Equipamento de tratamento de águas residuais eletroquímicas, utilizado para tratamento de águas residuais petroquímicas.

I. Visão geral do produto

As águas residuais petroquímicas têm origem principalmente em dois setores principais: refino de petróleo (refino de petróleo) e petroquímico (etileno, aromáticos, resinas sintéticas, fibras sintéticas, borracha sintética, etc.). É um tipo típico de efluente industrial caracterizado por grande volume, composição complexa e alta dificuldade de tratamento. Suas características de qualidade da água incluem: uma ampla variedade de tipos de águas residuais (incluindo águas residuais de processo, águas residuais oleosas, águas residuais contendo enxofre, águas residuais alcalinas, descarga de água circulante e esgoto doméstico), alta concentração de DQO, grandes quantidades de matéria orgânica de petróleo/hidrocarbonetos, substâncias tóxicas como fenóis, sulfetos, nitrogênio amoniacal e cianetos, e matéria orgânica recalcitrante (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, compostos heterocíclicos, monômeros poliméricos, etc.), geralmente baixa biodegradabilidade. (relação B/C 0,15~0,30) e flutuações significativas na qualidade e quantidade da água devido a variações no tipo de petróleo bruto e métodos de processamento.

Os processos tradicionais de tratamento de águas residuais petroquímicas normalmente seguem uma rota de “separação de óleo → flotação → tratamento biológico → tratamento avançado”. No entanto, na prática, esta abordagem enfrenta há muito tempo os seguintes desafios: 1. As substâncias oleosas interferem no sistema de tratamento biológico – mesmo após a separação e flotação do óleo, o óleo residual emulsionado e os óleos dissolvidos permanecem, levando à diminuição da atividade do lodo ativado e à deterioração do desempenho de sedimentação ao longo do tempo. 2. A matéria orgânica recalcitrante é difícil de remover biologicamente – hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, compostos heterocíclicos e monómeros poliméricos são altamente resistentes a microrganismos, limitando a taxa de remoção destes DQO na fase de tratamento biológico. 3. O sistema de tratamento biológico é inibido tanto por sulfetos quanto por nitrogênio amoniacal - sulfetos e amônia livre inibem bactérias nitrificantes e heterotróficas, resultando em baixa eficiência do sistema de tratamento biológico. 4. A eficiência biológica diminui com o aumento da salinidade das águas residuais – embora as águas residuais petroquímicas não sejam tão extremas como as águas residuais de química fina, algumas águas residuais ainda contêm quantidades significativas de sal. A taxa de remoção pode chegar a 2%~5%, inibindo processos bioquímicos convencionais. As baixas temperaturas no inverno reduzem a eficiência da nitrificação bioquímica, levando a taxas mais baixas de remoção de nitrogênio amoniacal e a um alto risco de o nitrogênio amoniacal exceder os padrões nos efluentes. Aumento da procura de reutilização de águas residuais – a descarga de água circulante e alguns efluentes conformes precisam de ser reutilizados, mas os processos existentes não podem garantir a estabilidade a longo prazo da qualidade da água reutilizada. Este sistema emprega tecnologia de oxidação eletroquímica, que pode ser integrada de forma flexível em vários estágios do processo de tratamento de águas residuais petroquímicas:

Para águas residuais combinadas após separação e flotação óleo-água - trata diretamente águas residuais contendo óleo residual, fenóis, sulfetos e matéria orgânica recalcitrante, oxidando e decompondo substâncias tóxicas dentro de 1 a 2 horas, removendo óleos emulsionados e solúveis e degradando hidrocarbonetos aromáticos policíclicos através da abertura do anel. A relação B/C é aumentada de 0,15~0,20 para mais de 0,30, criando condições influentes seguras e biodegradáveis ​​para sistemas bioquímicos subsequentes.

Para tratamento avançado de efluentes bioquímicos - remove profundamente DQO residual (polímeros recalcitrantes, produtos de abertura de anel de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, etc.), nitrogênio amoniacal e cor do efluente bioquímico, atendendo de forma estável aos padrões de reutilização.

Para águas residuais emulsionadas oleosas, este sistema desemulsifica e oxida eficientemente para remover óleo e DQO, resolvendo o problema da baixa eficácia do tratamento da flotação de ar convencional + tratamento biológico para óleo emulsionado.

Para sistemas de descarga e reutilização de água circulante, este sistema remove DQO, nitrogênio amoniacal e microorganismos antes de reutilizar a água no sistema de água de resfriamento circulante, alcançando a utilização em cascata e a recuperação de recursos de água.

Todo o processo consome apenas energia elétrica, sem adição de quaisquer agentes químicos (desemulsificantes, floculantes, oxidantes) e não produz poluentes secundários como lama química, lama de ferro ou carbono saturado adsorvido. Os eletrodos são projetados para resistir à contaminação por óleo, adaptando-se às complexas condições operacionais de águas residuais oleosas. Ele opera em temperatura e pressão normais (0~40°C), não sendo afetado por mudanças sazonais e de temperatura.

II.Dificuldades no tratamento de efluentes petroquímicos e soluções destes equipamentos

III. Princípio de funcionamento

Após o pré-tratamento, como separação do óleo e flotação para remover o óleo flutuante e a maior parte dos sólidos em suspensão, as águas residuais petroquímicas entram no reator eletroquímico, onde ocorrem as seguintes reações de purificação sob a ação de eletrodos:

(1) Eletrooxidação direta

Poluentes característicos em águas residuais petroquímicas são oxidados diretamente na superfície do ânodo:

Produtos orgânicos de petróleo/hidrocarbonetos (alcanos, cicloalcanos, aromáticos, etc.): Longas cadeias de carbono e cicloalcanos são gradualmente oxidados e quebrados na superfície do ânodo, transformando-se em pequenas moléculas de ácidos orgânicos e álcoois e, finalmente, mineralizados em CO₂ e H₂O

Aromáticos policíclicos (naftaleno, antraceno, fenantreno, pireno, etc.): Os sistemas de anéis aromáticos são gradualmente oxidados e abertos na superfície do ânodo, e as estruturas policíclicas são abertas em compostos orgânicos monocíclicos ou de moléculas pequenas, eliminando a biotoxicidade

Fenólicos (fenol, cresol, xilenol, etc.): Os anéis de benzeno são gradualmente oxidados e abertos na superfície do ânodo, e as estruturas policíclicas são abertas em moléculas orgânicas monocíclicas ou pequenas, eliminando a biotoxicidade

Fenólicos (fenol, cresol, xilenol, etc.): Os anéis de benzeno são abertos e abertos na superfície do ânodo, transformando estruturas policíclicas em monocíclicos ou orgânicos de pequenas moléculas. Após a hidroxilação, a superfície do ânodo é ainda mais oxidada e o anel aberto, transformando-se em pequenas moléculas de ácidos orgânicos. Compostos heterocíclicos (contendo heterociclos N/S/O): Os heterociclos são oxidados e o anel aberto na superfície do ânodo, reduzindo significativamente a biotoxicidade. Sulfetos (S²⁻): Oxidados diretamente em íons sulfato (S²⁻→SO₄²⁻) no ânodo, eliminando a inibição tóxica em microrganismos.

(2)Eletrooxidação indireta: a eletrólise da água no ânodo gera radicais hidroxila (·OH), enquanto utiliza íons cloreto que ocorrem naturalmente nas águas residuais (as águas residuais petroquímicas contêm Cl⁻) para gerar cloro ativo (Cl₂, HOCl, OCl⁻), complementando a oxidação de poluentes que não podem entrar em contato direto com o ânodo, mostrando especialmente eficiência de oxidação significativa para óleos solúveis e matéria orgânica recalcitrante.

(3)Desemulsificação e remoção de óleo emulsionado: Gotículas de óleo emulsionado em águas residuais oleosas carregam uma carga negativa em sua superfície, formando um estado de emulsão estável, que é difícil de remover completamente usando flotação de ar convencional. No reator eletroquímico: As microbolhas e o campo elétrico gerados pela oxidação anódica causam alterações no potencial de superfície das gotículas de óleo emulsionado, a camada dupla é comprimida, as gotículas de óleo no estado de emulsão instável agregam-se e flutuam, a matéria orgânica do óleo dissolvido é oxidada e mineralizada, e o teor de óleo no efluente pode ser reduzido para menos de 1 ~ 3 mg/L.

(4)Oxidação simultânea de nitrogênio amoniacal e sulfetos O cloro ativo oxida o nitrogênio amoniacal em gás nitrogênio (2NH₃+3HOCl→N₂+3Cl⁻+3H₂O), e a taxa de remoção de nitrogênio amoniacal pode atingir 80% ~ 95%. Os sulfetos são oxidados diretamente em sulfato no ânodo, eliminando completamente sua toxicidade.

(5)Redução de DQO e melhoria da biodegradabilidade O efeito sinérgico da oxidação direta e da oxidação indireta causa a abertura do anel e a quebra de ligações de matéria orgânica recalcitrante molecular grande em substâncias degradáveis ​​moleculares pequenas, e a relação B/C aumenta de 0,15 ~ 0,20 para acima de 0,30; alguma matéria orgânica é completamente mineralizada, o que reduz diretamente a DQO e cria boas condições influentes para o sistema bioquímico subsequente.

4. Principais vantagens (visando águas residuais petroquímicas)

V. Parâmetros Técnicos (Personalizáveis)

VI. Localização do Processo

Opção 1: Pré-tratamento e desintoxicação antes do processamento bioquímico

Águas Residuais Petroquímicas (após separação e flotação do óleo) → Equipamento de Pré-tratamento Eletroquímico (remoção de óleo residual, oxidação de sulfetos, abertura de anel de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos e melhoria da relação B/C) → Tanque Intermediário/Tanque de Equalização → Sistema Bioquímico → Tanque de Sedimentação Secundário → Descarga atendendo aos padrões

Explicação: A unidade de pré-tratamento eletroquímico está localizada após a separação e flotação do óleo e antes do sistema bioquímico, realizando as funções abrangentes de "remoção de óleo + dessulfurização + desintoxicação + abertura do anel + melhoria de B/C". Esta é uma garantia fundamental para o tratamento pré-bioquímico de águas residuais petroquímicas - removendo eficazmente óleo emulsionado residual e óleo solúvel após a separação e flotação do óleo, oxidando sulfetos que inibem significativamente os processos bioquímicos, degradando hidrocarbonetos aromáticos policíclicos através da abertura do anel, melhorando significativamente a biodegradabilidade e garantindo a operação estável e eficiente a longo prazo do sistema bioquímico subsequente.

Opção 2: Tratamento Avançado de Efluentes Biológicos

Águas Residuais Petroquímicas → Pré-tratamento → Sistema Biológico → Tanque de Sedimentação Secundário → Unidade de Tratamento Eletroquímico Avançado (Remoção de DQO Residual e Nitrogênio Amoniacal) → Descarga para Padrão/Reutilização em Sistema de Água Circulante

Nota: Para empresas com sistemas biológicos existentes, mas cujos níveis de DQO e nitrogênio amoniacal nos efluentes não podem atender aos padrões de descarga atuais, uma unidade de tratamento eletroquímico avançado pode ser adicionada após o sistema biológico. Não são necessárias modificações no sistema biológico existente; Os níveis de DQO e nitrogênio amoniacal serão reduzidos para atender aos padrões de descarga direta ou aos requisitos de reutilização.

Opção 3: Tratamento Especial para Águas Residuais Emulsionadas Oleosas

Águas Residuais Emulsionadas Oleosas → Tanque de Equalização → Equipamento de Desemulsificação Eletroquímica e Remoção de Óleo → Efluente

Opção 4: Pré-tratamento de águas residuais de lodo alcalino/alta salinidade

Águas residuais de alta salinidade/lodo alcalino Águas residuais → Unidade de tratamento eletroquímico de alta concentração → Efluente em sistema integrado de águas residuais/sistema de evaporação

Nota: Águas residuais de lodo alcalino e águas residuais de eletro dessalinização têm alto teor de sal, alto DQO e alta toxicidade; a descarga direta no sistema integrado causará um choque. As unidades de tratamento eletroquímico podem ser dedicadas ao tratamento deste tipo de águas residuais em lotes, reduzindo significativamente a DQO e a toxicidade antes de integrá-las suavemente em todo o sistema da estação, evitando os elevados custos de eliminação fora do local, e os benefícios económicos permanecem significativos.