kok kömürü atıksu arıtma ekipmanları için elektrokimyasal atıksu arıtma ekipmanları

I. Ürün Genel Bakışı

Kok kömürü atık suyu, kömür kimya endüstrisindeki en zor arıtılan atık sulardan biridir. Kömürün yüksek sıcaklıkta koklaşması (koklaşma), gaz saflaştırma ve kimyasal ürün geri kazanım süreçlerinden kaynaklanır ve esas olarak artık amonyak suyu, kömür gazından son soğutma atık suyu, ham benzen ayırma suyu ve katran işleme atık suyunu içerir. Tipik su kalitesi özellikleri şunlardır: yüksek KOİ konsantrasyonu, yüksek amonyak azotu konsantrasyonu, yüksek dirençli toksik madde içeriği (fenoller, benzen serisi bileşikler, polisiklik aromatik hidrokarbonlar, piridin, kinolin, karbazol vb. gibi heterosiklik bileşikler), son derece düşük biyolojik bozunabilirlik (BOD₅/KOİ tipik olarak 0.10~0.20), yüksek siyanür ve sülfür içeriği, yağ içeriği (katran) ve su kalitesi ve miktarında büyük dalgalanmalar.

Kok kömürü atık suyunun arıtılması uzun süredir kok kömürü işletmeleri için temel bir çevresel zorluk olmuştur. Geleneksel proses rotaları tipik olarak "ön arıtma (yağ giderme, fenol giderme, amonyak sıyırma) → biyolojik arıtma (A/O, A²/O, SBR vb.) → ileri arıtma" modelini izler, ancak gerçek operasyonda çok sayıda zorlukla karşılaşır: ① Fenolik bileşikler, siyanürler ve heterosiklik bileşikler, biyolojik sistemdeki mikroorganizmaları güçlü bir şekilde inhibe eder veya hatta öldürür, bu da aktif çamurun sık sık zehirlenmesine ve kabarmasına ve biyolojik sistemin kararsız çalışmasına neden olur; ② Son derece düşük biyolojik bozunabilirlik (B/C < 0.20), biyolojik aşamada sınırlı KOİ giderme oranı ve mevcut deşarj standartlarının çok altında bir deşarj KOİ'si; ③ Düşük kış sıcaklıkları, biyolojik sistemlerin nitrifikasyon verimliliğinde keskin bir düşüşe veya hatta durmaya neden olarak önemli amonyak azotu aşımlarına yol açar. Bu sistem elektrokimyasal oksidasyon teknolojisini kullanır ve kok kömürü atık su arıtma sürecinin birden fazla aşamasına esnek bir şekilde entegre edilebilir ve aşağıdaki temel işlevleri yerine getirir:

Amonyak sıyırmadan sonra fenol giderme deşarjı için: Atık sudaki fenoller, siyanürler ve heterosiklik bileşikler gibi toksik maddelerin doğrudan oksidasyonu ve ayrıştırılması, 1-2 saat içinde biyolojik toksisiteyi tamamen ortadan kaldırır. B/C oranı 0.10-0.20'den 0.35'in üzerine çıkarılarak, sonraki biyolojik sistemler için güvenli ve kararlı giriş koşulları oluşturulur ve şok nedeniyle sistem çökmesi etkili bir şekilde önlenir.

Biyolojik deşarjın ileri arıtımı için: Biyolojik deşarjdan kalan KOİ'nin (dirençli humus maddeleri, aromatik polimerler vb.) ve rengin derinlemesine giderilmesi, en sıkı emisyon standartlarını karşılamak için KOİ ve rengi tamamen ortadan kaldırır.

Söndürme atık su arıtımı için: KOİ ve renk giderildikten sonra, atık su söndürme sisteminde yeniden kullanılır, söndürme suyunun kapalı döngü dolaşımını sağlar ve taze su alımı ve dış kirlilik riskini azaltır.

Tüm süreç sadece elektrik tüketir, herhangi bir kimyasal madde eklenmez ve demir çamuru veya adsorbe edilmiş doymuş karbon gibi tehlikeli atık üretmez. Elektrotlar ölçeklenmeye ve kirlenmeye karşı dayanıklıdır ve kok kömürü atık suyundaki yüksek sertlik, yüksek tuzluluk ve yağ içeriği gibi karmaşık su kalitelerine uyum sağlayabilir. Normal sıcaklık ve basınçta (0~40℃) çalışır ve mevsimsel ve sıcaklık değişikliklerinden etkilenmez. Kok kömürü atık suyunun kararlı uyumluluğunu ve yükseltilmesini sağlamak için temel bir çekirdek teknolojidir.

II. Kok kömürü atık su arıtımındaki zorluklar ve bu ekipmanla çözümler

III. Çalışma Prensibi

Yağ giderme, çökeltme ve amonyak sıyırma gibi ön arıtmadan sonra, kok kömürü atık suyu, elektrotların etkisi altında aşağıdaki reaksiyonların meydana geldiği elektrokimyasal reaktöre girer:

(1) Doğrudan elektro-oksidasyon Kok kömürü atık suyundaki karakteristik toksik kirleticiler anot yüzeyinde doğrudan oksitlenir: Fenoller (fenol, kresol, naftol vb.): Benzen halkası anot yüzeyinde hidroksillenir, daha sonra oksitlenir ve halkası açılır, küçük moleküllü organik asitlere dönüşür ve nihayet CO₂ ve H₂O'ya mineralize olur. Fenolün oksidatif halka açılma süreci, mikroorganizmalar üzerindeki hücre zarı penetrasyon toksisitesini tamamen ortadan kaldırır. Siyanür (CN⁻): Anotta doğrudan siyanata (CN⁻→CNO⁻) oksitlenir. Siyanat, amonyak ve karbonata hidrolize olur ve yüksek toksisitesi tamamen ortadan kalkar. Heterosiklik bileşikler (piridin, kinolin, karbazol, indol vb.): Azot içeren heterosiklik halka, anot yüzeyinde doğrudan halkası açılarak ayrılır. N, halkadan salınır ve NH₃ veya N₂'ye dönüşür. Halkalı sistem yapısı yok edilir ve biyolojik toksisite büyük ölçüde azalır. Polisiklik aromatik hidrokarbonlar (naftalin, antrasen, fenantren vb.): Aromatik halkalı sistem, anot yüzeyinde kademeli olarak oksitlenir ve halkası açılır. Makromoleküler yoğunlaşma yapısı, küçük moleküllü bozunabilir maddelere ayrıştırılır.

(2) Dolaylı elektro-oksidasyon Anot elektrolizi, hidroksil radikalleri (·OH) üretir. Aynı zamanda, kok kömürü atık suyundaki doğal olarak bulunan klorür iyonlarının elektrolizi yoluyla aktif klor (Cl₂, H₂O) üretilir. OCl, OCl⁻): Hidroksil radikalleri, çeşitli dirençli organik bileşiklere seçici olmayan oksidatif saldırılar gerçekleştirir, özellikle polisiklik aromatik hidrokarbonlar ve heterosiklik bileşikler üzerinde önemli halka açma etkileri gösterir. Aktif klor, çözeltiye yayılır, amonyak azotunu hızla oksitler ve aynı zamanda anotla doğrudan temas etmemiş organik bileşiklerin oksidasyonunu tamamlar.

(3) Amonyak azotu oksidasyon giderimi: Kok kömürü atık suyundaki amonyak azotu konsantrasyonu yüksektir ve elektrokimyasal giderim dolaylı bir oksidasyon yoluyla gerçekleştirilir: Klorür iyonları, aktif klor üretmek için anotta elektrolize edilir. Aktif klor, amonyak azotunu hızla azot gazına oksitler. Klorür iyonları reaksiyonda yenilenir ve dolaşır, sürekli olarak amonyak azotu oksidasyonuna katılır. Amonyak azotu giderme oranı %80~99'a ulaşabilir.

(4) KOİ'nin eş zamanlı giderimi ve biyolojik bozunabilirliğin iyileştirilmesi: Doğrudan ve dolaylı oksidasyondan sonra, kok kömürü atık suyundaki makromoleküler aromatik ve heterosiklik organik bileşikler şunları yaşar: halka açılması aromatik halkalar/heterosiklik halkalar → makromoleküllerin zincir kırılması → küçük moleküllü organik asitlere, alkollere, aldehitlere vb. dönüşüm. Bu küçük organik moleküller, BOD₅ tespitinde mikroorganizmalar tarafından kullanılabilir, böylece BOD₅ artar; aynı zamanda, bazı organik maddeler CO₂'ye tamamen mineralize olur, bu da KOİ'nin düşmesine neden olur. B/C oranı 0.10~0.20'den 0.35'in üzerine çıkarak, sonraki biyokimyasal sistemler için yüksek kaliteli biyolojik olarak bozunabilir bir karbon kaynağı sağlar.

IV. Temel Avantajlar (Kok Kömürü Atık Suyu Hedefli)

V. Teknik Parametreler (Özelleştirilebilir)

VI. Proses Konumu

Seçenek 1: Biyokimyasal İşlem Öncesi Ön Arıtma ve Detoksifikasyon

Kok Kömürü Atık Suyu → Yağ Giderme ve Çökeltme (Katran ve SS Giderimi) → Elektrokimyasal Arıtma Ekipmanı (Fenolikler, Siyanürler, Heterosiklik Bileşiklerin Giderimi ve B/C Oranının İyileştirilmesi) → Ara Tank/Eşitleme Tankı → Biyokimyasal Sistem → İkincil Çökeltme Tankı → Standartlara Uygun Deşarj

Açıklama: Bu, kok kömürü atık su arıtımındaki en kritik ve temel uygulama yapılandırmasıdır. Elektrokimyasal detoksifikasyon ünitesi, biyokimyasal sistemin önüne yerleştirilir ve "fenol/siyanür/heterosiklik bileşiklerin oksidatif ayrışması + B/C oranının iyileştirilmesi" temel işlevlerini yerine getirir. Elektrokimyasal detoksifikasyon olmadan kok kömürü atık suyu doğrudan biyokimyasal sisteme girerse, mikroorganizmalar uzun süreli toksisite inhibisyonu durumunda kalır, bu da sistemin son derece kararsız çalışmasına neden olur. Detoksifikasyondan sonra, biyokimyasal aşamanın KOİ giderme oranı önemli ölçüde iyileşir ve sistem yıl boyunca kararlı çalışır, giriş toksisitesindeki dalgalanmalardan etkilenmez.

Seçenek 2: Biyokimyasal Deşarjın İleri Arıtımı

Kok Kömürü Atık Suyu → Ön Arıtma → Biyokimyasal Sistem → İkincil Çökeltme Tankı → Elektrokimyasal Arıtma Sistemi (Kalan KOİ ve Rengin Giderilmesi) → Standartlara Uygun Deşarj

Seçenek 3: Ön-Biyokimyasal Detoksifikasyon + Son-Biyokimyasal İleri Arıtma

Kok Kömürü Atık Suyu → Ön Arıtma → Elektrokimyasal Arıtma Sistemi (Biyokimyasal Öncesi) → Biyokimyasal Sistem → Elektrokimyasal İleri Arıtma Ünitesi (Biyokimyasal Sonrası) → Standartlara Uygun Deşarj/Yeniden Kullanım

Not: Yeni inşa edilen kok kömürü atık su arıtma tesisleri veya kapsamlı yükseltme projeleri için, biyokimyasal arıtmanın önüne ve sonuna bir elektrokimyasal ünite yerleştirilir. Ön uç detoksifikasyon ve biyolojik bozunabilirliği iyileştirmeden sorumludur, kararlı ve verimli biyokimyasal arıtmayı sağlar; arka uç kalan KOİ ve rengin ileri giderilmesinden sorumludur, kararlı deşarj uyumluluğunu sağlar. İki elektrokimyasal ünite birlikte çalışarak, kok kömürü atık su arıtma sistemini şoklara karşı en dayanıklı, en kararlı deşarjlı ve en uygun işletme maliyetli hale getirir. Ekipman yatırım maliyeti tek üniteli yapılandırmaya göre biraz daha yüksek olsa da, biyokimyasal sistemin güvenilirliği ve nihai deşarj uyumluluğunun kesinliği önemli ölçüde artar, bu da en iyi genel maliyet etkinliğini sağlar.