1- مياه صرف فحم الكوك هي مياه صرف عضوية سامة نموذجية يصعب تحللها.1 - مصادر مياه صرف فحم الكوك تأتي مياه صرف فحم الكوك بشكل رئيسي من حلقات متعددة في عملية إنتاج فحم الكوك، ومن بينها الأمونيا المتبقية التي تمثل الأمونيا المتبقية النسبة الأكبر، تليها مياه الصرف الناتجة عن عمليات مثل تنقية غاز الفحم وتكرير المنتجات الكيميائية.
يأتي بشكل أساسي من التقطير الجاف بدرجة حرارة عالية للفحم (التكويك) وعملية تبريد غاز الفحم الخام، وهو الجزء الأكبر من مياه الصرف الصحي الناتجة عن التكويك. وتتميز بتركيز نيتروجين الأمونيا العالي وتحتوي على مواد عضوية مثل الفينولات والسيانيد.
2، مياه الصرف الصحي الناتجة عن فحم الكوكالميزات: لها تركيز عالٍ، يصعب تحللها، وخصائص الانبعاثات الكبيرة.ارتفاع نسبة COD، ارتفاع نيتروجين الأمونيا، ارتفاع السميةوتحتوي على مواد مسببة للسرطان مثل الفينول والسيانيد والبنزين، وينتج عن وجود النيتروجين في مياه الصرف الصحي لمصانع فحم الكوك زيادة في مصادر النيتروجين اللازمة للتنقية البيولوجية، مما يجعل من الصعب تلبية معايير المعالجة. تصريف مياه الصرف الصحي كبير، حيث يتجاوز استهلاك المياه لكل طن من فحم الكوك 2.5 طن. مياه الصرف الصحي ضارة للغاية. لا يصعب تحلل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في مياه الصرف الصحي لمصانع فحم الكوك فحسب، بل عادة ما تكون مواد مسرطنة قوية، والتي لا تسبب تلوثًا خطيرًا للبيئة فحسب، بل تهدد صحة الإنسان بشكل مباشر.
3. كيف يتم التعامل مع مياه الصرف الصحي الناتجة عن فحم الكوك؟
1) فصل الزيت وتعويم الهواء
من خلال الاستفادة من فرق الكثافة بين الزيت (القطران والزيت الخفيف) والماء في مياه الصرف الصحي لمياه التكويك، تتم إزالة الزيت العائم (الذي يمثل 60-70%) من خلال فاصل الزيت بالجاذبية، ثم تتم إزالة الزيت المستحلب (حجم الجسيمات > 10 ميكرومتر) من خلال تعويم الهواء المذاب (DAF)، مما يقلل من محتوى الزيت من 500 ملجم/لتر إلى أقل من 50 ملجم/لتر.
2) تقطير الأمونيا ونزع الأمونيا
عملية تقطير الأمونيا: يتم تسخين مياه الصرف الصحي إلى أعلى من 100 درجة مئوية بالبخار، مما يسمح للأمونيا الحرة (NH₃) وسيانيد الهيدروجين المتطاير (HCN) بالخروج مع البخار. يمكن أن يصل معدل إزالة نيتروجين الأمونيا إلى أكثر من 90%، مما يقلل من تركيز نيتروجين الأمونيا من 3000 ملجم/لتر إلى أقل من 300 ملجم/لتر، مما يقلل من حمل النترجة اللاحق.
3) نقطة التوقف بالكلور وإزالة السيانيد: بالنسبة للسيانيد المتبقي (50-100 ملجم/لتر)، أضف هيبوكلوريت الصوديوم للأكسدة والتحلل، والتحكم في Cl-:CN-=8:1، وبعد 30 دقيقة من التفاعل، يمكن تقليل تركيز السيانيد إلى أقل من 0.5 ملجم/لتر، مما يخفف من تثبيط الكائنات الحية الدقيقة.
4) تحمض التحلل المائي اللاهوائي
في البيئة اللاهوائية (DO < 0.5 مجم/لتر)، تُستخدم البكتيريا المتحللة للماء لتفكيك المواد العضوية طويلة السلسلة (مثل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات) إلى أحماض دهنية قصيرة السلسلة، وبالتالي تحسين قابلية التحلل البيولوجي لمياه الصرف الصحي (زادت نسبة B/C من 0.2 إلى 0.4).
5) إزالة الأكسدة من الأكسدة والنترة الهوائية مرحلة إزالة الأكسدة الهوائية
يُضاف الميثانول كمصدر للكربون (C/N=4-6)، وتختزل البكتيريا المزيلة للنترات نيتروجين النترات (NO₃ -N) إلى غاز النيتروجين، مما يزيل نيتروجين الأمونيا المتبقي في مياه الصرف الصحي لمياه التكويك (حوالي 200-300 ملجم/لتر بعد تقطير الأمونيا). المرحلة الهوائية: تعمل البكتيريا الآكلة للنترات في الحمأة عالية التنشيط (MLSS=4000-6000 ملجم/لتر) على أكسدة نيتروجين الأمونيا إلى نتروجين، بينما تعمل البكتيريا الهوائية على تحلل الفينولات (معدل الإزالة>95%). يجب التحكم بدقة في الأكسجين المذاب (DO=2-4 ملجم/لتر). فالانخفاض الشديد سيؤدي إلى عدم اكتمال النتروجين، والارتفاع الشديد سيزيد من استهلاك الطاقة.
6) معالجة تقوية غشاء MBR
تستخدم بعض المشاريع المفاعلات الحيوية الغشائية MBR، والتي تستخدم أغشية الترشيح الفائق (حجم المسام 0.02 ميكرومتر) لاعتراض المواد العضوية صعبة التحلل والحمأة المنشطة، مما يؤدي إلى إطالة عمر الحمأة لأكثر من 30 يومًا، مما يضمن وجود مستقر للبكتيريا الآزوتية، ويمكن أن يصل معدل إزالة نيتروجين الأمونيا إلى أكثر من 98%.
7) الأكسجين الحفاز للأوزون
يتم استخدام الأوزون (O₃) لتوليد جذور الهيدروكسيل (・OH) على سطح العامل الحفاز (الكربون المنشط)، والتي تعمل على تحلل المواد العضوية التي يصعب تحللها أكسديًا مثل الكينولين والأنثراسين.
8) امتزاز الكربون المنشط
يمتص الكربون المنشط بقشرة جوز الهند (مساحة السطح المحددة> 1200 متر مربع/غرام) اللونية المتبقية والمواد العضوية الجزيئية الصغيرة في الماء. يتم ضبط وقت تلامس القاع الفارغ (EBCT) لعمود الامتزاز على 20 دقيقة، مما يجعل لونية النفايات السائلة <50 مرة و COD <50 ملجم/لتر، مما يلبي متطلبات إعادة الاستخدام كمياه تبريد متداولة.
9) مرشح القاع العميق لنزع النتروجين
لمعالجة مشكلة النيتروجين الكلي المفرط (لا يزال 20-30 ملغم/لتر بعد المعالجة الكيميائية الحيوية)، تتم إضافة أسيتات الصوديوم كمصدر للكربون وتستخدم بكتيريا نزع النيتروجين في المرشح لإزالة النيتروجين النتروجيني بشكل أكبر، بحيث يكون إجمالي النيتروجين ≤15 ملغم/لتر، مما يفي بمعيار الانبعاثات من الفئة أ.
10) معالجة الحمأة الزائدة
يتم تركيز الحمأة المحتوية على الفينول والسيانيد التي ينتجها النظام الكيميائي الحيوي وتجفيفها (المحتوى المائي <80%) ثم إرسالها إلى محرقة مصنع التكويك الخاصة بالمصنع لحرقها (درجة الحرارة ≥1000 ℃) لتحلل المواد السامة تمامًا. يتم التخلص من بقايا الحرق وفقًا للوائح النفايات الخطرة (HW08).
11) جمع غاز النفايات
يتم امتصاص غاز نفايات الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين المتولدة في مرحلة ما قبل المعالجة بواسطة برج الغسيل القلوي (محلول هيدروكسيد الصوديوم) ثم يتم امتصاصه بواسطة الكربون المنشط لضمان أن NH₃≤1 مجم/م³ وH₂S≤0.03 مجم/م³ في غاز العادم، وهو ما يلبي معايير انبعاث الملوثات.
4. عملية معالجة مياه الصرف الصحي بفحم الكوك
وعادة ما تتكون عملية معالجة مياه الصرف الصحي للتكويك من المعالجة المسبقة والمعالجة البيولوجية ومعالجة التخثر ومعالجة الحمأة. وإذا كانت التنقية العميقة مطلوبة، يمكن أن تشمل أيضاً المعالجة بالكربون المنشط. وتشمل الأساليب الأخرى للتنقية العميقة لمياه الصرف الصحي نزع النتروجين من مياه الصرف الصحي والمعالجة بالأكسدة الرطبة التحفيزية لمياه الصرف الصحي.
1) المعالجة المسبقة
تمر مياه الصرف الصحي عبر خزان التنظيم وخزان ما قبل التهوية وخزان إزالة زيت التعويم وخزان التخفيف لتحقيق جودة مياه موحدة ومستقرة، ويتم تقليل محتوى السيانيد والزيت لتلبية متطلبات مدخل المياه للجهاز الكيميائي الحيوي.
2) العلاج الكيميائي الحيوي
تتحلل المواد الضارة في مياه الصرف الصحي من خلال التحول الكيميائي الحيوي للكائنات الحية الدقيقة. يتم تهوية مياه الصرف الصحي وتهويتها في خزان التهوية لمدة 24 ساعة تقريباً. يوجد بشكل عام نوعان من التهوية: التهوية السطحية الميكانيكية والتهوية القسرية. بعد التهوية، يتم تصفية مياه الصرف الصحي في خزان ترسيب الحمأة ثم تتدفق إلى جهاز التخثر.
3) العلاج بالتخثر
تتم تنقية مياه الصرف الصحي عن طريق إزالة السيانيد المعقدة والتخثر والترسيب. وتتمثل عملية إزالة السيانيد المعقدة في ضبط قيمة الأس الهيدروجيني وإضافة أملاح الحديد، بحيث يتم ترسيب السيانيد في مياه الصرف الصحي إلى سيانيد حديدي وحديدي حديدي، ثم إزالته؛ أما التخثر والترسيب فيتمثل في إضافة مواد التخثر في ظل ظروف قلوية، وإزالة الملوثات وتقليل قيم ثاني أكسيد الكربون في عملية التخثر والامتزاز بالتلبد.
4) معالجة الكربون المنشط
كما أن عملية التنقية العميقة للكربون المنشط، الذي يتميز بخصائص المسامية ومساحة السطح الضخمة، تزيل الملوثات من خلال الامتزاز الفيزيائي والكيميائي. وتتكون من ترشيح مياه الصرف الصحي، وامتصاص الكربون المنشط وتجديد الكربون النفايات، وتتكون من ترشيح مياه الصرف الصحي وامتصاص الكربون المنشط وتجديد الكربون النفايات، وتتكون من عملية التنقية العميقة.
5) معالجة الحمأة
يتم تركيز الحمأة المتبقية التي يتم تفريغها من المعالجة الكيميائية الحيوية وحمأة الترسيب من معالجة التخثر لتقليل المحتوى المائي للحمأة من 99-99.5% إلى حوالي 98.5%. بعد تجفيفها بواسطة آلة نزح المياه من الحمأة، تصبح كعكة طينية بمحتوى مائي يبلغ حوالي 80%. وتحتوي الكعكة الطينية على كمية كبيرة من الملوثات، من بينها البنزو (أ) بيرين حوالي 87 مجم/كجم. ومن أجل تجنب التلوث الثانوي للحمأة، يتم إرسال كعكة الطين إلى جهاز تحضير وإضافة الفحم وخلطها مع الفحم للتكويك. يشيع استخدام مكبس الترشيح بالحزام، والمرشح الفراغي ومكبس الترشيح اللوحي والإطار في معدات نزح المياه من الحمأة.
5- احتياطات مياه الصرف الصحي من فحم الكوك
1）، التحكم في نوعية وكمية المياه الواردةوفقًا للبيانات الإحصائية الأصلية عن نوعية وكمية المياه من المصادر الرئيسية لمياه الصرف الصحي لمياه الصرف الصحي وأحكام خطة التصميم، يجب أن تفي نوعية وكمية مياه الصرف الصحي التي تدخل نظام معالجة مياه الصرف الصحي بمتطلبات التصميم.
2）، المعالجة المسبقة لمياه الصرف الصحيمن أجل تقليل حمل المعالجة الكيميائية الحيوية اللاحقة، وتخفيف حمل تأثير المواد السامة، وتثبيت تأثير المعالجة الكيميائية الحيوية اللاحقة وتسهيل التشغيل والإدارة، يجب معالجة مياه الصرف الصحي قبل دخولها إلى النظام.
2.1） التحكم في محتوى COD من المؤثرات
إذا تذبذب COD المؤثر كثيرًا، فسيكون له تأثير كبير على تشغيل النظام. ولذلك، وفقًا لمتطلبات التصميم، يجب التحكم بدقة في نسبة COD COD المؤثر ضمن متطلبات التصميم.
2.2) التحكم في درجة حرارة مياه المدخل. تتميز مياه الصرف الصحي للتبريد النهائي ومياه الصرف الصحي لبخار الأمونيا ومياه الصرف الصحي لبخار الأمونيا لفرن الكوك 5# و6# من منطقة المصنع القديم بدرجات حرارة مياه عالية جداً وتحتاج إلى تبريدها إلى أقل من 38 درجة مئوية بواسطة مكثف صفيحة ومبرد ترذيذ قبل تصريفها في خزان التنظيم.
2.3) التحكم في المحتوى الزيتي في المؤثر. تتم معالجة مياه الصرف الصحي لمكثفات الغاز والمياه العكرة من مختلف التحويلات الصافية والعكرة بفصل الزيت بالجاذبية وإزالة الزيت بالتعويم (محتوى الزيت أقل من 30 ملغم/لتر) لجعل محتوى الزيت أقل من التركيز الذي يؤثر على النمو الطبيعي للكائنات الحية الدقيقة قبل تصريفه في خزان المعادلة.
2.4) تقليل محتوى نيتروجين الأمونيا: تمر مياه صرف الأمونيا المتبخرة جزئياً أولاً من خلال جهاز تحلل الأمونيا الثابت لتقليل تركيز نيتروجين الأمونيا من 800 مجم/لتر إلى 250 مجم/لتر قبل تصريفها في خزان المعادلة.
