อุปกรณ์บำบัดน้ำเสียด้วยวิธีเคมีไฟฟ้า ใช้สำหรับบำบัดน้ำเสียจากเคมีภัณฑ์ละเอียด

I. ภาพรวมผลิตภัณฑ์

น้ำเสียเคมีละเอียดเป็นหนึ่งในการบำบัดน้ำเสียทางอุตสาหกรรมที่ท้าทายที่สุด สารเคมีชั้นดีครอบคลุมภาคส่วนย่อยมากมาย รวมถึงตัวกลางทางเภสัชกรรม ตัวกลางของยาฆ่าแมลง สีย้อม/เม็ดสี สารลดแรงตึงผิว น้ำหอมและรสชาติ สารเคมีอิเล็กทรอนิกส์ สารบำบัดน้ำ กาว และสารเติมแต่งในการเคลือบ น้ำเสียของบริษัทมีลักษณะเฉพาะทางอุตสาหกรรมที่แตกต่างกัน ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย กระบวนการผลิตที่ซับซ้อน และการเปลี่ยนชุดบ่อยครั้ง ซึ่งนำไปสู่แหล่งน้ำเสียที่หลากหลาย องค์ประกอบที่ซับซ้อนอย่างยิ่ง และความผันผวนอย่างมากในคุณภาพและปริมาณน้ำ ความเข้มข้นของซีโอดีที่สูงมาก การมีอยู่ของสารประกอบอะโรมาติกดื้อรั้น, สารประกอบเฮเทอโรไซคลิก, ไฮโดรคาร์บอนฮาโลเจน, สารประกอบไนโตรและโพลีเมอร์จำนวนมาก ความเป็นพิษทางชีวภาพที่รุนแรง (สารตัวกลางจำนวนมากมีผลยับยั้งจุลินทรีย์อย่างมีนัยสำคัญ) ปริมาณเกลือสูง (Cl⁻, SO₄²⁻, Na⁺, NH₄⁺ ฯลฯ ); โดยทั่วไปอัตราส่วน BOD₅/COD ต่ำมาก (0.02~0.15) ส่งผลให้ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพต่ำมาก และการมีอยู่ของตัวทำละลายอินทรีย์ สารตกค้างของตัวเร่งปฏิกิริยา วัตถุดิบที่ไม่ทำปฏิกิริยา และผลพลอยได้อยู่บ่อยครั้ง

ความท้าทายและปัญหาสำคัญการบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์ชั้นดีมีความโดดเด่นเป็นอย่างมาก ดังนี้

ความล้มเหลวของระบบชีวเคมีบ่อยครั้ง—สารกำจัดศัตรูพืช/ตัวกลางทางเภสัชกรรมที่ตกค้าง สารประกอบไนโตร และไฮโดรคาร์บอนที่มีฮาโลเจนในน้ำเสียเป็นพิษอย่างมากต่อตะกอนเร่ง แม้หลังจากการปรับสภาพด้วยไฮโดรไลซิสและการทำให้เป็นกรดแล้ว ระบบชีวเคมีก็ได้รับผลกระทบบ่อยครั้ง ส่งผลให้เกิดการรวมตัวของตะกอนและอาจถึงขั้นเสียชีวิตได้

ความผันผวนอย่างมากในคุณภาพน้ำเนื่องจากการสลับผลิตภัณฑ์—บริษัทเคมีภัณฑ์ชั้นดีมักจะดำเนินการเป็นระยะๆ เมื่อสลับระหว่างผลิตภัณฑ์ต่างๆ ค่า COD ของน้ำเสียอาจเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วภายในไม่กี่ชั่วโมง และประเภทของสารพิษก็เปลี่ยนแปลงไปพร้อมๆ กัน ซึ่งระบบทางชีวเคมีแบบเดิมไม่สามารถปรับให้เข้ากับได้

ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพได้ต่ำมาก วงแหวนอะโรมาติก วงแหวนเฮเทอโรไซคลิก และโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนมีโครงสร้างที่เสถียร โดยมีอัตราส่วน B/C มักจะต่ำกว่า 0.10 ทำให้จุลินทรีย์แทบจะนำไปใช้ไม่ได้

ความเค็มสูงยังยับยั้งกระบวนการทางชีวเคมีอีกด้วย เมื่อความเค็มอยู่ที่ >3% แรงดันออสโมติกของระบบตะกอนเร่งแบบธรรมดาจะไม่สมดุล ส่งผลให้จุลินทรีย์จำนวนมากเสียชีวิต

ระบบนี้ใช้เทคโนโลยีออกซิเดชันเคมีไฟฟ้า และสามารถกำหนดค่าได้อย่างยืดหยุ่นในการบำบัดน้ำเสียด้วยสารเคมีละเอียดหลายขั้นตอน: สำหรับการบำบัดล่วงหน้าและการล้างพิษของน้ำดิบผสมที่มีความเข้มข้นสูง โดยจะบำบัดน้ำดิบที่มีค่า COD สูงโดยตรง (โดยไม่เจือจาง) ปฏิกิริยาออกซิเดชันขั้วบวกโดยตรงและปฏิกิริยาด้วยไฟฟ้า อนุมูลไฮดรอกซิล (·OH) และคลอรีนแบบแอคทีฟ พร้อมด้วยออกไซด์เข้มข้นอื่นๆ จะโจมตีโครงสร้างที่เสถียรอย่างรวดเร็ว เช่น วงแหวนอะโรมาติก เฮเทอโรไซเคิล หมู่ไนโตร และหมู่ฮาโลเจน ทำลายพันธะและวงแหวนเปิดภายใน 1-2 ชั่วโมง ซึ่งช่วยลดความเป็นพิษทางชีวภาพได้อย่างมาก อัตราส่วน B/C เพิ่มขึ้นจาก 0.02-0.10 เป็นมากกว่า 0.30 ทำให้เกิดสภาวะที่ปลอดภัยและย่อยสลายได้ทางชีวภาพสำหรับระบบชีวภาพในเวลาต่อมา

สำหรับการบำบัดน้ำทิ้งทางชีวภาพขั้นสูง โดยจะกำจัด COD และสีที่ไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมออกจากน้ำทิ้งทางชีวภาพอย่างล้ำลึก เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยทิ้งโดยตรงหรือการนำกลับมาใช้ใหม่อย่างเสถียร ทำให้ได้สารเคมีเป็นศูนย์ ขยะมูลฝอยเป็นศูนย์ และของเสียอันตรายเป็นศูนย์

สำหรับการบำบัดล่วงหน้าสำหรับแม่สุราที่มีเกลือสูง/การระเหย โดยจะกำจัด COD และสีออกจากน้ำเสียที่มีเกลือสูง ปรับปรุงความขาวและความบริสุทธิ์ของเกลือที่ตกผลึกที่ระเหยออกไป ลดการปล่อยสุราแม่ที่ระเหยได้อย่างมาก และบรรลุการนำทรัพยากรของน้ำเสียที่มีเกลือสูงกลับมาใช้ใหม่

จัดการกับการปล่อยก๊าซที่มีความเข้มข้นสูงและไม่สม่ำเสมอในระหว่างการเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ ระบบนี้จะตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำอย่างกะทันหัน โดยบำบัดน้ำเสียที่มีความเข้มข้นสูง/มีความเป็นพิษสูงในขณะที่ถูกสร้างขึ้น จึงป้องกันการหยุดชะงักของระบบน้ำเสียของโรงงานทั้งหมด

กระบวนการทั้งหมดใช้พลังงานไฟฟ้าเท่านั้น โดยไม่ต้องเติมสารเคมีใดๆ หรือก่อให้เกิดมลพิษทุติยภูมิ เช่น ตะกอนเหล็ก คาร์บอนอิ่มตัว หรือของเหลวเข้มข้น ทำงานที่อุณหภูมิและความดันแวดล้อม โดยมีแรงดันไฟฟ้าทำงาน 3-15V DC ทำให้ปลอดภัยและใช้งานง่าย หน่วยเคมีไฟฟ้าสามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงคุณภาพน้ำได้ภายในไม่กี่นาทีด้วยการปรับกระแสไฟ ซึ่งเป็นโซลูชันทางเทคโนโลยีที่สำคัญสำหรับจัดการกับความท้าทายหลักสามประการ ได้แก่ "คุณภาพน้ำที่ซับซ้อน ความผันผวนอย่างมาก และความเป็นพิษสูง" ในระบบบำบัดน้ำเสียเคมีภัณฑ์ละเอียด

ครั้งที่สอง ความยากในการบำบัดน้ำเสียด้วยสารเคมีอย่างละเอียดและการแก้ปัญหาด้วยอุปกรณ์นี้

III. หลักการทำงาน

น้ำเสียเคมีละเอียดจะเข้าสู่เครื่องปฏิกรณ์ไฟฟ้าเคมีหลังจากคัดกรอง ตกตะกอน หรือกรองเพื่อกำจัดของแข็งแขวนลอย ขึ้นอยู่กับลักษณะของน้ำเสียและวัตถุประสงค์ในการบำบัด การทำให้บริสุทธิ์อย่างมีประสิทธิภาพสามารถทำได้ผ่านวิถีออกซิเดชันต่อไปนี้:

(1) อิเล็กโทรออกซิเดชันโดยตรง (ทางเดินแกนกลางของการเปิดวงแหวนอะโรมาติก/วงแหวนเฮเทอโรไซคลิกและการแตกพันธะ)

สารประกอบอะโรมาติกและเฮเทอโรไซคลิกแบบดื้อรั้นจำนวนมากในน้ำเสียเคมีละเอียดจะถูกออกซิไดซ์โดยตรงโดยการสูญเสียอิเล็กตรอนบนพื้นผิวแอโนด:

สารประกอบอะโรมาติก (ซีรีส์เบนซีน ซีรีส์แนพทาลีน ไบฟีนิล ฯลฯ): วงแหวนเบนซีนถูกไฮดรอกซิเลตโดยสายพันธุ์ออกซิเจนที่แอคทีฟบนพื้นผิวขั้วบวก จากนั้นออกซิไดซ์เพื่อเปิดวงแหวน ทำให้เกิดกรดอินทรีย์โมเลกุลขนาดเล็ก (กรดมาเลอิก กรดออกซาลิก กรดอะซิติก ฯลฯ) ซึ่งช่วยเพิ่มการดูดซึมของจุลินทรีย์ได้อย่างมาก

สารประกอบเฮเทอโรไซคลิก (ไพริดีน ควิโนลีน ไทอาโซล ฟูแรน อิมิดาโซล ฯลฯ): วงแหวนเฮเทอโรไซคลิกที่มี N/S/O จะถูกออกซิไดซ์เพื่อเปิดวงแหวนบนพื้นผิวแอโนด และ N ถูกปล่อยออกมาในรูปของ NH₃ หรือ N₂ ซึ่งจะช่วยขจัดความเป็นพิษทางชีวภาพแบบไซคลิก

สารประกอบไนโตร (ไนโตรเบนซีน ไนโตรเบนซีน ฯลฯ): หมู่ไนโตรจะถูกรีดิวซ์ที่แคโทดหรือออกซิไดซ์ที่พื้นผิวขั้วบวก วงแหวนเบนซีนจะเปิดออก และการกลายพันธุ์จะถูกกำจัดออกไป

สารประกอบฮาโลเจน (คลอโรเบนซีน สารประกอบโบรมีน ฯลฯ) : พันธะคาร์บอน-ฮาโลเจนแตกตัวบนพื้นผิวแอโนด ฮาโลเจนจะถูกกำจัดออกในรูปไอออนิก และความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของอินทรียวัตถุได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการดีฮาโลเจน สารอินทรีย์ที่มีพันธะไม่อิ่มตัว (โอเลฟินส์ อัลคีน ฯลฯ): พันธะไม่อิ่มตัวจะถูกออกซิไดซ์และแตกออก และเปลี่ยนเป็นกรด แอลกอฮอล์ ฯลฯ

(2) อิเล็กโทรออกซิเดชันทางอ้อม

การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าขั้วบวกของน้ำจะสร้างอนุมูลไฮดรอกซิล (·OH) และในเวลาเดียวกัน คลอไรด์ไอออนที่มีอยู่ตามธรรมชาติในน้ำเสีย (น้ำเสียที่เป็นสารเคมีละเอียดโดยทั่วไปประกอบด้วย Cl⁻) จะถูกอิเล็กโทรไลต์เพื่อสร้างคลอรีนแบบแอคทีฟ (Cl₂, HOCl, OCl⁻):

อนุมูลไฮดรอกซิลทำการโจมตีออกซิเดชันแบบไม่เลือกสรรกับอินทรียวัตถุหลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีประสิทธิภาพในการเปิดวงแหวนอะโรมาติกและทำลายวงแหวนเฮเทอโรไซคลิก

แอคทีฟคลอรีนจะกระจายเข้าไปในสารละลายเพื่อเสริมการเกิดออกซิเดชันของสารมลพิษที่ไม่ได้สัมผัสกับขั้วบวกโดยตรง และกำจัดแอมโมเนียไนโตรเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ไอออนคลอไรด์จะถูกรีไซเคิลในการทำปฏิกิริยาและมีส่วนร่วมในการออกซิเดชันอย่างต่อเนื่อง

(3) การปรับปรุงการลด COD และความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพไปพร้อมๆ กัน

ผลการทำงานร่วมกันของออกซิเดชันโดยตรงและออกซิเดชันโดยอ้อม: สารอินทรีย์ที่ดื้อรั้นโมเลกุลขนาดใหญ่ → การเปิดวงแหวน/การแตกของพันธะ → กรดอินทรีย์โมเลกุลขนาดเล็ก แอลกอฮอล์ อัลดีไฮด์

สารอินทรีย์บางชนิดยังคงออกซิไดซ์ต่อไป → CO₂ + H₂O (การทำให้เป็นแร่ COD)

BOD₅ ของเสียที่ผ่านการบำบัดจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (โมเลกุลขนาดใหญ่จะถูกแปลงเป็นสารที่ย่อยสลายได้เป็นโมเลกุลขนาดเล็ก) COD จะลดลง และอัตราส่วน B/C เพิ่มขึ้นจาก 0.02~0.10 เป็นมากกว่า 0.30 ทำให้เป็นแหล่งคาร์บอนที่ย่อยสลายได้คุณภาพสูงสำหรับระบบชีวเคมีในเวลาต่อมา

(4) ผลการปิดใช้งานของกลุ่มฟังก์ชันที่เป็นพิษ

เป้าหมายหลักประการหนึ่งของการเกิดออกซิเดชันทางเคมีไฟฟ้าคือการโจมตีกลุ่มฟังก์ชันที่เป็นพิษอย่างแม่นยำเพื่อ "ปิดใช้งาน" พวกมัน กลุ่มไนโตรของไนโตรเบนซีนจะถูกกำจัดออก พันธะ CX ของผลิตภัณฑ์ฮาโลเจนที่ถูกทำให้แตกออก และเฮเทอโรไซเคิลจะเปิดขึ้นเพื่อปล่อย N หลังจากที่กลุ่มพิษถูกทำลาย แม้ว่าโครงกระดูกของโมเลกุลจะไม่ได้รับแร่ธาตุอย่างสมบูรณ์ แต่โดยพื้นฐานแล้วผลการยับยั้งต่อจุลินทรีย์ก็จะถูกกำจัดออกไป และระบบทางชีวเคมีที่ตามมาสามารถย่อยสลายโมเลกุลขนาดเล็กที่ตกค้างต่อไปได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ

(5) การกำจัดสี

โครโมฟอร์จะถูกออกซิไดซ์และแตก และน้ำเสียเปลี่ยนจากสีเข้มเป็นไม่มีสีหรือโปร่งใสอ่อน

IV. ข้อดีหลัก (กำหนดเป้าหมายน้ำเสียเคมีละเอียด)

V. พารามิเตอร์ทางเทคนิค (ปรับแต่งได้)

วี. สถานที่ดำเนินการ

ตัวเลือกที่ 1: การล้างพิษก่อนการบำบัด

น้ำเสียเคมีละเอียด (น้ำดิบ/น้ำผสม) → เครื่องกรองแบบแท่ง/ถังปรับสมดุล → การตกตะกอน/การลอยตัว (SS และการกำจัดน้ำมันแบบลอยตัว) → อุปกรณ์บำบัดเคมีไฟฟ้า (การเปิดวงแหวน การกำจัดความเป็นพิษของไนโตร/ฮาโลเจน/เฮเทอโรไซคลิก การเพิ่มอัตราส่วน B/C) → ถังระดับกลาง/ถังบัฟเฟอร์ → ระบบทางชีวภาพ (การทำให้เป็นกรดไฮโดรไลซิส + A/O หรือ A²/O) → มาตรฐานการปล่อยประจุ

คำอธิบาย: หน่วยล้างพิษด้วยไฟฟ้าเคมีตั้งอยู่ก่อนระบบชีวภาพ โดยทำหน้าที่หลักของ "การกำจัดความเป็นพิษ + การเปิดวงแหวน + การเพิ่มอัตราส่วน B/C" นี่เป็นกระบวนการที่สำคัญที่สุดและขาดไม่ได้ในการบำบัดน้ำเสียเคมีละเอียด หากน้ำเสียเคมีละเอียดที่ไม่มีการล้างพิษด้วยไฟฟ้าเคมีเข้าสู่ระบบชีวภาพโดยตรง ความเสี่ยงในการดำเนินงานของระบบจะสูงมาก โดยทำให้เกิดพิษและการพังทลายบ่อยครั้ง หลังจากการล้างพิษ อัตราส่วน B/C ของเสียคือ ≥0.30 อัตราการกำจัด COD ในระยะทางชีวภาพได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ และการทำงานของระบบโดยรวมมีเสถียรภาพและเชื่อถือได้ การกำหนดค่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสถานประกอบการเคมีภัณฑ์ละเอียดที่มีองค์ประกอบของน้ำเสียที่ซับซ้อนและการเปลี่ยนผลิตภัณฑ์บ่อยครั้ง

ทางเลือกที่ 2: การบำบัดขั้นสูงเพื่อให้ได้มาตรฐาน (สำหรับกรณีที่ COD ในน้ำทิ้งจากการบำบัดทางชีวภาพยังคงไม่เป็นไปตามมาตรฐาน)

น้ำเสียเคมีละเอียด → การปรับสภาพ → ระบบชีวภาพ → ถังตกตะกอนทุติยภูมิ → หน่วยบำบัดขั้นสูงเคมีไฟฟ้า (การกำจัด COD และสีที่ตกค้างที่ตกค้าง) → การคายประจุ/การนำกลับมาใช้ใหม่ตามมาตรฐาน

คำอธิบาย: เมื่อค่า COD และสีของน้ำทิ้งจากการบำบัดทางชีวภาพยังไม่สามารถเป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยออก จะมีการเพิ่มหน่วยบำบัดขั้นสูงทางเคมีไฟฟ้าหลังจากระบบชีวภาพ เครื่องนี้จะกำจัดโพลีเมอร์อะโรมาติกที่ตกค้าง สารฮิวมิก และซีโอดีอื่นๆ ที่ตกค้างอย่างล้ำลึก ช่วยลดซีโอดีให้เป็นมาตรฐานการปล่อย/นำกลับมาใช้ใหม่

ตัวเลือกที่ 3: การล้างพิษก่อนการบำบัด + การรักษาขั้นสูง

น้ำเสียเคมีละเอียด → หน่วยล้างพิษด้วยไฟฟ้าเคมี (ก่อนการบำบัดทางชีวภาพ) → ระบบชีวภาพ → หน่วยบำบัดขั้นสูงด้วยเคมีไฟฟ้า (หลังการบำบัดทางชีวภาพ) → การคายประจุตามมาตรฐาน/การใช้ซ้ำคุณภาพสูง

คำอธิบาย: สำหรับโรงบำบัดน้ำเสียเคมีละเอียดที่สร้างขึ้นใหม่หรือโครงการที่มีมาตรฐานการปล่อยที่เข้มงวดอย่างยิ่ง จะมีการติดตั้งหน่วยเคมีไฟฟ้าทั้งก่อนและหลังการบำบัดทางชีวภาพ ส่วนหน้าช่วยให้มั่นใจถึงการทำงานที่เสถียรและมีประสิทธิภาพของระบบชีวภาพ ในขณะที่ส่วนหลังทำให้มั่นใจได้ว่าน้ำทิ้งตรงตามมาตรฐานการปล่อยที่เข้มงวดที่สุดอย่างสม่ำเสมอ เมื่อทั้งสองระบบทำงานร่วมกัน ระบบจึงมีความต้านทานต่อแรงกระแทกได้ดีที่สุดและมีความมั่นใจในการจ่ายน้ำสูงสุด