La demanda de tratamiento de aguas residuales químicas de carbón está aumentando en China, ya que las características típicas de la situación energética de China son "ricas en carbón, pobres en petróleo y bajas en gas". El carbón representa aproximadamente el 70% de la estructura de consumo de energía primaria de China, mucho más alto que el promedio mundial de alrededor de 30%. A corto plazo, China seguirá teniendo una estructura de consumo de energía basada en el carbón, y los abundantes recursos de carbón proporcionan condiciones sólidas para el desarrollo de la industria química del carbón de China. Con avances en tecnologías clave como el carbón al petróleo, el carbón al gas y el carbón a las olefinas, la Industria química del carbón de China está cambiando hacia un nuevo tipo de industria química del carbón dominada por productos sustitutos del petróleo.
Sin embargo, la demanda actual de protección ambiental y la escasez de recursos hídricos son cada vez más graves. Cómo tratar el tratamiento de aguas industriales, especialmente las aguas residuales químicas de carbón, se está volviendo más prominente. ¿Cómo resolver el requisito de cero emisiones? Los proyectos químicos de carbón tienen un consumo significativo de agua y descarga de aguas residuales, y los proyectos químicos de carbón de China se encuentran principalmente en áreas de escasez de agua del Noroeste, como Mongolia Interior, Shanxi, Shaanxi y Ningxia. con altos requisitos para el tratamiento de aguas. Según los cálculos, la proporción de inversión en tratamiento de agua en la inversión total de la industria química del carbón es generalmente entre 3% y 8%. Si se calcula en base a la capacidad de producción recién agregada durante el período del 12 ° Plan Quinquenal, la escala total de inversión de la nueva industria química del carbón de 2013 a 2016 es de aproximadamente 785 a 830 millones de yuanes, de los cuales se espera que el carbón a gas natural pueda formar una inversión total de alrededor de 2400 a 270 millones de yuanes, El carbón a las olefinas puede formar una inversión total de alrededor de 2400 a 255 millones de yuanes, el carbón al petróleo puede formar una inversión total de alrededor de 180 millones de yuanes, Y el carbón al etilenglicol puede formar una inversión de alrededor de 30 mil millones de yuanes. Sobre la base de una escala de inversión total de 830 mil millones de yuanes y una 5% Proporción de inversión en el tratamiento de agua, se estima que la participación de mercado del tratamiento de agua en la industria química del carbón es de aproximadamente 42,5 mil millones de yuanes.
En los últimos años, con la creciente gravedad de la contaminación ambiental, la creciente escasez de recursos hídricos en China y los crecientes requisitos nacionales para la protección del medio ambiente, la aplicación de la tecnología de "tratamiento de aguas industriales de Descarga Cero" se ha generalizado cada vez más. El concepto de diseño principal de esta tecnología es integrar varios enlaces en el tratamiento de aguas industriales, formando un sistema de circuito cerrado en cada enlace de tratamiento de agua. Las aguas residuales generadas en el proceso de producción se tratan profundamente y se reutilizan para reducir la cantidad de recursos hídricos y maximizar la eficiencia de utilización de los recursos hídricos, logrando el objetivo de "conservación del agua y reducción de emisiones". La Tecnología Industrial de cero emisiones requiere que las empresas de tratamiento de agua proporcionen soluciones de diseño personalizadas con altos requisitos técnicos. La tecnología de cero emisiones puede lograr fundamentalmente el efecto de "ahorro de agua y reducción de emisiones", que es la dirección de desarrollo futuro del tratamiento de aguas industriales.
Características 2,1 de las aguas residuales químicas del carbón
La calidad del agua de las aguas residuales químicas de carbón fluctúa ampliamente. Durante la gasificación del carbón, los cambios en la calidad del carbón, el equilibrio del material, la temperatura de reacción, la presión, etc. conducirán inevitablemente a cambios en la cantidad y calidad de las aguas residuales, y afectará directamente el tratamiento final y la reutilización de las aguas residuales. Por ejemplo, el rango de fluctuación de COD de las aguas residuales de gasificación presurizada de carbón triturado es generalmente más de 3 veces; El rango de fluctuación de COD de un proyecto de licuefacción directa de carbón puede incluso alcanzar más de 10 veces. Las empresas químicas de carbón descargan principalmente aguas residuales de lavado de gas de carbón de alta concentración, que contienen una gran cantidad de sustancias tóxicas y nocivas como fenol, cianuro, aceite, nitrógeno amoniacal, etc. El CODcr en las aguas residuales integrales es generalmente de alrededor de 5000mg/l, y el nitrógeno amoniacal está entre 200 y 500mg/l. Los contaminantes orgánicos contenidos en las aguas residuales incluyen fenoles, compuestos aromáticos policíclicos y compuestos heterocíclicos que contienen nitrógeno, oxígeno y azufre. Es un agua residual industrial típica que contiene compuestos orgánicos difíciles de degradar. Los compuestos orgánicos fácilmente degradables en aguas residuales son principalmente compuestos fenólicos y compuestos de benceno; El arsénico, el naftaleno, el furano y El imidazol son compuestos orgánicos biodegradables; Los compuestos orgánicos difíciles de degradar incluyen principalmente arsénico, carbazol, bifenilo, trifenileno, etc
2,2 estado actual del tratamiento químico de aguas residuales del carbón
La ruta de proceso básica para tratar las aguas residuales químicas del carbón sigue el principio de "Tratamiento previo físico y químico A/O tratamiento bioquímico tratamiento físico y químico tratamiento profundo". La siguiente es una breve introducción.
Pretratamiento físico y químico de las aguas residuales químicas del carbón
Los métodos comunes de preprocesamiento incluyen separación de aceite, flotación de aire, etc.
Debido a la cantidad excesiva de aceite, puede afectar la efectividad del tratamiento bioquímico posterior. El papel del método de flotación por aire para el pretratamiento de aguas residuales químicas de carbón es eliminar el aceite y reciclarlo para su reutilización. Además, también juega un papel en la pre-aireación.
Tratamiento bioquímico de aguas residuales químicas de carbón
Para las aguas residuales químicas de carbón pretratadas, tanto a nivel nacional como internacional, los métodos biológicos anaeróbicos y aeróbicos (proceso A/O) se utilizan generalmente para el tratamiento. Sin embargo, debido a la presencia de compuestos policíclicos y heterocíclicos en las aguas residuales químicas del carbón, el índice de DQO en el efluente tratado por métodos biológicos aeróbicos es difícil de cumplir de manera estable con el estándar.
Para resolver los problemas anteriores, han surgido algunos nuevos métodos de tratamiento en los últimos años, como el método PACT, el método de biopelícula de lecho fluidizado portador (CBR), el método biológico anaeróbico, método biológico aeróbico anaeróbico, etc.
1) Método biológico aeróbico mejorado
(1) Método de PACTO
El método PACT consiste en agregar polvo de carbón activado al tanque de aireación de lodo activado, utilizando la adsorción de materia orgánica y oxígeno disuelto por polvo de carbón activado para proporcionar alimentos para el crecimiento microbiano. Acelerando así la capacidad de oxidación y descomposición de la materia orgánica. El carbón activado se regenera mediante el método de oxidación del aire húmedo.
(2) Método de biopelícula de lecho fluidizado portador (CBR)
CBR es en realidad una tecnología biológica de lecho fluidizado basada en rellenos estructurados especiales. Esta tecnología combina el método de biopelícula con el método de lodo activado en la misma unidad de tratamiento biológico. Al agregar rellenos portadores especiales al tanque de lodo activado, los microorganismos se adhieren y crecen en la superficie de los rellenos suspendidos, formando un cierto espesor de capa de película microbiana. Los microorganismos unidos pueden lograr una alta biomasa, por lo que la concentración biológica en el tanque de reacción es 2-4 veces mayor que la del proceso de lodos activados de crecimiento suspendido, alcanzando 8-12g/L, y la eficiencia de degradación también se duplica como resultado. El material de embalaje de diseño único flota con el flujo de agua en el tanque de reacción bajo la perturbación del aire que sopla la aireación, lo que impulsa a la comunidad microbiana adjunta y en crecimiento a contactar completamente los contaminantes y el oxígeno en el agua. Los contaminantes ingresan a la biopelícula a través de la adsorción y la difusión, y son degradados por microorganismos, lo que resulta en una alta eficiencia de degradación del sistema en general.
Debido al modo de crecimiento de la Unión de microorganismos (diferente del crecimiento suspendido de lodos activados), los microorganismos en la superficie del portador de lecho fluidizado tienen una larga edad de lodo (20-40 días), lo que es muy propicio para la proliferación de microorganismos autotróficos como las bacterias nitrificantes de crecimiento lento. Hay una gran cantidad de bacterias nitrificantes que se reproducen en la superficie del material de embalaje, por lo que el sistema tiene una fuerte capacidad para eliminar el nitrógeno amoniacal a través de la nitrificación. El modo de crecimiento de Unión simultánea es beneficioso para la selección natural de otras comunidades bacterianas especiales, que pueden degradar eficazmente los contaminantes característicos en las aguas residuales de gasificación de carbón, especialmente algunos contaminantes difíciles de degradar, obteniendo así una concentración de DQO de efluente más baja. La tecnología CBR se puede aplicar al tratamiento de aguas residuales químicas de carbón de alta concentración, así como a las unidades posteriores de tratamiento profundo y reutilización.
2) Método biológico anaeróbico
Una tecnología llamada Upflow Anaeric Sludge Bed (UASB) se utiliza para tratar las aguas residuales químicas de carbón. El reactor utilizado en esta ley es G. De los Países Bajos Lettinga se desarrolló con éxito en 1977. Las aguas residuales fluyen de abajo hacia arriba a través de un reactor con una capa de lodo en la parte inferior, donde la mayor parte de la materia orgánica es convertida por los microorganismos en CH4 y CO2 en la parte superior del reactor. Equipado con un separador trifásico para separar las fases de gas, líquido y sólido. Además, la tecnología de lecho expandido anaeróbico de carbón activado también se ha utilizado para tratar las aguas residuales químicas de carbón, que pueden eliminar eficazmente los compuestos fenólicos y heterocíclicos de las aguas residuales.
3) Método biológico combinado aeróbico anaeróbico
El uso de tecnología aeróbica o anaeróbica sola para tratar las aguas residuales químicas del carbón no puede lograr resultados satisfactorios, y el tratamiento biológico combinado de anaeróbicos y aeróbicos está recibiendo gradualmente la atención de los investigadores. Después del tratamiento de acidificación anaeróbica, biodegradación de la materia orgánica en el rendimiento de las aguas residuales químicas de carbón mejora significativamente, lo que da como resultado una tasa de eliminación de CODcr de más de 90% en el tratamiento biológico aeróbico posterior. Las tasas de eliminación de los compuestos orgánicos más difíciles de degradar naftaleno, quinolina y piridina son 67%, 55% y 70%, respectivamente, mientras que la tasa de eliminación de estos compuestos orgánicos en el tratamiento aeróbico general es menor que 20%. El uso del método biológico aeróbico de membrana fija anaeróbica para tratar las aguas residuales químicas del carbón también ha logrado resultados satisfactorios.
Después del tratamiento bioquímico, la concentración de CODcr, nitrógeno amoniacal y otros contaminantes en el efluente de las aguas residuales químicas de carbón ha disminuido considerablemente. Sin embargo, debido a la presencia de materia orgánica recalcitrante, La DQO, La cromaticidad y otros indicadores del efluente aún no han alcanzado los estándares de descarga. Por lo tanto, el efluente después del tratamiento bioquímico aún necesita tratamiento adicional.
Los principales métodos para el procesamiento profundo incluyen precipitación de coagulación, biotecnología inmovilizada, oxidación catalítica de adsorción y tecnologías de tratamiento de membrana de ósmosis inversa.
1) sedimentación de la coagulación
El método de precipitación es un proceso que utiliza la propiedad de sedimentación de los sólidos en suspensión en el agua para hundirse bajo la acción de la gravedad, con el fin de lograr la separación sólido-líquido. El propósito es eliminar la materia orgánica en suspensión con el fin de reducir la carga orgánica de los tratamientos biológicos posteriores.
En la producción, generalmente se agregan coagulantes como sales de aluminio, sales de hierro, polialuminio, polihierro y poliacrilamida para mejorar el efecto de precipitación. Los factores que influyen en este método incluyen el pH de las aguas residuales, el tipo y la dosificación de los coagulantes, etc.
2) Biotecnología fija
La biotecnología fija es una nueva tecnología desarrollada en los últimos años, que puede inmovilizar selectivamente cepas bacterianas dominantes y tratar las aguas residuales que contienen toxinas orgánicas recalcitrantes de manera específica. Las cepas bacterianas dominantes domesticadas tienen una capacidad de degradación de 2 a 5 veces mayor que la del lodo ordinario para quinolina, isoquinolina y piridina, y la eficiencia de degradación de las cepas bacterianas dominantes es mayor. Después de 8 horas de tratamiento, la quinolina, La isoquinolina y la piridina pueden degradarse en más de 90%.
3) Tecnología de oxidación avanzada
Debido a la complejidad y diversidad de compuestos orgánicos en aguas residuales químicas de carbón, la mayoría de los cuales son difíciles de degradar, como fenoles, hidrocarburos aromáticos policíclicos y compuestos orgánicos que contienen nitrógeno. La presencia de estos compuestos orgánicos difíciles de degradar afecta seriamente la efectividad de los tratamientos bioquímicos posteriores. La tecnología de oxidación avanzada genera una gran cantidad de radicales libres en las aguas residuales, que pueden degradar selectivamente los contaminantes orgánicos en dióxido de carbono y agua. Las tecnologías avanzadas de oxidación se pueden dividir en oxidación catalítica homogénea, oxidación fotocatalítica, oxidación catalítica húmeda multifase y otros métodos de oxidación catalítica. El Método de oxidación catalítica se puede aplicar en la etapa temprana del proceso de tratamiento de aguas residuales químicas de carbón para eliminar algunas DQO y mejorar la biodegradabilidad de las aguas residuales, pero tiene los problemas de alto consumo y operación antieconómica. Por lo tanto, la aplicación de esta tecnología en unidades de tratamiento profundo posteriores puede lograr mejores efectos económicos y de degradación.
4) Método de adsorción
A finales del siglo XX, con el desarrollo exitoso de resinas de intercambio iónico estructuralmente mejoradas, Resinas de adsorción y resinas funcionales compuestas, los métodos de adsorción de resina fueron ampliamente utilizados en el tratamiento y utilización de recursos de aguas residuales químicas. Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. ha sintetizado adsorbentes con diferentes propiedades físicas y químicas para tratar las aguas residuales químicas de carbón, y ha logrado buenos resultados en el tratamiento. Los adsorbentes sintetizados por la empresa no solo pueden eliminar eficazmente la DQO de las aguas residuales químicas de carbón, sino también eliminar el color y otros indicadores de las aguas residuales. Las aguas residuales se pueden descargar de manera estable y cumplen con el estándar.
Las características de las aguas residuales químicas del carbón determinan que no se pueden reutilizar y descargar a través de los métodos tradicionales de tratamiento bioquímico. Por lo tanto, el método de adsorción desarrollado por los materiales funcionales de Haipu se puede utilizar para tratar este tipo de aguas residuales, con el fin de lograr la optimización del efecto de tratamiento y el costo económico, que es una dirección de desarrollo en el tratamiento de aguas residuales de tinte.
Las necesidades de los clientes de empresas de aguas residuales químicas de carbón para el tratamiento de aguas residuales incluyen los siguientes tres puntos:
(1) Elimine de manera eficiente y estable el DQO, La cromaticidad y otros contaminantes de las aguas residuales por debajo del límite de descarga;
(2) Bajo costo de inversión, bajo costo de operación y mantenimiento de equipos convenientes;
(3) Tecnología avanzada y confiable, sin contaminación secundaria.
Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. se encuentra en el Parque Industrial de Suzhou. Es una empresa nacional de alta tecnología que utiliza adsorbentes y catalizadores especiales como su tecnología central, apoyando el desarrollo de procesos de aplicación, servicios técnicos, implementación de ingeniería, etc., para resolver problemas ambientales relacionados para los clientes. El equipo técnico de Haipu ganó el premio Suzhou Industrial Park Leading Talent Award en 2013 y 2015, y el Premio Gusu Leading Talent Award en 2015. Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. fue calificada como una empresa nacional de alta tecnología dos veces en 2015 y 2018, y fue aprobada como el Centro de Investigación de Tecnología de Ingeniería de Nanomaterial Funcional Catalítica y de Adsorción de Suzhou en 2018. Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. tiene un nivel tecnológico líder en el tratamiento de materiales de adsorción. El proceso de tratamiento de adsorción de apoyo es eficiente y estable, y ha resuelto múltiples problemas ambientales para muchas empresas nacionales líderes en la industria.
El principio del proceso de adsorción de Haipu es utilizar los materiales de adsorción especiales desarrollados por nuestra empresa para adsorber selectivamente los componentes o sustancias que se eliminarán. Cuando la adsorción está saturada, se usa un agente de desorción específico para desorber el material de adsorción, lo que le permite regenerarse. Este proceso se repite continuamente. El Diagrama de proceso convencional para tratar aguas residuales mediante el método de adsorción se muestra en la Figura 4-1.
Figura 4-1 Diagrama de proceso convencional para el tratamiento de adsorción de aguas residuales
Cuando se usa el proceso de adsorción de Haipu para tratar las aguas residuales químicas de carbón, las aguas residuales se filtran previamente para eliminar la materia suspendida y particulada, y luego entran en la torre de adsorción para la adsorción. El material de adsorción especial lleno en la torre de adsorción puede adsorber materia orgánica en las aguas residuales en la superficie del material, asegurando que el efluente COD y otros indicadores continúen cumpliendo con los estándares de descarga. Después de la saturación de adsorción, primero use una solución alcalina diluida para desorber la materia orgánica sobre el material adsorbente y transferir la materia orgánica a la solución de desorción. Luego, enjuague la solución alcalina residual en la superficie del material adsorbente con una pequeña cantidad de agua blanda y evapore o trate la solución de desorción. La solución de lavado contiene trazas de sustancias adsorbidas y puede usarse como agua de dilución para álcali diluido. El efluente adsorbido son aguas residuales con DQO más bajo que el límite de descarga, que se pueden descargar o reutilizar directamente en la línea de producción frontal. El flujo del proceso de tratamiento de adsorción de las aguas residuales químicas de carbón se muestra en la Figura 4-2.
Figura 4-2 Flujo del proceso de tratamiento de adsorción de aguas residuales químicas de carbón
El uso de tecnología de adsorción para tratar las aguas residuales químicas de carbón puede eliminar eficazmente la DQO y la cromaticidad de las aguas residuales. Los datos de tratamiento específicos se muestran en las Tablas 5-1 a 5-2.
Cuadro 5-1 Datos de eliminación de DQO de adsorción para el tratamiento químico de aguas residuales de carbón
| Contenido de agua cruda COD | Contenido de COD en efluentes | Tasa de cumplimiento |
| 178 mg/L | 35mg/L | 100% |
| 150mg/L | 28 mg/L | 100% |
| 188mg/L | 40 mg/L | 100% |
Una determinada empresa en Shanxi requiere que el contenido de DQO en las aguas residuales tratadas sea inferior a 50mg/L, y el color debe ser incoloro y transparente. El efecto de tratamiento experimental muestra que el uso de tratamiento de adsorción puede estabilizar la DQO en las aguas residuales en menos de 50mg/L. Al tiempo que se garantiza que se cumplan los requisitos del cliente, queda un cierto margen de seguridad, lo que puede evitar efectivamente que la fluctuación de la calidad del agua de las aguas residuales entrantes haga que el efluente no cumpla con el estándar. El efecto del tratamiento se muestra en la siguiente figura.
El proceso de producción de esta empresa genera 500 toneladas de aguas residuales bioquímicas de carbón por hora. Después del tratamiento de adsorción, El DQO en las aguas residuales puede cumplir con los requisitos de los estándares de reutilización. La empresa ha adoptado el paquete de adsorbente y proceso de Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. Actualmente, el sistema de adsorción funciona sin problemas.
En la actualidad, los métodos de tratamiento de las aguas residuales químicas de carbón tienen sus propias deficiencias en términos de eficiencia de tratamiento y costos operativos.
El método de precipitación generalmente agrega coagulantes como sales de aluminio, sales de hierro, polialuminio, polihierro y poliacrilamida para mejorar el efecto de precipitación. Los factores que influyen en este método incluyen el pH de las aguas residuales, el tipo y la dosificación de los coagulantes, etc. Es difícil lograr una descarga estable y estándar.
La biotecnología fija requiere una alta domesticación de bacterias y una capacidad relativamente pobre para adaptarse a los cambios en la calidad del agua.
Las tecnologías avanzadas de oxidación se pueden dividir en oxidación catalítica homogénea, oxidación fotocatalítica, oxidación catalítica húmeda multifase y otros métodos de oxidación catalítica. Pero esta ley tiene los problemas de alto consumo y operación antieconómica.
El Método de adsorción puede eliminar eficazmente la materia orgánica de las aguas residuales de tinte por debajo del límite de descarga, con un funcionamiento simple y un alto grado de automatización, lo que lo convierte en un método económico y eficaz para tratar las aguas residuales químicas de carbón. Las ventajas del método de adsorción son las siguientes:
(1) Las emisiones estables y compatibles pueden aliviar eficazmente la presión ambiental sobre las empresas;
(2) Realice experimentos sobre muestras de aguas residuales generadas en el sitio de la empresa, basadas en tecnología, y diseñe procesos de adsorción basados en experimentos. El grado de coincidencia entre las aguas residuales y los procesos es 100%;
(3) El equipo ocupa menos tierra, tiene una estructura compacta y requiere menos inversión en Ingeniería Civil y equipo; El agente de desorción se aplica varias veces y se concentra paso a paso, lo que resulta en una alta utilización de medicamentos y bajos costos operativos;
(4) se puede implementar en forma de componente del módulo, ajustado de manera flexible según la capacidad de producción y fácil de instalar;
(5) Tecnología avanzada y madura, sin contaminación secundaria, fuerte soporte técnico y rica experiencia en aplicaciones de ingeniería.
500 proyecto de tratamiento de aguas residuales de tinte T/d de una empresa química de carbón en la provincia de Shanxi
La empresa utiliza nuestro proceso de adsorción para tratar las aguas residuales de tinte generadas durante su proceso de producción. Los experimentos han demostrado que el contenido de DQO en las aguas residuales ha disminuido de 180mg/L a menos de 50mg/L. Las aguas residuales tratadas tienen un contenido de DQO particularmente bajo y se pueden descargar o reutilizar directamente, resolviendo el problema de las limitaciones de producción para las empresas y reduciendo su presión ambiental.
Figura 7-1 Aplicación in situ de la torre de adsorción
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