1. les eaux usées de cokéfaction sont des eaux usées organiques typiquement toxiques et difficiles à dégrader.Sources des eaux usées de cokéfaction Les eaux usées de cokéfaction proviennent principalement de plusieurs maillons du processus de production de charbon à coke, parmi lesquels l'ammoniac résiduel représente la plus grande proportion, suivi par les eaux usées générées par des processus tels que la purification du gaz de charbon et le raffinage des produits chimiques.en Ammoniac résiduel (50%-70%)
Elles proviennent principalement de la distillation sèche à haute température du charbon (cokéfaction) et du processus de refroidissement du gaz de charbon brut, et constituent la plus grande partie des eaux usées de cokéfaction. Elles se caractérisent par une forte concentration d'azote ammoniacal et contiennent des matières organiques telles que des phénols et du cyanure.
2,Caractéristiques des eaux usées de cokéfaction : concentration élevée, dégradation difficile, émissions importantes.DCO élevée, azote ammoniacal élevé, toxicité élevéeLa présence d'azote dans les eaux usées de cokéfaction entraîne un excès de sources d'azote nécessaires à l'épuration biologique, ce qui rend difficile le respect des normes de traitement. Les rejets d'eaux usées sont importants, la consommation d'eau par tonne de coke dépassant 2,5 tonnes. Les eaux usées sont très nocives. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques présents dans les eaux usées de cokerie sont non seulement difficiles à dégrader, mais sont aussi généralement de puissants cancérigènes, qui non seulement polluent gravement l'environnement, mais menacent aussi directement la santé humaine.
3. Comment traiter les eaux usées de la cokéfaction ?
1) Séparation des huiles et flottation à l'air
En utilisant la différence de densité entre l'huile (goudron, huile légère) et l'eau dans les eaux usées de cokéfaction, l'huile flottante (représentant 60-70%) est éliminée par un séparateur d'huile par gravité, puis l'huile émulsifiée (taille des particules > 10μm) est éliminée par flottation à l'air dissous (DAF), réduisant la teneur en huile de 500mg/L à moins de 50mg/L.
2) Distillation et décyanation de l'ammoniac
Processus de distillation de l'ammoniac : les eaux usées sont chauffées à plus de 100°C par la vapeur, ce qui permet à l'ammoniac libre (NH₃) et au cyanure d'hydrogène volatil (HCN) de s'échapper avec la vapeur. Le taux d'élimination de l'azote ammoniacal peut atteindre plus de 90%, réduisant la concentration d'azote ammoniacal de 3000mg/L à moins de 300mg/L, réduisant ainsi la charge de nitrification ultérieure.
3) Chloration et décyanation au point de rupture : Pour le cyanure restant (50-100 mg/L), ajouter de l'hypochlorite de sodium pour l'oxydation et la décomposition, contrôler Cl-:CN-=8:1, et après 30 minutes de réaction, la concentration de cyanure peut être réduite à moins de 0,5 mg/L, soulageant ainsi l'inhibition des micro-organismes.
4)Acidification par hydrolyse anaérobie
Dans un environnement anaérobie (OD < 0,5 mg/L), les bactéries hydrolytiques sont utilisées pour décomposer la matière organique à longue chaîne (comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques) en acides gras à chaîne courte, améliorant ainsi la biodégradabilité des eaux usées (le rapport B/C est passé de 0,2 à 0,4).
5) Dénitrification anoxique et nitrification aérobie au stade anoxique
Du méthanol est ajouté comme source de carbone (C/N=4-6), et des bactéries dénitrifiantes réduisent l'azote nitrique (NO₃--N) en azote gazeux, éliminant l'azote ammoniacal résiduel dans les eaux usées de cokéfaction (environ 200-300 mg/L après distillation de l'ammoniac). Phase aérobie : Les bactéries nitrifiantes dans les boues fortement activées (MLSS=4000-6000 mg/L) oxydent l'azote ammoniacal en nitrate, tandis que les bactéries aérobies dégradent les phénols (taux d'élimination>95%). L'oxygène dissous (DO=2-4 mg/L) doit être strictement contrôlé. Un taux trop faible entraîne une nitrification incomplète, et un taux trop élevé augmente la consommation d'énergie.
6) Traitement de renforcement de la membrane MBR
Certains projets utilisent des bioréacteurs à membrane MBR, qui utilisent des membranes d'ultrafiltration (taille des pores de 0,02μm) pour intercepter les matières organiques difficiles à dégrader et les boues activées, prolongeant l'âge des boues à plus de 30 jours, assurant la présence stable de bactéries nitrifiantes, et le taux d'élimination de l'azote ammoniacal peut atteindre plus de 98%.
7) Oxygène catalytique de l'ozone
L'ozone (O₃) est utilisé pour générer des radicaux hydroxyles (・OH) à la surface du catalyseur (charbon actif), qui décomposent par oxydation les matières organiques difficiles à dégrader telles que la quinoléine et l'anthracène.
8) Adsorption sur charbon actif
Le charbon actif en coquille de noix de coco (surface spécifique > 1200m²/g) adsorbe la chromaticité résiduelle et la matière organique de petite taille dans l'eau. Le temps de contact du lit vide (EBCT) de la colonne d'adsorption est fixé à 20 minutes, ce qui peut rendre la chromaticité de l'effluent <50 fois et la DCO <50mg/L, répondant aux exigences de réutilisation en tant qu'eau de refroidissement circulante.
9) Filtre à lit profond de dénitrification
Pour résoudre le problème de l'excès d'azote total (encore 20-30 mg/L après le traitement biochimique), de l'acétate de sodium est ajouté comme source de carbone et des bactéries dénitrifiantes dans le filtre sont utilisées pour éliminer davantage l'azote nitrique, de sorte que l'azote total est ≤15 mg/L, ce qui répond à la norme d'émission de classe A.
10) Traitement des boues excédentaires
Les boues contenant du phénol et du cyanure produites par le système biochimique sont concentrées et déshydratées (teneur en eau <80%), puis envoyées dans le propre incinérateur de la cokerie pour y être incinérées (température ≥1000℃) afin de décomposer complètement les substances toxiques. Les résidus d'incinération sont éliminés conformément à la réglementation sur les déchets dangereux (HW08).
11) Collecte des gaz d'échappement
Les gaz résiduels d'ammoniac et de sulfure d'hydrogène générés dans l'étape de prétraitement sont absorbés par la tour de lavage alcaline (solution NaOH) et ensuite adsorbés par le charbon actif pour garantir que NH₃≤1mg/m³ et H₂S≤0,03mg/m³ dans les gaz d'échappement, ce qui répond aux normes d'émission de polluants.
4. Traitement des eaux usées de la cokéfaction
Le processus de traitement des eaux usées de cokéfaction consiste généralement en un prétraitement, un traitement biologique, un traitement par coagulation et un traitement des boues. Si une épuration en profondeur est nécessaire, elle peut également inclure un traitement au charbon actif. D'autres méthodes d'épuration en profondeur des eaux usées comprennent la dénitrification des eaux usées et le traitement par oxydation humide catalytique des eaux usées.
1) Prétraitement
Les eaux usées passent par le réservoir de régulation, le réservoir de pré-aération, le réservoir d'élimination de l'huile de flottation et le réservoir de dilution pour obtenir une qualité d'eau uniforme et stable, et les teneurs en cyanure et en huile sont réduites pour répondre aux exigences du dispositif biochimique en matière d'entrée d'eau.
2) Traitement biochimique
Les substances nocives contenues dans les eaux usées sont dégradées par la transformation biochimique des micro-organismes. Les eaux usées sont aérées et ventilées dans le bassin d'aération pendant environ 24 heures. Il existe généralement deux types d'aération : l'aération mécanique de surface et l'aération forcée. Après l'aération, les eaux usées sont clarifiées dans le bassin de sédimentation des boues et passent ensuite dans le dispositif de coagulation.
3) Traitement de coagulation
Les eaux usées sont purifiées par élimination complexe du cyanure, coagulation et sédimentation. L'élimination complexe du cyanure consiste à ajuster la valeur du pH et à ajouter des sels de fer, de sorte que le cyanure présent dans les eaux usées soit précipité en ferrocyanure et en ferrocyanure ferrique, puis éliminé ; la coagulation et la sédimentation consistent à ajouter des coagulants dans des conditions alcalines, à éliminer les polluants et à réduire les valeurs de DCO au cours du processus de coagulation et d'adsorption de la floculation.
4) Traitement au charbon actif
Le processus de purification en profondeur du charbon actif, qui présente les caractéristiques d'être poreux et d'avoir une grande surface, permet d'éliminer les polluants par adsorption physique et chimique. Il comprend la filtration des eaux usées, l'adsorption sur charbon actif et la régénération du charbon usagé.
5) Traitement des boues
Les boues résiduelles issues du traitement biochimique et les boues de sédimentation issues du traitement de coagulation sont concentrées pour réduire la teneur en eau des boues de 99-99,5% à environ 98,5%. Après avoir été déshydratées par la machine de déshydratation des boues, elles deviennent un gâteau de boue dont la teneur en eau est d'environ 80%. Le gâteau de boue contient une grande quantité de polluants, parmi lesquels le benzo(a)pyrène représente environ 87 mg/kg. Afin d'éviter une pollution secondaire des boues, le gâteau de boue est envoyé au dispositif de préparation et d'ajout de charbon et mélangé au charbon pour la cokéfaction. Le filtre-presse à bande, le filtre sous vide et le filtre-presse à plaques et à cadres sont couramment utilisés dans l'équipement de déshydratation des boues.
5. précautions concernant les eaux usées de cokéfaction
1）, Contrôle de la qualité et de la quantité de l'eau entranteSelon les données statistiques originales sur la qualité et la quantité de l'eau des principales sources d'eaux usées de cokéfaction et les dispositions du plan de conception, la qualité et la quantité des eaux usées entrant dans le système de traitement des eaux usées doivent répondre aux exigences de conception.
2）, Prétraitement des eaux uséesAfin de réduire la charge du traitement biochimique ultérieur, d'atténuer l'impact des substances toxiques, de stabiliser l'effet du traitement biochimique ultérieur et de faciliter l'exploitation et la gestion, les eaux usées doivent être prétraitées avant d'entrer dans le système.
2.1）Contrôler la teneur en DCO de l'influent
Si la DCO de l'affluent fluctue trop, cela aura un impact important sur le fonctionnement du système. Par conséquent, selon les exigences de conception, la DCO de l'influent doit être strictement contrôlée dans les limites des exigences de conception.
2.2) Contrôle de la température de l'eau d'entrée. Les eaux usées de refroidissement final, les eaux usées de vapeur d'ammoniac et les eaux usées de vapeur d'ammoniac des fours à coke 5# et 6# provenant de l'ancienne zone de l'usine ont des températures d'eau très élevées et doivent être refroidies à moins de 38°C par un condenseur à plaques et un refroidisseur à atomisation avant d'être déchargées dans le réservoir de régulation.
2.3) Contrôle de la teneur en huile de l'influent. Les eaux usées de condensat de gaz et les eaux troubles provenant de diverses dérivations claires et troubles sont traitées par séparation gravitaire des huiles et par élimination des huiles par flottation (teneur en huile inférieure à 30 mg/L) afin que la teneur en huile soit inférieure à la concentration qui affecte la croissance normale des micro-organismes avant d'être déversée dans le réservoir d'égalisation.
2.4) Réduction de la teneur en azote ammoniacal : Les eaux usées ammoniacales partiellement évaporées passent d'abord par un dispositif fixe de décomposition de l'ammoniac afin de réduire leur concentration en azote ammoniacal de 800 mg/L à 250 mg/L avant d'être déversées dans le réservoir d'égalisation.
