Elektrochemiczne urządzenia do oczyszczania ścieków, stosowane do oczyszczania ścieków petrochemicznych.

I. Przegląd produktu

Ścieki petrochemiczne pochodzą głównie z dwóch głównych sektorów: rafinacji ropy naftowej (rafinacja ropy naftowej) i petrochemii (etylen, związki aromatyczne, żywice syntetyczne, włókna syntetyczne, kauczuk syntetyczny itp.). Jest to typowy rodzaj ścieków przemysłowych charakteryzujący się dużą objętością, złożonym składem i dużą trudnością oczyszczania. Charakterystyka jakości wody obejmuje: szeroką gamę rodzajów ścieków (w tym ścieki technologiczne, ścieki zaolejone, ścieki zawierające siarkę, ścieki zasadowe, zrzuty wody obiegowej i ścieki bytowe), wysokie stężenie ChZT, duże ilości ropy naftowej/węglowodorowej materii organicznej, substancje toksyczne, takie jak fenole, siarczki, azot amonowy i cyjanki oraz oporną materię organiczną (wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, związki heterocykliczne, monomery polimerowe, itp.), ogólnie niską biodegradowalność (stosunek B/C 0,15 ~ 0,30) oraz znaczne wahania jakości i ilości wody ze względu na różnice w rodzaju ropy naftowej i metodach przetwarzania.

Tradycyjne petrochemiczne procesy oczyszczania ścieków zazwyczaj przebiegają według metody „oddzielanie oleju → flotacja → oczyszczanie biologiczne → oczyszczanie zaawansowane”. Jednak w praktyce podejście to od dawna napotykało następujące wyzwania: 1. Substancje oleiste zakłócają biologiczny system oczyszczania – nawet po oddzieleniu i flotacji oleju pozostają resztki zemulgowanego oleju i rozpuszczonych olejów, co prowadzi do zmniejszenia aktywności osadu czynnego i pogorszenia wydajności osadzania w czasie. 2. Oporną materię organiczną trudno jest usunąć biologicznie – wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, związki heterocykliczne i monomery polimerowe są wysoce odporne na działanie mikroorganizmów, co ogranicza szybkość usuwania tych ChZT na etapie oczyszczania biologicznego. 3. System oczyszczania biologicznego jest hamowany zarówno przez siarczki, jak i azot amonowy – siarczki i wolny amoniak hamują zarówno bakterie nitryfikacyjne, jak i heterotroficzne, co skutkuje niską wydajnością biologicznego systemu oczyszczania. 4. Efektywność biologiczna maleje wraz ze wzrostem zasolenia ścieków – chociaż ścieki petrochemiczne nie są tak ekstremalne jak wysokowartościowe ścieki chemiczne, niektóre ścieki nadal zawierają znaczne ilości soli. Szybkość usuwania może osiągnąć 2% ~ 5%, hamując konwencjonalne procesy biochemiczne. Niskie temperatury zimą zmniejszają skuteczność nitryfikacji biochemicznej, co prowadzi do niższych wskaźników usuwania azotu amonowego i wysokiego ryzyka, że ​​azot amonowy przekroczy normy w ściekach. Zwiększone zapotrzebowanie na ponowne wykorzystanie ścieków – zrzut wody obiegowej i niektóre ścieki spełniające wymagania muszą zostać ponownie wykorzystane, ale istniejące procesy nie mogą zagwarantować długoterminowej stabilności jakości ponownie wykorzystywanej wody. System ten wykorzystuje technologię utleniania elektrochemicznego, którą można elastycznie zintegrować z wieloma etapami procesu oczyszczania ścieków petrochemicznych:

Do ścieków połączonych po separacji oleju i wody i flotacji — bezpośrednio oczyszcza ścieki zawierające resztkowy olej, fenole, siarczki i oporną materię organiczną, utleniając i rozkładając toksyczne substancje w ciągu 1–2 godzin, usuwając zemulgowane i rozpuszczalne oleje oraz rozkładając wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne poprzez otwarcie pierścienia. Stosunek B/C zwiększa się z 0,15 ~ 0,20 do ponad 0,30, tworząc bezpieczne i biodegradowalne warunki dopływu dla kolejnych systemów biochemicznych.

Do zaawansowanego oczyszczania ścieków biochemicznych — głęboko usuwa resztkowe ChZT (oporne polimery, wielopierścieniowe produkty otwierania pierścienia węglowodorów aromatycznych itp.), azot amonowy i barwnik ze ścieków biochemicznych, stabilnie spełniając standardy ponownego użycia.

W przypadku ścieków zemulgowanych zaolejonych system ten skutecznie demulguje i utlenia w celu usunięcia oleju i ChZT, rozwiązując problem słabej skuteczności oczyszczania konwencjonalnej flotacji powietrznej + biologicznego oczyszczania zemulgowanego oleju.

W przypadku systemów odprowadzania i ponownego wykorzystania wody obiegowej system ten usuwa ChZT, azot amonowy i mikroorganizmy przed ponownym wykorzystaniem wody w systemie obiegowej wody chłodzącej, uzyskując kaskadowe wykorzystanie i odzysk zasobów wody.

Cały proces zużywa wyłącznie energię elektryczną, bez dodawania środków chemicznych (demulgatory, flokulanty, utleniacze) i nie wytwarza wtórnych substancji zanieczyszczających, takich jak osady chemiczne, osady żelaza czy zaadsorbowany węgiel nasycony. Elektrody są zaprojektowane tak, aby były odporne na zanieczyszczenie olejem, dostosowując się do złożonych warunków pracy ścieków zaolejonych. Działa w normalnej temperaturze i ciśnieniu (0 ~ 40 ℃), na które nie mają wpływu zmiany sezonowe i temperatury.

II.Trudności petrochemicznego oczyszczania ścieków i rozwiązania tego urządzenia

III. Zasada działania

Po wstępnej obróbce, takiej jak separacja oleju i flotacja w celu usunięcia pływającego oleju i większości zawieszonych substancji stałych, ścieki petrochemiczne trafiają do reaktora elektrochemicznego, gdzie pod działaniem elektrod zachodzą następujące reakcje oczyszczania:

(1) Bezpośrednie elektroutlenianie

Charakterystyczne zanieczyszczenia w ściekach petrochemicznych ulegają bezpośredniemu utlenieniu na powierzchni anody:

Organiczne substancje naftowe/węglowodorowe (alkany, cykloalkany, związki aromatyczne itp.): Długie łańcuchy węglowe i cykloalkany są stopniowo utleniane i rozbijane na powierzchni anody, przekształcając się w małocząsteczkowe kwasy organiczne i alkohole, a na koniec mineralizują się w CO₂ i H₂O

Wielopierścieniowe związki aromatyczne (naftalen, antracen, fenantren, piren itp.): Aromatyczne układy pierścieniowe są stopniowo utleniane i otwierane na powierzchni anody, a struktury policykliczne otwierają się na monocykliczne lub drobnocząsteczkowe związki organiczne, eliminując biotoksyczność

Fenole (fenol, krezol, ksylenol itp.): Pierścienie benzenowe są stopniowo utleniane i otwierane na powierzchni anody, a struktury policykliczne otwierają się na monocykliczne lub drobnocząsteczkowe związki organiczne, eliminując biotoksyczność

Fenole (fenol, krezol, ksylenol itp.): Pierścienie benzenowe są otwierane i otwierane na powierzchni anody, przekształcając struktury policykliczne w monocykliczne lub drobnocząsteczkowe związki organiczne. Po hydroksylacji powierzchnia anody ulega dalszemu utlenieniu i otwarciu pierścienia, przekształcając się w małocząsteczkowe kwasy organiczne. Związki heterocykliczne (zawierające heterocykle N/S/O): Heterocykle ulegają utlenieniu i otwarciu pierścienia na powierzchni anody, co znacznie zmniejsza biotoksyczność. Siarczki (S²⁻): Bezpośrednio utlenione do jonów siarczanowych (S²⁻ →SO₄²⁻) na anodzie, eliminując toksyczne hamowanie mikroorganizmów.

(2)Pośrednie elektroutlenianie: Elektroliza wody na anodzie generuje rodniki hydroksylowe (·OH), przy jednoczesnym wykorzystaniu naturalnie występujących jonów chlorkowych w ściekach (ścieki petrochemiczne zawierają Cl⁻) do wytworzenia aktywnego chloru (Cl₂, HOCl, OCl⁻), uzupełniając utlenianie substancji zanieczyszczających, które nie mogą bezpośrednio stykać się z anodą, szczególnie wykazując znaczną skuteczność utleniania rozpuszczalnych olejów i opornych substancji organicznych.

(3)Demulgacja i usuwanie zemulgowanego oleju: Zemulgowane kropelki oleju w ściekach zaolejonych niosą na swojej powierzchni ładunek ujemny, tworząc stabilny stan emulsji, który jest trudny do całkowitego usunięcia za pomocą konwencjonalnej flotacji powietrznej. W reaktorze elektrochemicznym: Mikropęcherzyki i pole elektryczne generowane przez utlenianie anodowe powodują zmiany potencjału powierzchniowego zemulgowanych kropelek oleju, podwójna warstwa jest ściskana, kropelki oleju w niestabilnym stanie emulsji gromadzą się i pływają, rozpuszczona materia organiczna oleju jest utleniana i mineralizowana, a zawartość oleju w ściekach może zostać zmniejszona do poniżej 1 ~ 3 mg/l.

(4)Jednoczesne utlenianie azotu amonowego i siarczków Aktywny chlor utlenia azot amonowy do azotu gazowego (2NH₃+3HOCl → N₂+3Cl⁻+3H₂O), a stopień usuwania azotu amonowego może osiągnąć 80% ~ 95%. Siarczki są bezpośrednio utleniane do siarczanu na anodzie, całkowicie eliminując ich toksyczność.

(5)Redukcja ChZT i poprawa biodegradowalności Synergiczny efekt bezpośredniego utleniania i pośredniego utleniania powoduje otwarcie pierścienia i rozerwanie wiązań wielkocząsteczkowej, opornej materii organicznej na drobnocząsteczkowe substancje ulegające degradacji, a stosunek B/C wzrasta z 0,15 ~ 0,20 do powyżej 0,30; część materii organicznej jest całkowicie zmineralizowana, co bezpośrednio zmniejsza ChZT i stwarza dobre warunki dopływu dla późniejszego układu biochemicznego.

IV. Podstawowe zalety (ukierunkowanie na ścieki petrochemiczne)

V. Parametry techniczne (konfigurowalne)

VI. Lokalizacja procesu

Opcja 1: Obróbka wstępna i detoksykacja przed przetwarzaniem biochemicznym

Ścieki petrochemiczne (po separacji oleju i flotacji) → Urządzenia do elektrochemicznej obróbki wstępnej (usuwanie pozostałości oleju, utlenianie siarczków, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne z otwarciem pierścienia i poprawa stosunku B/C) → Zbiornik pośredni/zbiornik wyrównawczy → System biochemiczny → Zbiornik osadnika wtórnego → Zbiornik spełniający standardy

Wyjaśnienie: Instalacja elektrochemicznej obróbki wstępnej zlokalizowana jest po separacji i flotacji oleju, a przed układem biochemicznym, realizując kompleksowe funkcje „odolejania + odsiarczanie + detoksykacja + otwarcie pierścienia + ulepszanie B/C”. Jest to kluczowa gwarancja przedbiochemicznego oczyszczania ścieków petrochemicznych – skutecznego usuwania pozostałości zemulgowanego oleju i oleju rozpuszczalnego po separacji i flotacji oleju, utleniania siarczków, które znacząco hamują procesy biochemiczne, degradacji wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych poprzez otwarcie pierścienia, znacznie poprawiając biodegradowalność i zapewniając długoterminowe stabilne i wydajne działanie późniejszego układu biochemicznego.

Opcja 2: Zaawansowane oczyszczanie ścieków biologicznych

Ścieki petrochemiczne → Oczyszczanie wstępne → System biologiczny → Zbiornik sedymentacji wtórnej → Jednostka zaawansowanego oczyszczania elektrochemicznego (usuwanie resztkowego ChZT i azotu amonowego) → Odprowadzenie do standardu/Ponowne wykorzystanie do układu wody obiegowej

Uwaga: W przypadku przedsiębiorstw posiadających istniejące systemy biologiczne, ale w których poziom ChZT i azotu amonowego w ściekach nie jest zgodny z obecnymi normami dotyczącymi zrzutów, po systemie biologicznym można dodać zaawansowaną jednostkę oczyszczania elektrochemicznego. Nie są wymagane żadne modyfikacje istniejącego systemu biologicznego; Poziomy ChZT i azotu amonowego zostaną obniżone, aby spełnić standardy dotyczące bezpośredniego zrzutu lub wymagania dotyczące ponownego użycia.

Opcja 3: Specjalne oczyszczanie zaolejonych zemulgowanych ścieków

Zaolejone ścieki zemulgowane → Zbiornik wyrównawczy → Sprzęt do elektrochemicznej deemulgacji i usuwania oleju → Ścieki

Opcja 4: Wstępne oczyszczanie ścieków o wysokiej zawartości soli/alkalicznych osadów

Ścieki o wysokim zasoleniu/ścieki zasadowe → Elektrochemiczna jednostka oczyszczania o wysokim stężeniu → Ścieki do zintegrowanego systemu oczyszczania ścieków/systemu odparowania

Uwaga: Ścieki z osadów alkalicznych i ścieki z elektroodsalania mają wysoką zawartość soli, wysoki ChZT i wysoką toksyczność; bezpośrednie wyładowanie do zintegrowanego systemu spowoduje porażenie. Oczyszczalnie elektrochemiczne mogą być przeznaczone do oczyszczania tego typu ścieków partiami, znacznie zmniejszając ChZT i toksyczność przed płynnym zintegrowaniem ich z całym systemem oczyszczalni, unikając wysokich kosztów utylizacji poza terenem zakładu, a korzyści ekonomiczne pozostają znaczące.