อุปกรณ์บำบัดน้ำเสียด้วยไฟฟ้าเคมีสำหรับการบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมถ่านหิน

I. ภาพรวมผลิตภัณฑ์

น้ำเสียจากอุตสาหกรรมถ่านหินส่วนใหญ่เกิดจากกระบวนการถ่านโค้ก การผลิตก๊าซ การเปลี่ยนสภาพเป็นของเหลว การผลิตเมทานอลจากถ่านหิน และการผลิตโอเลฟินจากถ่านหิน ลักษณะคุณภาพน้ำทั่วไป ได้แก่ ความเข้มข้นของ COD สูง (2000~15000 มก./ลิตร) ความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจนสูง (200~2000 มก./ลิตร) สารอินทรีย์ที่ย่อยสลายยากปริมาณมาก (ฟีนอล ไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกหลายวง สารประกอบเฮเทอโรไซคลิก) ความเป็นพิษทางชีวภาพสูง ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพต่ำมาก (BOD₅/COD มักต่ำกว่า 0.2) ความผันผวนของคุณภาพน้ำสูง และความเค็มสูง

กระบวนการบำบัดแบบดั้งเดิมมักใช้การผสมผสานกระบวนการที่ยาวนานของ "การบำบัดเบื้องต้น (การกำจัดน้ำมัน การกำจัดฟีนอล การกำจัดแอมโมเนีย) + การบำบัดทางชีวภาพ + การบำบัดขั้นสูง" ซึ่งมีปัญหา เช่น กระบวนการที่ยาวนาน พื้นที่ขนาดใหญ่ ระบบชีวภาพมีแนวโน้มที่จะล่มสลายเนื่องจากการยับยั้งความเป็นพิษ ประสิทธิภาพการทำงานต่ำในฤดูหนาว การผลิตกากตะกอนปริมาณมาก และความยากลำบากในการเป็นไปตามมาตรฐานการระบายน้ำอย่างสม่ำเสมอ

ระบบนี้ใช้เทคโนโลยีการออกซิเดชันด้วยไฟฟ้า น้ำเสียจากอุตสาหกรรมถ่านหิน หลังจากผ่านการบำบัดเบื้องต้นที่จำเป็น เช่น การกำจัดน้ำมัน การกำจัดความแข็ง และการปรับค่า pH จะเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ไฟฟ้า ผ่านการออกซิเดชันโดยตรงที่แอโนดและการออกซิเดชันโดยอ้อมโดยสารออกซิไดซ์ที่แข็งแกร่งซึ่งเกิดจากการเร่งปฏิกิริยาด้วยไฟฟ้า สารมลพิษที่เป็นพิษประเภทฟีนอลและเฮเทอโรไซคลิกสามารถถูกออกซิไดซ์และย่อยสลายได้อย่างรวดเร็วภายใน 1-2 ชั่วโมง เพิ่มอัตราส่วน BOD₅/COD ของน้ำเสียจาก 0.1-0.2 เป็นมากกว่า 0.35 ขจัดความเป็นพิษทางชีวภาพได้อย่างสมบูรณ์ และสร้างสภาวะน้ำเข้าที่ปลอดภัยสำหรับระบบบำบัดทางชีวภาพในภายหลัง หรือสามารถบำบัดโดยตรงเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานการระบายน้ำโดยไม่ต้องใช้ขั้นตอนการบำบัดทางชีวภาพ

ไม่จำเป็นต้องใช้สารเคมีใดๆ ตลอดกระบวนการ และไม่มีการผลิตกากตะกอนหรือน้ำเข้มข้น อิเล็กโทรดได้รับการออกแบบให้ทนทานต่อการปนเปื้อนและการเกิดตะกรัน ทำให้เหมาะสำหรับคุณภาพน้ำที่ซับซ้อนของน้ำเสียจากอุตสาหกรรมถ่านหินที่มีความกระด้างสูงและความเค็มสูง

II. ความท้าทายในการบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมถ่านหินและโซลูชันจากอุปกรณ์นี้

III. หลักการทำงาน

หลังจากผ่านการบำบัดเบื้องต้น เช่น การกำจัดน้ำมันและการตกตะกอน/การกรอง น้ำเสียจากอุตสาหกรรมถ่านหินจะเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ไฟฟ้า ซึ่งปฏิกิริยาต่อไปนี้จะเกิดขึ้นภายใต้การทำงานของอิเล็กโทรด:

(1) การออกซิเดชันด้วยไฟฟ้าโดยตรง

ฟีนอลและสารประกอบเฮเทอโรไซคลิก (เช่น ไพริดีน ควินอลีน คาร์บาโซล ฯลฯ) ถูกออกซิไดซ์โดยตรงบนพื้นผิวแอโนด วงแหวนเบนซีนและวงแหวนเฮเทอโรไซคลิกจะถูกเปิดออก และสารอินทรีย์โมเลกุลใหญ่จะถูกย่อยสลายเป็นกรดอินทรีย์โมเลกุลเล็กหรือคาร์บอนไดออกไซด์ เส้นทางนี้มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษสำหรับการกำจัดฟีนอลและไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกหลายวง

(2) การออกซิเดชันด้วยไฟฟ้าโดยอ้อม (เส้นทางหลัก)

ไอออนคลอไรด์ในน้ำเสีย (น้ำเสียจากอุตสาหกรรมถ่านหินมักมี Cl⁻ 500~5000 มก./ลิตร) จะถูกอิเล็กโทรไลซ์ที่แอโนดเพื่อสร้างคลอรีนที่ใช้งาน คลอรีนที่ใช้งานจะออกซิไดซ์แอมโมเนียไนโตรเจนให้เป็นก๊าซไนโตรเจน ในขณะเดียวกันก็ทำการออกซิเดชันและการย่อยสลายฟีนอลและสารประกอบเฮเทอโรไซคลิกอย่างลึกซึ้ง

แอโนดจะอิเล็กโทรไลซ์น้ำพร้อมกันเพื่อสร้างไฮดรอกซิลแรดิคัล (·OH) ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารออกซิไดซ์ที่แข็งแกร่งแบบไม่เลือก เพื่อออกซิไดซ์และโจมตีสารมลพิษอินทรีย์ต่างๆ อย่างไม่เลือก เพื่อให้แน่ใจว่าความเป็นพิษทางชีวภาพในน้ำทิ้งจะถูกกำจัดออกไปอย่างสมบูรณ์

(3) ผลกระทบร่วมกัน

แอมโมเนียไนโตรเจนถูกออกซิไดซ์เป็นก๊าซไนโตรเจน ในขณะที่ COD ถูกย่อยสลายพร้อมกัน

หลังจากกำจัดสารอินทรีย์แล้ว การรบกวนการแข่งขันกับแอมโมเนียไนโตรเจนจะถูกหลีกเลี่ยง ทำให้สามารถกำจัดทั้งแอมโมเนียไนโตรเจนและ COD ได้อย่างมีประสิทธิภาพ คลอรีนที่ใช้งานที่ตกค้างเล็กน้อยในน้ำทิ้งจะมีผลในการยับยั้งแบคทีเรียต่อระบบชีวภาพในภายหลัง ป้องกันแบคทีเรียที่เป็นพิษเข้าสู่ถังชีวภาพ น้ำทิ้งที่บำบัดแล้วจะมีอัตราส่วน BOD₅/COD เพิ่มขึ้นอย่างมาก และสามารถเข้าสู่ระบบชีวภาพโดยตรงเพื่อการย่อยสลายต่อไป สำหรับน้ำเสียจากอุตสาหกรรมถ่านหินที่มีความเข้มข้นต่ำ ก็สามารถบำบัดโดยตรงเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานการระบายน้ำได้เช่นกัน

IV. ข้อได้เปรียบหลัก (มุ่งเป้าไปที่น้ำเสียจากอุตสาหกรรมถ่านหิน)

V. ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค (ปรับแต่งได้)

VI. สถานการณ์การแบ่งส่วนอุตสาหกรรมถ่านหินที่ใช้งานได้

VII. ตำแหน่งกระบวนการ

ตัวเลือกที่ 1: การบำบัดเบื้องต้นและการกำจัดพิษ

น้ำเสียจากอุตสาหกรรมถ่านหิน → การกำจัดน้ำมันและการตกตะกอน (กำจัดน้ำมันแขวนลอยและ SS) → อุปกรณ์บำบัดด้วยไฟฟ้า (กำจัดความเป็นพิษทางชีวภาพ ปรับปรุงอัตราส่วน B/C) → ระบบชีวเคมี (A/O หรือ A²/O) → การบำบัดขั้นสูง (ไม่บังคับ) → การระบายน้ำให้ได้มาตรฐาน/นำกลับมาใช้ใหม่

หมายเหตุ: จำเป็นต้องมีการบำบัดเบื้องต้นทางกายภาพ เช่น การกำจัดน้ำมันและการตกตะกอนก่อนใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าเคมี เพื่อกำจัดของแข็งแขวนลอยและไขมัน ปกป้องอิเล็กโทรด และรับประกันประสิทธิภาพการบำบัด การเพิ่มอัตราส่วน B/C ของน้ำทิ้งจากไฟฟ้าเคมีให้สูงกว่า 0.35 สามารถเพิ่มอัตราการกำจัด COD ของระบบชีวภาพในภายหลังได้มากกว่า 30% และเพิ่มเสถียรภาพโดยรวมของกระบวนการได้อย่างมาก

ตัวเลือกที่ 2: การบำบัดแยกต่างหาก (เหมาะสำหรับการอัพเกรดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมถ่านหินที่มีความเข้มข้นปานกลางและต่ำ หรือน้ำทิ้งทางชีวเคมี)

น้ำเสียจากอุตสาหกรรมถ่านหิน → การกำจัดน้ำมันและการตกตะกอน → อุปกรณ์บำบัดด้วยไฟฟ้า → การระบายน้ำให้ได้มาตรฐาน/นำกลับมาใช้ใหม่ภายในโรงงาน

หมายเหตุ: น้ำเสียสามารถระบายออกได้โดยตรงหลังจากการบำบัดด้วยไฟฟ้า โดยไม่ต้องใช้ระบบบำบัดทางชีวภาพ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการอัพเกรดระบบบำบัดทางชีวภาพที่มีอยู่เมื่อแอมโมเนียไนโตรเจน/COD ในน้ำทิ้งเกินมาตรฐาน