Thiết bị xử lý nước thải điện hóa học, được sử dụng cho nước thải hóa học.

Thiết bị xử lý nước thải điện hóa học, được sử dụng cho nước thải hóa học.

I. Tổng quan về sản phẩm

Nước thải hóa học là một trong những loại nước thải công nghiệp phổ biến, phức tạp và khó xử lý nhất, bao gồm nhiều phân khúc bao gồm hóa chất hữu cơ, hóa chất vô cơ,hóa chất mịn, hóa dầu, hóa chất than, phân bón, vật liệu polymer, clor-alkali, thuốc nhuộm, lớp phủ, thuốc trừ sâu và hóa sinh.Nước thải chứa một lượng lớn nguyên liệu thô và phụ kiện, các sản phẩm trung gian, các sản phẩm phụ và các dư lượng sản phẩm được sử dụng trong quá trình sản xuất, bao gồm các hợp chất benzen, phenol, rượu, aldehyd, keton, axit hữu cơ, ester,Các thành phần hữu cơ đặc biệt, hydrocarbon thơm đa chu kỳ, hợp chất heterocyclic, hydrocarbon halogen, hợp chất nitro, hợp chất organophosphorus, monomer polymer, chất hoạt tính bề mặt, dung môi hữu cơ,và dư lượng chất xúc tác; một số nước thải quá trình nồng độ cao có thể đạt đến hàng chục đến hàng trăm ngàn mg/l; nước thải thường chứa các chất gây ô nhiễm đặc trưng ức chế hoặc gây độc cho vi sinh vật;hàm lượng muối khác nhau rất nhiều (từ vài trăm mg/l đến hơn mười phần trăm); tỷ lệ BOD5/COD thường dao động giữa 0,05 và 0.30, với sự khác biệt đáng kể về khả năng phân hủy sinh học; và chất lượng nước thải dao động đáng kể với những thay đổi về loại sản phẩm, quy trình sản xuất và chu kỳ sản xuất.

Các thách thức cốt lõi của xử lý nước thải hóa học nằm trong một số lĩnh vực chính: 1 Tỷ lệ cao của chất hữu cơ cứng nhắcCác hợp chất halogen, và các nhóm nitro cho thấy khả năng dung nạp cao đối với vi sinh vật thông thường, làm cho sự phân hủy hiệu quả bởi các hệ thống sinh học khó khăn.2 Các vấn đề độc tính sinh học đáng kể Các chất trung gian hóa học và các sản phẩm phụ khác nhau , dẫn đến các tác động thường xuyên đối với các hệ thống sinh học, hiệu quả điều trị thấp, và thậm chí sự sụp đổ của hệ thống.3 Độ mặn cao làm trầm trọng thêm các khó khăn trong xử lý(ví dụ, chlor-alkali, tổng hợp thuốc trừ sâu, chất trung gian dược phẩm) và áp suất osmotic cao làm cho vi sinh vật bùn hoạt hóa thông thường khó tồn tại.4 Sự biến động mạnh mẽ về chất lượng và số lượng nước, các mô hình sản xuất gián đoạn, nồng độ COD và chất độc hại trong nước thải có thể thay đổi nhiều lần đến hàng chục lần trong vòng vài giờ,làm cho hệ thống sinh học truyền thống khó đáp ứng nhanh chóng.

Hệ thống này sử dụng công nghệ oxy hóa điện hóa, utilizing the synergistic effect of direct anodic oxidation and strong oxides such as hydroxyl radicals (·OH) and active chlorine generated by electrocatalysis to directly attack various stable chemical structures in chemical wastewaterNó có thể được áp dụng linh hoạt cho các giai đoạn xử lý nước thải hóa học khác nhau:

Phương pháp xử lý trước Khử độc:Mọi loại nước thải có nồng độ cao được xử lý trực tiếp, nhanh chóng oxy hóa và phân hủy các cấu trúc độc hại và độc hại như vòng thơm, vòng heterocyclic,Các nhóm halogen, và các nhóm nitro, làm giảm đáng kể COD và tăng tỷ lệ B / C lên trên 0.30, tạo ra điều kiện tác động an toàn và phân hủy sinh học cho các hệ thống sinh học tiếp theo.

Chế độ xử lý trước nước thải hữu cơ có độ mặn cao: Sau khi loại bỏ COD và màu sắc, nước thải đi vào hệ thống bốc hơi và tinh thể hóa,cải thiện chất lượng muối tinh thể hóa và giảm đáng kể việc thải nước ngưng bốc.

Giảm nước thải nồng độ cao:Nhiều lượng nước thải nhỏ được xử lý bằng COD trong hàng chục ngàn mg/l tại chỗ,Giảm đáng kể COD trước khi được kết hợp vào hệ thống tích hợp của nhà máy, thay thế việc vận chuyển và xử lý chất thải nguy hiểm tốn kém.

Toàn bộ quá trình chỉ tiêu thụ điện, không thêm bất kỳ chất phản ứng hóa học nào. Các điện cực có thể thích nghi với các điều kiện nước thải hóa học phức tạp như độ mặn cao, COD cao,và dầu, hoạt động an toàn và ổn định ở nhiệt độ và áp suất bình thường.nó có thể phản ứng với sự biến động mạnh mẽ về chất lượng nước thải hóa học trong vòng vài phútĐây là một giải pháp kỹ thuật quan trọng để giải quyết bốn vấn đề cốt lõi:Những khó khăn chínhcủa nước thải hóa học: "khó phân hủy, rất độc hại, rất dễ bay hơi và chi phí xử lý cao".

II. Những khó khăn trong xử lý nước thải hóa học và các giải pháp của thiết bị này

III. Nguyên tắc hoạt động

Sau khi chất rắn lơ lửng được loại bỏ bằng các màn hình, trầm tích hoặc lọc (một số nước thải có nồng độ cao đòi hỏi phải xử lý trước đơn giản), nước thải hóa học đi vào lò phản ứng điện hóa,trong đó các phản ứng thanh lọc sau đây xảy ra dưới tác động của điện cực:

(1) Điện oxy hóa trực tiếp (con đường cốt lõi của việc mở vòng và phá vỡ liên kết của chất hữu cơ cứng nhắc)

Một lượng lớn chất hữu cơ cứng nhắc trong nước thải hóa học mất electron trực tiếp trên bề mặt anode và bị oxy hóa:

Các hợp chất thơm (benzen, các thành phần thơm điển hình, xylen, naphthalene, biphenyl, phenol, aniline, v.v.):Nhẫn thơm được hydroxy hóa bởi các loại oxy hoạt động trên bề mặt anode và sau đó mở, chuyển thành các axit hữu cơ phân tử nhỏ (axit maleic, axit oxalic, axit acetic, vv), cải thiện đáng kể khả năng sinh học của chúng.

Các hợp chất heterocyclic (pyridine, quinoline, thiazole, furan, imidazole, indole, vv): Các vòng heterocyclic có chứa N/S/O được oxy hóa và mở trên bề mặt anode,loại bỏ độc tính sinh học chu kỳ.

Các hợp chất halogen (chlorobenzene, chloroform, carbon tetrachloride), các hợp chất brom, vv): Các liên kết C-X bị phá vỡ trên bề mặt anode và các halogen được loại bỏ dưới dạng ion.Các hợp chất nitro (nitrobenzene), nitrobenzene, hợp chất dinitro, vv): Các nhóm nitro được loại bỏ bằng quá trình oxy hóa/giảm, các vòng benzen mở ra và tính đột biến được loại bỏ.anthracene, phenanthrene, v.v.): Các hệ thống vòng hương thơm dần được oxy hóa và mở ra, và các cấu trúc đa chu kỳ được phân hủy thành các phân tử đơn chu kỳ hoặc nhỏ.Các liên kết P-C được oxy hóa và phá vỡPolymers / macromolecular organic (polyethylene glycol, axit polyacrylic, các mảnh nhựa, v.v.):Các chuỗi carbon dài và cấu trúc phân tử nhóm ether được oxy hóa và phá vỡ.

(2)Điện oxy hóa gián tiếp (oxy hóa phổ rộng do · OH và clo hoạt động thống trị) Điện phân tử anode của nước tạo ra các gốc hydroxyl (· OH),trong khi sử dụng các ion clorua tự nhiên trong nước thải (hầu hết nước thải hóa học chứa Cl−, với phạm vi nồng độ từ 200 ~ 20000). Điện phân mg / L tạo ra clo hoạt động (Cl2, HOCl, OCl−): Các gốc hydroxyl thực hiện các cuộc tấn công oxy hóa không chọn lọc đối với các hợp chất hữu cơ khác nhau,đặc biệt hiệu quả trong việc mở các vòng hoa thơm và phá vỡ các vòng heterocyclicChlor hoạt hóa khuếch tán vào dung dịch, bổ sung oxy hóa các chất ô nhiễm không thể tiếp xúc trực tiếp với anode và loại bỏ nitơ amoniac hiệu quả.

(3)Tăng đồng thời giảm COD và khả năng phân hủy sinh học: Hiệu ứng phối hợp của oxy hóa trực tiếp và gián tiếp:Chất hữu cơ phản kháng phân tử lớn → mở vòng / phá vỡ liên kết / dehalogenation / denitrification → axit hữu cơ phân tử nhỏ, rượu, aldehyd → một số tiếp tục khoáng hóa thành CO2 + H2O. BOD5 của nước thải được xử lý tăng lên đáng kể (các phân tử lớn được chuyển thành các chất phân hủy phân tử nhỏ),COD giảm đồng thời, và tỷ lệ B / C tăng đáng kể, cung cấp một nguồn carbon phân hủy chất lượng cao cho các hệ thống sinh hóa tiếp theo.

(4) Hiệu ứng khử hoạt động của các nhóm chức năng độc hại:Mục tiêu cốt lõi của oxy hóa điện hóa là tấn công chính xác các nhóm chức năng độc hại và vô hiệu hóa chúng. Nhóm nitro trong nitrobenzene được loại bỏ., liên kết C-X trong các hợp chất halogen hóa bị phá vỡ, các heterocycle mở để giải phóng N, và liên kết P-C trong các hợp chất organophosphorus bị phá vỡ.ngay cả khi bộ xương phân tử không được khoáng hóa hoàn toàn, tác dụng ức chế của nó đối với vi sinh vật chủ yếu bị loại bỏ.

(5) Loại bỏ màu sắc: Khi các chromophore bị oxy hóa và bị phá vỡ, nước thải thay đổi từ tối thành không màu hoặc sáng và trong suốt.

IV. Ưu điểm chính (Mục tiêu nước thải hóa học)

V. Các thông số kỹ thuật (có thể tùy chỉnh)

VI. Địa điểm quá trình

Tùy chọn 1: Phương pháp xử lý trước và giải độc

Nước thải hóa học (nước thô / nước kết hợp) → Màn hình thanh / bể cân bằng → Sedimentation / floatation (SS và loại bỏ dầu) → Thiết bị giải độc điện hóa học (phá vỡ liên kết vòng mở,loại bỏ các nhóm chức năng độc hại, Tăng tỷ lệ B / C) → Thùng trung gian / thùng đệm → Hệ thống sinh học (hạt hóa thủy phân + A / O hoặc A / O) → Tiêu chuẩn thải đáp ứng

Lưu ý: Đơn vị giải độc điện hóa là đảm bảo cốt lõi cho việc xử lý trước sinh học nước thải hóa học.Nước thải hóa học không được giải độc bằng điện hóa học đi trực tiếp vào hệ thống xử lý sinh học, dẫn đến một lượng lớn các chất độc hại và độc hại, làm giảm tỷ lệ loại bỏ COD của hệ sinh học chỉ xuống còn 50% ~ 70% và làm cho nó bị sốc thường xuyên.tỷ lệ B/C của nước thải ≥0.30~0.35, tỷ lệ loại bỏ COD của giai đoạn xử lý sinh học tăng 40% ~ 70% và toàn bộ hệ thống hoạt động ổn định và đáng tin cậy trong suốt cả năm.

Tùy chọn 2: Xử lý nâng cao để đáp ứng các tiêu chuẩn (Đối với các trường hợp COD trong nước thải sinh hóa vẫn không đáp ứng các tiêu chuẩn)

Chemical wastewater → Pretreatment → Biochemical system → Secondary sedimentation tank → Electrochemical advanced treatment unit (removes residual stubborn COD and color) → Discharge meeting standards/Reuse

Lưu ý: Khi COD và màu sắc trong nước thải sinh hóa vẫn không đáp ứng các tiêu chuẩn xả, một đơn vị xử lý điện hóa học tiên tiến được thêm sau hệ thống sinh hóa.

Tùy chọn 3: Giảm nước thải nồng độ cao

Nước thải nồng độ cao / nước mẹ → Bể thu → Thiết bị xử lý điện hóa → Dòng chảy nước thải vào hệ thống nước thải tích hợp của nhà máy → Điều trị thông thường

Tùy chọn 4: Phương pháp xử lý nước thải có độ mặn cao trước khi bốc hơi

High-salinity chemical wastewater → Electrochemical pretreatment equipment (removes COD and color) → Evaporation crystallization system (MVR/multi-effect) → High-whiteness industrial salt + condensate reuse

Lưu ý: Bốc hơi trực tiếp của nước mẹ có độ mặn cao dẫn đến COD và làm phong phú màu sắc, xả nước mẹ quy mô lớn và màu vàng của muối tinh thể.Xử lý trước bằng điện hóa loại bỏ 50% ~ 80% COD và ≥ 90% màu trước khi bay hơi, dẫn đến muối tinh thể màu trắng và giảm đáng kể lượng nước thải mẹ, do đó nhận ra việc sử dụng tài nguyên của nước thải muối cao.