاب‌ها همچنان حاوی مقادیر قابل توجهی نمک هستند. نرخ حذف می تواند به 2٪ تا 5٪ برسد، مانع از فرآیندهای بیوشیمیایی معمولی می شود. دماهای پایین در زمستان کارایی نیتریفیکاسیون بیوشیمیایی را کاهش می‌دهد و منجر به کاهش میزان حذف نیتروژن آمونیاکی و خطر بالای فراتر رفتن نیتروژن آمونیاکی از استاندارد در پساب می‌شود. افزایش تقاضا برای استفاده مجدد از فاضلاب - تخلیه آب در گردش و مقداری پساب منطبق باید مورد استفاده مجدد قرار گیرند، اما فرآیندهای موجود نمی توانند پایداری طولانی مدت کیفیت آب استفاده مجدد را تضمین کنند. این سیستم از فناوری اکسیداسیون الکتروشیمیایی استفاده می کند که می تواند به طور انعطاف پذیر در مراحل مختلف فرآیند تصفیه فاضلاب پتروشیمی ادغام شود:

برای فاضلاب ترکیبی پس از جداسازی نفت از آب و شناورسازی - به طور مستقیم فاضلاب حاوی روغن باقیمانده، فنل ها، سولفیدها و مواد آلی مقاوم را تصفیه می کند، مواد سمی را در عرض 1 تا 2 ساعت اکسید و تجزیه می کند، روغن های امولسیون شده و محلول را از بین می برد، و از طریق پلی سیکلیک های تجزیه کننده هیدروکربونیک تجزیه می شود. نسبت B/C از 0.15 ~ 0.20 به بیش از 0.30 افزایش یافته است و شرایط نفوذی ایمن و زیست تخریب پذیر برای سیستم های بیوشیمیایی بعدی ایجاد می کند.

برای تصفیه پیشرفته پساب بیوشیمیایی - COD باقیمانده (پلیمرهای مقاوم، محصولات بازکننده حلقه هیدروکربنی آروماتیک چند حلقه ای، و غیره)، نیتروژن آمونیاکی و رنگ را از پساب بیوشیمیایی به طور عمیق حذف می کند و به طور پایدار با استانداردهای استفاده مجدد مطابقت دارد.

برای فاضلاب امولسیون شده روغنی، این سیستم برای حذف روغن و COD به طور موثر دمولسیون و اکسید می شود و مشکل کارآیی ضعیف تصفیه فلوتاسیون هوای معمولی + تصفیه بیولوژیکی روغن امولسیون شده را حل می کند.

برای سیستم‌های تخلیه و استفاده مجدد آب در گردش، این سیستم قبل از استفاده مجدد از آب در سیستم آب خنک‌کننده در گردش، COD، نیتروژن آمونیاکی و میکروارگانیسم‌ها را حذف می‌کند و به استفاده از آبشار و بازیابی منابع آب دست می‌یابد.

کل فرآیند فقط برق مصرف می کند، بدون افزودن هیچ گونه عوامل شیمیایی (دمولسیفایر، لخته ساز، اکسیدان)، و آلاینده های ثانویه مانند لجن شیمیایی، لجن آهن، یا کربن اشباع جذب شده تولید نمی کند. الکترودها برای مقاومت در برابر آلودگی روغن طراحی شده اند و با شرایط عملیاتی پیچیده فاضلاب روغنی سازگار هستند. در دما و فشار معمولی (0 ~ 40 درجه سانتیگراد)، بدون تأثیر تغییرات فصلی و دما عمل می کند.

2. مشکلات تصفیه فاضلاب پتروشیمی و راه حل های این تجهیزات

III. اصل کار

پس از پیش تصفیه مانند جداسازی روغن و فلوتاسیون برای حذف روغن شناور و اکثر مواد جامد معلق، پساب پتروشیمی وارد راکتور الکتروشیمیایی می شود که در آن واکنش های تصفیه زیر تحت اثر الکترودها رخ می دهد:

(1) الکترواکسیداسیون مستقیم

آلاینده های مشخص در فاضلاب پتروشیمی به طور مستقیم بر روی سطح آند اکسید می شوند:

آلی‌های نفتی/هیدروکربنی (آلکان‌ها، سیکلوآلکان‌ها، آروماتیک‌ها و غیره): زنجیره‌های کربنی طولانی و سیکلوآلکان‌ها به تدریج روی سطح آند اکسید شده و شکسته می‌شوند و به اسیدهای آلی و الکل‌های مولکولی کوچک تبدیل می‌شوند و در نهایت به CO2 و H2O کانی می‌شوند.

آروماتیک های چند حلقه ای (نفتالین، آنتراسن، فنانترن، پیرن و غیره): سیستم های حلقه ای معطر به تدریج اکسید شده و روی سطح آند باز می شوند و ساختارهای چند حلقه ای به مواد آلی تک حلقه ای یا مولکولی کوچک باز می شوند و سمیت زیستی را از بین می برند.

فنولیک ها (فنل، کرزول، زایلنول و غیره): حلقه های بنزن به تدریج اکسید شده و روی سطح آند باز می شوند و ساختارهای چند حلقه ای به مواد آلی تک حلقه ای یا مولکولی کوچک باز می شوند و سمیت زیستی را از بین می برند.

فنولیک ها (فنل، کرزول، زایلنول و غیره): حلقه های بنزن بر روی سطح آند باز و باز می شوند و ساختارهای چند حلقه ای را به مواد آلی تک حلقه ای یا مولکولی کوچک تبدیل می کنند. پس از هیدروکسیلاسیون، سطح آند بیشتر اکسید شده و حلقه باز می شود و به اسیدهای آلی مولکولی کوچک تبدیل می شود. ترکیبات هتروسیکلیک (حاوی هتروسیکل های N/S/O): هتروسیکل ها روی سطح آند اکسید شده و به صورت حلقه باز می شوند و به طور قابل توجهی سمیت زیستی را کاهش می دهند. سولفیدها (S2-): به طور مستقیم به یون های سولفات (S2-→SO42-) در آند اکسید می شوند و مهار سمی را بر روی میکروارگانیسم ها از بین می برند.

(2)الکترواکسیداسیون غیرمستقیم: الکترولیز آب در آند، رادیکال‌های هیدروکسیل (·OH) تولید می‌کند، در حالی که از یون‌های کلرید طبیعی در فاضلاب استفاده می‌کند (فاضلاب پتروشیمی حاوی Cl- است) برای تولید کلر فعال (Cl2، HOCl، OCl-)، که اکسیداسیون قابل توجهی را نشان نمی‌دهد، به ویژه اکسیداسیون قابل توجهی را نشان نمی‌دهد که اکسیداسیون مستقیماً در تماس است. کارایی روغن های محلول و مواد آلی مقاوم

(3)امولسیون زدایی و حذف روغن امولسیون شده: قطرات روغن امولسیون شده در فاضلاب روغنی بار منفی را روی سطح خود حمل می کنند و حالت امولسیون پایداری را تشکیل می دهند که حذف کامل آن با استفاده از شناورسازی هوای معمولی دشوار است. در راکتور الکتروشیمیایی: ریزحباب ها و میدان الکتریکی تولید شده توسط اکسیداسیون آندی باعث تغییر در پتانسیل سطح قطرات روغن امولسیون شده می شود، لایه دوگانه فشرده می شود، قطرات روغن در حالت امولسیونی ناپایدار تجمع می یابند و شناور می شوند، ماده آلی روغن محلول اکسید و معدنی می شود و محتوای روغن را می توان به کمتر از 1 میلی گرم در لیتر کاهش داد.

(4)اکسیداسیون همزمان نیتروژن آمونیاکی و سولفیدها کلر فعال نیتروژن آمونیاکی را به گاز نیتروژن اکسید می کند (2NH3+3HOCl→N2+3Cl-+3H2O)، و میزان حذف نیتروژن آمونیاک می تواند به 80٪ تا 95٪ برسد. سولفیدها مستقیماً در آند به سولفات اکسید می شوند و سمیت آنها را کاملاً از بین می برند.

(5)کاهش COD و بهبود زیست تخریب پذیری اثر هم افزایی اکسیداسیون مستقیم و اکسیداسیون غیرمستقیم باعث باز شدن حلقه و شکستن پیوند مواد آلی مقاوم مولکولی بزرگ به مواد قابل تجزیه مولکولی کوچک می شود و نسبت B/C از 0.15 تا 0.20 به بالای 0.30 افزایش می یابد. برخی از مواد آلی به طور کامل معدنی می شوند که به طور مستقیم COD را کاهش می دهد و شرایط نفوذ خوبی را برای سیستم بیوشیمیایی بعدی ایجاد می کند.

IV. مزایای اصلی (هدف گیری پساب پتروشیمی)

V. پارامترهای فنی (قابل تنظیم)

VI. مکان فرآیند

گزینه 1: پیش درمان و سم زدایی قبل از پردازش بیوشیمیایی

فاضلاب پتروشیمی (پس از جداسازی روغن و شناورسازی) ← تجهیزات پیش تصفیه الکتروشیمیایی (حذف روغن باقیمانده، اکسیداسیون سولفیدها، هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای بازکننده حلقه، و بهبود نسبت B/C) ← مخزن میانی/مخزن تساوی → جلسه استاندارد Tankochemical → Tank-Equalization Second

توضیح: واحد پیش تصفیه الکتروشیمیایی پس از جداسازی روغن و فلوتاسیون و قبل از سیستم بیوشیمیایی قرار دارد و وظایف جامع «حذف روغن + گوگرد زدایی + سم زدایی + حلقه باز کردن + بهبود B/C» را بر عهده دارد. این یک تضمین کلیدی برای تصفیه پیش بیوشیمیایی پساب پتروشیمی است - حذف موثر روغن امولسیون شده و روغن محلول پس از جداسازی و شناورسازی روغن، سولفیدهای اکسید کننده که به طور قابل توجهی فرآیندهای بیوشیمیایی را مهار می‌کنند، هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای را از طریق باز کردن حلقه‌ها، تجزیه پذیری و بهبود کارآمدی و بهبود دوسویه‌مدت بسیار بالا می‌برد. سیستم بیوشیمیایی بعدی

گزینه 2: تصفیه پیشرفته پساب بیولوژیکی

پساب پتروشیمی ← پیش تصفیه ← سیستم بیولوژیکی ← مخزن ته نشینی ثانویه ← واحد تصفیه پیشرفته الکتروشیمیایی (حذف COD باقیمانده و نیتروژن آمونیاکی) ← تخلیه به استاندارد/استفاده مجدد در سیستم آب در گردش

توجه: برای شرکت‌هایی که سیستم‌های بیولوژیکی موجود دارند اما سطح COD و نیتروژن آمونیاکی پساب آنها نمی‌تواند استانداردهای تخلیه فعلی را برآورده کند، می‌توان یک واحد تصفیه پیشرفته الکتروشیمیایی بعد از سیستم بیولوژیکی اضافه کرد. هیچ تغییری در سیستم بیولوژیکی موجود لازم نیست. سطوح COD و نیتروژن آمونیاکی برای برآورده کردن استانداردهای تخلیه مستقیم یا الزامات استفاده مجدد کاهش می یابد.

گزینه 3: تصفیه ویژه برای فاضلاب امولسیون شده روغنی

پساب امولسیون شده روغنی ← مخزن یکسان سازی ← تجهیزات امولسیون زدایی و حذف روغن الکتروشیمیایی ← پساب

گزینه 4: پیش تصفیه فاضلاب با شوری بالا/لجن قلیایی

فاضلاب با شوری بالا / فاضلاب لجن قلیایی ← واحد تصفیه الکتروشیمیایی با غلظت بالا ← پساب به سیستم یکپارچه فاضلاب/سیستم تبخیر

توجه: فاضلاب لجن قلیایی و فاضلاب الکتروشیرین‌کن دارای محتوای نمک بالا، COD بالا و سمیت بالا است. تخلیه مستقیم به سیستم یکپارچه باعث شوک می شود. واحدهای تصفیه الکتروشیمیایی را می توان برای تصفیه این نوع فاضلاب به صورت دسته ای اختصاص داد، به طور قابل توجهی COD و سمیت را قبل از ادغام آن در کل سیستم کارخانه کاهش داد، از هزینه های بالای دفع خارج از محل جلوگیری کرد، و منافع اقتصادی قابل توجه باقی می ماند.