Электрохимическое оборудование для очистки сточных вод, используемое для очистки тонкохимических сточных вод.

I. Обзор продукта

Сточные воды тонкой химической очистки являются одним из наиболее сложных видов очистки промышленных сточных вод. Тонкая химия охватывает множество подотраслей, включая фармацевтические промежуточные продукты, промежуточные продукты пестицидов, красители/пигменты, поверхностно-активные вещества, ароматизаторы и ароматизаторы, химикаты для электронной промышленности, средства для очистки воды, клеи и добавки для покрытий. Его сточные воды имеют ярко выраженные отраслевые характеристики: широкий спектр продуктов, сложные производственные процессы и частая смена партий, что приводит к разнообразию источников сточных вод, чрезвычайно сложному составу и резким колебаниям качества и количества воды; чрезвычайно высокие концентрации ХПК; наличие большого количества неподатливых ароматических соединений, гетероциклических соединений, галогенированных углеводородов, нитросоединений и полимеров; сильная биотоксичность (многие интермедиаты оказывают значительное ингибирующее действие на микроорганизмы); высокое содержание солей (Cl⁻, SO₄²⁻, Na⁺, NH₄⁺ и т. д.); обычно чрезвычайно низкое соотношение БПК₅/ХПК (0,02~0,15), что приводит к очень плохой биоразлагаемости; и частое присутствие органических растворителей, остатков катализатора, непрореагировавшего сырья и побочных продуктов.

Проблемы иключевые трудностиочистки сточных вод предприятий тонкой химической промышленности чрезвычайно важны:

Частые сбои биохимических систем. Остаточные пестициды/фармацевтические промежуточные продукты, нитросоединения и галогенированные углеводороды в сточных водах высокотоксичны для активного ила. Даже после предварительной обработки гидролизом и подкислением биохимическая система часто подвергается воздействию, что приводит к увеличению объема ила и даже его гибели.

Резкие колебания качества воды из-за смены продукции. Предприятия тонкой химии часто работают с перебоями. При переключении между различными продуктами ХПК сточных вод может резко возрасти в течение нескольких часов, при этом одновременно меняются типы токсичных веществ, к которым традиционные биохимические системы не могут адаптироваться.

Чрезвычайно плохая биоразлагаемость. Ароматические кольца, гетероциклические кольца и полициклические ароматические углеводороды имеют стабильную структуру с соотношением B/C часто ниже 0,10, что делает их практически непригодными для использования микроорганизмами.

Высокая соленость еще больше тормозит биохимические процессы. Когда соленость превышает 3%, осмотическое давление обычных систем активного ила становится несбалансированным, что приводит к гибели большого количества микроорганизмов.

В этой системе используется технология электрохимического окисления, и ее можно гибко настроить на несколько стадий тонкой химической очистки сточных вод: для предварительной очистки и детоксикации смешанной сырой воды с высокой концентрацией — она непосредственно очищает сырую воду с высоким содержанием ХПК (без разбавления). Путем прямого анодного окисления и электрокатализа гидроксильные радикалы (·OH) и активный хлор вместе с другими сильными оксидами быстро атакуют стабильные структуры, такие как ароматические кольца, гетероциклы, нитрогруппы и галогенированные группы, разрывая связи и раскрывая кольца в течение 1-2 часов, значительно снижая биотоксичность. Соотношение B/C увеличивается с 0,02-0,10 до более чем 0,30, создавая безопасные и биоразлагаемые условия поступления для последующих биологических систем.

Для усовершенствованной очистки биологических стоков — он глубоко удаляет остаточный стойкий ХПК и цвет из биологических стоков, стабильно соблюдая стандарты прямого сброса или повторного использования, обеспечивая отсутствие химикатов, ноль твердых отходов и ноль опасных отходов.

Для предварительной очистки высокосоленого маточного раствора/выпаривания - удаляет ХПК и цветность из высокосоленых сточных вод, улучшает белизну и чистоту выпаренной кристаллизованной соли, значительно снижает сброс выпарного маточного раствора, обеспечивает восстановление ресурса высокосоленых сточных вод.

Решение проблемы периодических выбросов высокой концентрации при смене продукта — эта система быстро реагирует на внезапные изменения качества воды, очищая сточные воды с высокой концентрацией/высокой токсичностью по мере их образования, тем самым предотвращая нарушение работы всей системы сточных вод завода.

Весь процесс потребляет только электроэнергию, без добавления каких-либо химических веществ или образования вторичных загрязнителей, таких как железный шлам, насыщенный углерод или концентрированная жидкость. Он работает при температуре и давлении окружающей среды, с рабочим напряжением 3–15 В постоянного тока, что делает его безопасным и простым в использовании. Электрохимический блок может адаптироваться к изменениям качества воды в течение нескольких минут посредством регулировки тока, обеспечивая ключевое технологическое решение для решения трех основных проблем: «сложное качество воды, резкие колебания и высокая токсичность» в системах тонкой химической очистки сточных вод.

II. Трудности тонкой химической очистки сточных вод и решения с помощью этого оборудования

III. Принцип работы

Мелкие химические сточные воды поступают в электрохимический реактор после просеивания, отстаивания или фильтрации для удаления взвешенных твердых частиц. В зависимости от характеристик сточных вод и целей очистки эффективная очистка достигается за счет следующих путей окисления:

(1) Прямое электроокисление (основной путь раскрытия ароматического/гетероциклического кольца и разрыва связи)

Большое количество неподатливых ароматических и гетероциклических соединений в сточных водах тонкой химической обработки окисляется напрямую за счет потери электронов на поверхности анода:

Ароматические соединения (бензольный ряд, нафталиновый ряд, бифенилы и т. д.): бензольное кольцо гидроксилируется активными формами кислорода на поверхности анода, а затем окисляется с раскрытием кольца, образуя низкомолекулярные органические кислоты (малеиновая кислота, щавелевая кислота, уксусная кислота и т. д.), что значительно улучшает биодоступность микроорганизмов.

Гетероциклические соединения (пиридин, хинолин, тиазол, фуран, имидазол и др.): гетероциклические кольца, содержащие N/S/O, окисляются с раскрытием кольца на поверхности анода, а N высвобождается в виде NH₃ или N₂, устраняя циклическую биологическую токсичность.

Нитросоединения (нитробензол, нитробензол и др.): Нитрогруппа восстанавливается на катоде или окисляется на анодной поверхности, бензольное кольцо раскрывается и мутагенность устраняется.

Галогенированные соединения (хлорбензол, бромированные соединения и др.): На поверхности анода разрываются связи углерод-галоген, галогены удаляются в ионной форме, а биоразлагаемость органических веществ после дегалогенирования значительно улучшается. Органические вещества, содержащие ненасыщенные связи (олефины, алкины и др.): Ненасыщенные связи окисляются и разрываются, превращаются в кислоты, спирты и др.

(2) Косвенное электроокисление

При анодном электролизе воды образуются гидроксильные радикалы (·OH), и в то же время ионы хлорида, естественно присутствующие в сточных водах (сточные воды мелкой химической очистки обычно содержат Cl⁻), подвергаются электролизу с образованием активного хлора (Cl₂, HOCl, OCl⁻):

Гидроксильные радикалы осуществляют неселективное окислительное воздействие на различные органические вещества, особенно эффективно для раскрытия ароматических колец и разрушения гетероциклических колец.

Активный хлор диффундирует в раствор, дополняя окисление загрязняющих веществ, которые не контактировали напрямую с анодом, и эффективно удаляет аммиачный азот.

Хлорид-ионы рециклируются в реакции и непрерывно участвуют в окислении.

(3) Одновременное улучшение снижения ХПК и биоразлагаемости.

Синергический эффект прямого и непрямого окисления: крупномолекулярные неподатливые органические вещества → раскрытие цикла/разрыв связей → низкомолекулярные органические кислоты, спирты, альдегиды.

Некоторое органическое вещество продолжает окисляться → CO₂ + H₂O (минерализация ХПК).

Очищенные сточные воды значительно увеличивают БПК₅ (большие молекулы превращаются в низкомолекулярные разлагаемые вещества), ХПК снижается, а соотношение B/C увеличивается с 0,02 ~ 0,10 до более 0,30, обеспечивая высококачественный разлагаемый источник углерода для последующих биохимических систем.

(4) Эффект дезактивации токсичных функциональных групп.

Одна из основных целей электрохимического окисления состоит в том, чтобы точно атаковать токсичные функциональные группы, чтобы «дезактивировать» их: нитрогруппа нитробензола удаляется, связь CX галогенированных продуктов разрывается и гетероцикл открывается с высвобождением N. После разрушения токсичных групп, даже если молекулярный скелет не полностью минерализован, его ингибирующее воздействие на микроорганизмы в основном устраняется, и последующие биохимические системы могут безопасно и эффективно продолжать разлагать остаточные небольшие молекулы.

(5) Удаление цвета

Хромофоры окисляются и разрушаются, а сточные воды из темных становятся бесцветными или светло-прозрачными.

IV. Основные преимущества (очистка сточных вод мелкодисперсной химии)

V. Технические параметры (настраиваемые)

VI. Местоположение процесса

Вариант 1: Предварительная детоксикация

Сточные воды мелкой химической очистки (неочищенная/смешанная вода) → Стержень/уравнительный резервуар → Отстойник/флотация (удаление SS и плавающей нефти) → Оборудование для электрохимической очистки (раскрытие колец, удаление нитро/галогенов/гетероциклической токсичности, повышение соотношения B/C) → Промежуточный резервуар/буферный резервуар → Биологическая система (гидролизное подкисление + A/O или A²/O) → Соответствие стандартам сброса

Пояснение: Блок электрохимической детоксикации расположен перед биологической системой и выполняет основные функции: «устранение токсичности + раскрытие кольца + повышение соотношения B/C». Это наиболее ответственный и незаменимый процесс тонкой химической очистки сточных вод: если мелкодисперсные химические сточные воды без электрохимической детоксикации напрямую попадают в биологическую систему, риск работы системы чрезвычайно высок с частыми отравлениями и коллапсами. После детоксикации соотношение B/C в сточных водах составляет ≥0,30, скорость удаления ХПК на биологической стадии значительно улучшается, а общая работа системы становится стабильной и надежной. Эта конфигурация особенно подходит для предприятий тонкой химической промышленности со сложным составом сточных вод и частой сменой продуктов.

Вариант 2: Усовершенствованная очистка в соответствии со стандартами (для случаев, когда ХПК в сточных водах биологической очистки по-прежнему не соответствует стандартам)

Мелкодисперсные химические сточные воды → Предварительная очистка → Биологическая система → Вторичный отстойник → Электрохимическая установка глубокой очистки (удаление остаточного стойкого ХПК и цвета) → Соответствующий сброс/повторное использование

Пояснение: Если ХПК и цвет сточных вод биологической очистки по-прежнему не соответствуют стандартам сброса, после биологической системы добавляется установка электрохимической очистки. Эта установка глубоко удаляет остаточные ароматические полимеры, гуминовые вещества и другие стойкие ХПК, снижая ХПК до стандарта сброса/повторного использования.

Вариант 3: Предварительная детоксикация + Расширенное лечение

Мелкодисперсные химические сточные воды → Установка электрохимической детоксикации (до биологической очистки) → Биологическая система → Установка электрохимической глубокой очистки (после биологической очистки) → Сброс в соответствии с требованиями/высококачественное повторное использование

Пояснение: На вновь построенных установках тонкой химической очистки сточных вод или проектах с чрезвычайно строгими стандартами сброса электрохимическая установка устанавливается как до, так и после биологической очистки. Передняя часть обеспечивает стабильную и эффективную работу биологической системы, а задняя часть гарантирует, что сточные воды постоянно соответствуют самым строгим стандартам сброса. Благодаря совместной работе двух систем система обладает максимальной устойчивостью к ударам и высочайшей уверенностью в производительности воды.