PL210666B1 - Sposób oczyszczania ścieków koksowniczych i komunalnych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania ścieków koksowniczych i komunalnych przydatny w instalacjach koksowania węgla i uzyskiwania produktów węglopochodnych.

W procesach koksowania węgla kamiennego i uzyskiwania węglopochodnych powstają poprocesowe wody koksownicze składające się z: wody pogazowej, wód nadmiarowych z odsiarczania gazu metodą amoniakalną wód poseparatorowych z odbenzolowania gazu koksowniczego, wód z katalitycznego rozkł adu amoniaku, wód z oczyszczania gazu z amoniaku metodą pół -poś rednią oraz kondensatu pary wodnej stosowanej w technologii koksowania węgla i wydzielania węglopochodnych.

Poprocesowe wody koksownicze zawierają bardzo wysokie stężenia substancji organicznych i nieorganicznych: fenoli do 3 g/dm³, olejów i smół do 1 g/dm³, azotu amonowego do 8 g/dm³, chlorków do 8 g/dm³ Przed odprowadzeniem poza instalację są one wstępnie oczyszczane metodami fizykochemicznymi do następujących poziomów stężeń zanieczyszczeń: olejów i smół - 100 mg/dm³, fenoli - 1000 mg/dm³, azotu amonowego - 200 mg/dm³ i chlorków do 6,5 g/dm³. Tak oczyszczone poprocesowe wody koksownicze nazywane ściekami koksowniczymi, poddawane są końcowemu oczyszczaniu biologicznemu przed odprowadzeniem ich do odbiornika.

Biologiczne oczyszczanie ścieków koksowniczych od związków organicznych, głównie fenoli znane jest z polskiego opisu patentowego 128334. Sposób według tego wynalazku polega na wykorzystywaniu ścieków sanitarnych, jako źródła fosforu do oczyszczania ścieków koksowniczych ze związków organicznych głównie lotnych fenoli, nie rozwiązuje jednak oczyszczania ścieków od związków azotowych, głównie amoniaku.

Z polskiego opisu patentowego 178422 znany jest również sposób biologicznego oczyszczania ścieków koksowniczych z: siarczków, cyjanków, inhibitorów organicznych, związków organicznych oraz związków azotu. Sposób ten jednak również nie pozwala na skuteczne usuwanie związki azotu, gdyż brak jest dostatecznej ilości mikroorganizmów nitryfikujących amoniak w osadzie biologicznym. Sprawność usuwania azotu amonowego wynosi 10-15%, a ścieki z oczyszczalni zawierają od 100 do 250 mg/dm³ azotu amonowego, zamiast dopuszczalnych wymaganych obecnie 10 mgNNH4/dm³.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że • w I etapie poprocesowe wody koksownicze dzieli się na dwa strumienie: amoniakalną wodę pogazową z koksowania węgla i amoniakalną wodę z uzyskiwania węglopochodnych, amoniakalną wodę pogazową z koksowania węgla oczyszcza się z fenoli lotnych, amoniaku, siarkowodoru i cyjanowodoru poprzez alkalizację ługiem sodowym i destylację parą wodną a amoniakalną wodę z uzyskiwania węglopochodnych oczyszcza się z fenoli lotnych, amoniaku, siarkowodoru i cyjanowodom poprzez destylację z parą wodną • następnie w II etapie oczyszczoną w I etapie amoniakalną wodę z uzyskiwania węglopochodnych miesza się z mechanicznie oczyszczonymi ściekami komunalnymi w stosunku od 1:2 do 1:10 a zawarty w tej mieszaninie azot amonowy poddaje się biologicznej nitryfikacji do uzyskania w wodach po II etapie zawartości azotu amonowego poniżej 10 mg/dm³ i azotu azotanowego powyżej 30 mg/dm³, a osadowe aktywatory nitryfikacji kieruje się do etapu IV, • w III etapie oczyszczoną amoniakalną wodę pogazową z koksowania węgla miesza się z wodami po II etapie w stosunku od 1:1 do 1-5, a następnie azotany zawarte w tej mieszaninie podaje się biologicznej denitryfikacji w warunkach beztlenowych przy cyrkulacji wód i osadów z IV etapu oczyszczania ścieków koksowniczych do uzyskania zawartości poniżej 1 mg/dm³ azotu azotanowego w mieszaninie, • w IV etapie mieszaninę po III etapie, zaszczepia się osadowymi aktywatorami nitryfikacji otrzymywanymi w II etapie, w stosunku od 1:100 do 1:1000, a następnie całość poddaje się biodegradacji i nitryfikacji, przy czym zbiodegradowaną i znitryfikowaną mieszaninę reakcyjną dzieli się na dwa strumienie: pierwszy recyrkuluje się do denitryfikacji według III etapu, drugi rozdziela się na ścieki i osady, a osady biologiczne recyrkuluje się do denitryfikacji prowadzonej w III etapie.

Korzystnie jest, jeżeli w II etapie amoniakalną wodę z procesów uzyskiwania węglopochodnych miesza się z mechanicznie oczyszczonymi ściekami komunalnymi w stosunku 1 do 4. Wydzielone ścieki kieruje się do końcowego fizykochemicznego oczyszczania ze związków refrakcyjnych, a osady biologiczne recyrkuluje się do denitryfikacji prowadzonej wg trzeciego etapu procesu biologicznego oczyszczania ścieków koksowniczych. Korzystnie jest, jeżeli w III etapie amoniakalną wodę pogazową z koksowania wę gla miesza się z wodami po II etapie w stosunku jak 1 do 2.

PL 210 666 B1

Korzystnie jest, jeżeli mieszaninę po III etapie zaszczepia się osadowymi aktywatorami nitryfikacji po II etapie, w stosunku objętościowym 1:300.

Korzystnie jest, jeżeli IV etap (biodegradacji i nitryfikacji) prowadzi się w temperaturze od 25 do 35°C, przy stężenie tlenu powyżej 1 g O2/m³, zawartości zawiesiny osadu biologicznego 5 ± 1,0 kg/m³ oraz stosując czas zatrzymania mieszaniny reakcyjnej powyżej 4 h. Korzystnie jest, jeżeli strumień po IV etapie rozdziela się na ścieki i osady metodą sedymentacji.

Taki sposób biologicznego oczyszczania ścieków koksowniczych zapewnia ich oczyszczanie ze związków organicznych wg wskaźnika ChZT do poniżej 250 mg/dm³, z azotu amonowego do poniżej 10 mg/dm³, zapewniając stabilność i sterowalność procesu technologicznego. Ponadto skojarzenie procesów biologicznego oczyszczania ścieków koksowniczych i komunalnych powoduje wyeliminowanie konieczności dodawania do procesu niezbędnych mikro i makroelementów oraz konieczność obniżenia stężenia ChZT w ściekach koksowniczych przed ich biologiczną nitryfikacją. Zmniejsza się o 30% zużycie energii elektrycznej w procesie napowietrzania oraz o 40% objętość reaktorów denitryfikacji i nitryfikacji, co skutkuje obniżką kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych procesu biologicznego oczyszczania ścieków koksowniczych.

Wynalazek rozwiązuje problem biologicznego oczyszczania ścieków koksowniczych w skojarzeniu z biologicznym oczyszczaniem ścieków komunalnych, zapewniając wysoki i ciągle możliwy do utrzymania stopień oczyszczania ze związków organicznych i azotowych przy minimalnych kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych.

P r z y k ł a d • W I etapie, poprocesowe wody koksownicze w iloś ci 190 m³/h dzieli się na dwa strumienie: amoniakalną wodę pogazową z koksowania węgla w ilości 143 m³/h i amoniakalną wodę z uzyskiwania węglopochodnych w ilości 47 m³/h. Z kolei amoniakalną wodę pogazową oczyszcza się z fenoli lotnych, amoniaku, siarkowodoru i cyjanowodoru poprzez alkalizację ługiem sodowym i destylację parą wodną do uzyskania stężenia ChZT 5500 mg/dm³ i azotu amonowego do 200 mg/dm³. Wydzielony drugi strumień: amoniakalną wodę z uzyskiwania węglopochodnych oczyszcza się z fenoli lotnych, amoniaku, siarkowodoru i cyjanowodoru poprzez destylację z parą wodną do uzyskania stężenia ChZT 1200 mg/dm³ i azotu amonowego do 200 mg/dm³, • W II etapie amoniakalną wodę z uzyskiwania węglopochodnych w ilości 47 m³/h i o składzie: ChZT - 1200 mg/dm³, azot amonowy - 200 mg/dm³ miesza się ze ściekami komunalnymi mechanicznie oczyszczonymi w ilości 197 m³/h i o składzie: ChZT - 450 mg/dm³, azot amonowy - 80 mg/dm³. Zawartość azotu amonowego w tej mieszaninie wód i ścieków poddaje się biologicznej nitryfikacji w temperaturze 25°C i przy zawartości tlenu w cieczy reakcyjnej 2,5 mg O2/dm³ i zawiesiny osadu biologicznego 3,5 g/dm³ przy czasie zatrzymania cieczy w reaktorach - 16 h. Wody po tym etapie nitryfikacji biologicznej - zawierają 6 mg/dm³ azotu amonowego i 45 mg/dm³ azotu azotanowego. Przy tym etapie oczyszczania wód powstają nadmierne osady biologiczne - osadowe aktywatory nitryfikacji, w ilości 180 kg suchej masy na godzinę .

• W III etapie amoniakalną wodę pogazową wydzieloną z poprocesowych wód koksowniczych w I etapie, w ilości 143 m³/h i o składzie: ChZT - 5500 mg/dm³ i azotu amonowego - 200 mg/dm³ miesza się z wodami po II etapie w ilości 244 m³/h i o składzie: ChZT - 100 mg/dm³, azot amonowy 6 mg/dm³, azot azotanowy - 45 mg/dm³ oraz recyrkulatem mieszaniny reakcyjnej i osadów biologicznych w ilości 800 m³/h po IV etapie oczyszczania ścieków koksowniczych. Następnie mieszaninę tę poddaje się denitryfikacji przy zawartości tlenu poniżej 0,1 mg/dm³, temperaturze 30°C przez okres 3,5 godziny, zawartość azotu azotanowego w wypływie po denitryfikatorze wynosi 0,2 mg/dm³.

• W czwartym etapie mieszaninę reakcyjną ś cieków i osadów po denitryfikacji w trzecim etapie zaszczepia się osadowymi aktywatorami biologicznej nitryfikacji w ilości 4 m³/h zawierającymi 180 kg suchej masy osadu/m³, a następnie poddaje się tą mieszaninę biodegradacji i nitryfikacji w warunkach tlenowych, przy zawartości tlenu w reaktorze 2,5 g O2/m³ i w temperaturze 30°C, zawartość zawiesiny osadu biologicznego wynosi 4,5 kg/m³ przy czasie zatrzymania w reaktorze 6,5 godziny. Tak zbiodegradowaną i znitrifikowaną mieszaninę reakcyjną dzieli się na dwa strumienie: pierwszy w ilości 700 m³/h recyrkuluje się do denitryfikatora (do III etapu), a drugi rozdziela się na ścieki i osady metodą sedymentacji. Wydzielone ścieki w ilości 393 m³/h kieruje się do końcowego fizykochemicznego oczyszczania ze związków refrakcyjnych, metodą chlorowania i filtracji, a osady biologiczne w ilości 100 m³/h recyrkuluje się do denitryfikatora III etapu procesu biologicznego oczyszczania ścieków koksowniczych.

Claims (6)

1. Sposób oczyszczania ścieków koksowniczych i komunalnych, znamienny tym, że:

• w I etapie poprocesowe wody koksownicze dzieli się na dwa strumienie: amoniakalną wodę pogazową z koksowania węgla i amoniakalną wodę z uzyskiwania węglopochodnych, amoniakalną wodę pogazową z koksowania węgla oczyszcza się z fenoli lotnych, amoniaku, siarkowodoru i cyjanowodoru poprzez alkalizację ługiem sodowym i destylację parą wodną a amoniakalną wodę z uzyskiwania węglopochodnych oczyszcza się z fenoli lotnych, amoniaku, siarkowodoru i cyjanowodoru poprzez destylację z parą wodną • następnie w II etapie oczyszczoną w I etapie amoniakalną wodę z uzyskiwania węglopochodnych miesza się z mechanicznie oczyszczonymi ściekami komunalnymi w stosunku od 1:2 do 1:10 a zawarty w tej mieszaninie azot amonowy poddaje się biologicznej nitryfikacji do uzyskania w wodach po II etapie zawartości azotu amonowego poniżej 10 mg/dm3 i azotu azotanowego powyżej 30 mg/dm³, a osadowe aktywatory nitryfikacji kieruje się do etapu IV, • w III etapie oczyszczoną amoniakalną wodę pogazową z koksowania węgla miesza się z wodami po II etapie w stosunku od 1:1 do 1-5, a następnie azotany zawarte w tej mieszaninie podaje się biologicznej denitryfikacji w warunkach beztlenowych przy cyrkulacji wód i osadów z IV etapu oczyszczania ścieków koksowniczych do uzyskania zawartości poniżej 1 mg/dm³ azotu azotanowego w mieszaninie, • w IV etapie mieszaninę po III etapie, zaszczepia się osadowymi aktywatorami nitryfikacji otrzymywanymi w II etapie, w stosunku od 1:100 do 1:1000, a następnie całość poddaje się biodegradacji i nitryfikacji, przy czym zbiodegradowaną i znitryfikowaną mieszaninę reakcyjną dzieli się na dwa strumienie: pierwszy recyrkuluje się do denitryfikacji według III etapu, drugi rozdziela się na ścieki i osady, a osady biologiczne recyrkuluje się do denitryfikacji prowadzonej will etapie.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w II etapie amoniakalną wodę z procesów uzyskiwania węglopochodnych miesza się z mechianicznie oczyszczonymi ściekami komunalnymi w stosunku 1 do 4.

3 Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e w III etapie amoniakalną wodę pogazową z koksowania wę gla miesza się z wodami po II etapie w stosunku jak 1 do 2.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę po III etapie zaszczepia się osadowymi aktywatorami nitryfikacji po II etapie, w stosunku objętościowym 1:300.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że IV etap biodegradacji i nitryfikacji prowadzi się w temperaturze od 25 do 35°C, przy stężeniu tlenu powyżej 1 g O2/m³, zawartości zawiesiny osadu biologicznego 5 ± 1,0 kg/m³ oraz przy czasie przebywania mieszaniny w reaktorze powyżej 4 h.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że strumień po IV etapie rozdziela się na ścieki i osady metodą sedymentacji.