Elektrochemiczne urządzenia do oczyszczania ścieków węglowych

I. Przegląd produktu

Ścieki z przemysłu węglowego pochodzą głównie z procesów koksowania węgla, zgazowania, upłynniania oraz produkcji metanolu i olefin z węgla. Typowe cechy jakości wody obejmują: wysokie stężenie ChZT (2000~15000 mg/L), wysokie stężenie azotu amoniakalnego (200~2000 mg/L), duże ilości trudnych do rozkładu substancji organicznych (fenole, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, związki heterocykliczne), silną toksyczność biologiczną, ekstremalnie niską biodegradowalność (stosunek BZT₅/ChZT zazwyczaj poniżej 0,2), duże wahania jakości wody i wysokie zasolenie.

Tradycyjne procesy oczyszczania zazwyczaj obejmują długi proces łączony "wstępne oczyszczanie (usuwanie oleju, fenoli, amoniaku) + oczyszczanie biologiczne + oczyszczanie zaawansowane", który wiąże się z problemami takimi jak długi przepływ procesu, ogromna powierzchnia terenu, podatność systemu biologicznego na załamanie z powodu inhibicji toksyczności, niska efektywność operacyjna zimą, duża produkcja osadów i trudność w konsekwentnym spełnianiu norm zrzutu.

Niniejszy system wykorzystuje technologię elektrochemicznego utleniania. Ścieki z przemysłu węglowego, po niezbędnym wstępnym oczyszczeniu, takim jak usuwanie oleju, usuwanie utwardzeń i regulacja pH, trafiają do reaktora elektrochemicznego. Poprzez bezpośrednie utlenianie anodowe i pośrednie utlenianie silnie utleniającymi gatunkami aktywnymi generowanymi przez elektrokatalizę, toksyczne zanieczyszczenia fenolowe i heterocykliczne mogą być szybko utlenione i rozłożone w ciągu 1-2 godzin, zwiększając stosunek BZT₅/ChZT ścieków z 0,1-0,2 do ponad 0,35, całkowicie eliminując toksyczność biologiczną i tworząc bezpieczne warunki dopływu dla kolejnych systemów oczyszczania biologicznego. Alternatywnie, mogą być one bezpośrednio oczyszczane do spełnienia norm zrzutu, bez konieczności etapu oczyszczania biologicznego.

W całym procesie nie są wymagane żadne odczynniki chemiczne, a także nie powstają osady ani woda stężona. Elektrody są zaprojektowane tak, aby były odporne na zanieczyszczenia i osadzanie się kamienia, co czyni je odpowiednimi dla złożonej jakości wody ścieków z przemysłu węglowego o wysokiej twardości i wysokim zasoleniu.

II. Wyzwania w oczyszczaniu ścieków z przemysłu węglowego i rozwiązania oferowane przez ten sprzęt

III. Zasada działania

Po wstępnym oczyszczeniu, takim jak usuwanie oleju i sedymentacja/filtracja, ścieki z przemysłu węglowego trafiają do reaktora elektrochemicznego, gdzie pod wpływem działania elektrod zachodzą następujące reakcje:

(1) Bezpośrednie elektro-utlenianie

Fenole i związki heterocykliczne (takie jak pirydyna, chinolina, karbazol itp.) są bezpośrednio utleniane na powierzchni anody, pierścień benzenowy i pierścień heterocykliczny są otwierane, a wielkocząsteczkowa materia organiczna jest rozkładana do małych cząsteczek kwasów organicznych lub dwutlenku węgla. Ta ścieżka jest szczególnie skuteczna w usuwaniu fenoli i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych.

(2) Pośrednie elektro-utlenianie (główna ścieżka)

Jony chlorkowe w ściekach (ścieki z przemysłu węglowego zazwyczaj zawierają 500~5000 mg/L Cl⁻) są elektrolizowane na anodzie, generując aktywny chlor. Aktywny chlor dalej utlenia azot amoniakalny do azotu gazowego, jednocześnie przeprowadzając głębokie utlenianie i degradację fenoli i związków heterocyklicznych.

Anoda jednocześnie elektrolizuje wodę, generując rodniki hydroksylowe (•OH), które działają jako selektywny silny utleniacz, bezkrytycznie utleniając i atakując różne zanieczyszczenia organiczne, zapewniając całkowite wyeliminowanie toksyczności biologicznej w ściekach.

(3) Efekt synergistyczny

Azot amoniakalny jest utleniany do azotu gazowego, podczas gdy ChZT jest jednocześnie degradowane.

Po usunięciu materii organicznej unika się jej konkurencyjnego wpływu na utlenianie azotu amoniakalnego, osiągając efektywne usuwanie zarówno azotu amoniakalnego, jak i ChZT. Niewielka ilość pozostałego aktywnego chloru w ściekach ma działanie antybakteryjne ochronne dla kolejnego systemu biologicznego, zapobiegając przedostawaniu się toksycznych bakterii do zbiornika biologicznego. Oczyszczone ścieki mają znacznie zwiększony stosunek BZT₅/ChZT i mogą bezpośrednio trafiać do systemu biologicznego w celu dalszej degradacji; w przypadku ścieków z przemysłu węglowego o niskim stężeniu, mogą być one również bezpośrednio oczyszczane do spełnienia norm zrzutu.

IV. Kluczowe zalety (skierowane do ścieków z przemysłu węglowego)

V. Specyfikacje techniczne (konfigurowalne)

VI. Scenariusze zastosowań w segmentach przemysłu węglowego

VII. Lokalizacja procesu

Opcja 1: Wstępne oczyszczanie i detoksykacja

Ścieki z przemysłu węglowego → Usuwanie oleju i sedymentacja (usuwanie oleju zawieszonego i SS) → Urządzenie do oczyszczania elektrochemicznego (usuwanie biotoksyczności, poprawa stosunku B/C) → System biochemiczny (A/O lub A²/O) → Oczyszczanie zaawansowane (opcjonalnie) → Zrzut spełniający normy/ponowne wykorzystanie

Uwaga: Fizyczne wstępne oczyszczanie, takie jak usuwanie oleju i sedymentacja, jest wymagane przed urządzeniem elektrochemicznym w celu usunięcia zawieszonych ciał stałych i tłuszczu, ochrony elektrod i zapewnienia efektywności oczyszczania. Zwiększenie stosunku B/C ścieków elektrochemicznych do ponad 0,35 może poprawić wskaźnik usuwania ChZT z kolejnego systemu biologicznego o ponad 30% i znacznie zwiększyć ogólną stabilność procesu.

Opcja 2: Oddzielne oczyszczanie (nadaje się do modernizacji ścieków z przemysłu węglowego o średnim i niskim stężeniu lub ścieków po oczyszczaniu biochemicznym)

Ścieki z przemysłu węglowego → Usuwanie oleju i sedymentacja → Urządzenie do oczyszczania elektrochemicznego → Zrzut zgodny z normami/ponowne wykorzystanie na terenie zakładu

Uwaga: Ścieki mogą być zrzucane bezpośrednio po oczyszczaniu elektrochemicznym, bez potrzeby stosowania systemu oczyszczania biologicznego. Jest to szczególnie odpowiednie do modernizacji istniejących systemów oczyszczania biologicznego, gdy azot amoniakalny/ChZT na odpływie przekracza normy.