Odsiarczanie gazu koksowniczego Opis



Pobieranie 71.38 Kb.
Data04.05.2016
Rozmiar71.38 Kb.












  1. Odsiarczanie gazu koksowniczego


Opis: Ze względu na zawartość siarkowodoru (H2S) (do 8g/Nm³) nie oczyszczony gaz koksowniczy nie jest odpowiedni do wykorzystania w wielu zastosowaniach przemysłowych. Jeżeli gaz zostanie odsiarczony możliwe staje się jego zastosowanie w różnych dziedzinach. Wiele zakładów obecnie sprzedaje odsiarczony gaz koksowniczy z zyskiem. Odsiarczanie dla celów przemysłowych zbiega się z potrzebą ochrony środowiska przed zjawiskiem ″kwaśnych deszczów″, ponieważ odsiarczony gaz koksowniczy zmniejsza emisje SO2 w miejscu spalania gazu koksowniczego. W wielu przypadkach siarka jest usuwana w dwóch etapach: etapie niskociśnieniowym i wysokociśnieniowym. Chociaż odsiarczanie gazu koksowniczego nie jest jeszcze powszechną praktyką w 15 krajach Unii Europejskiej, to obserwuje się rozpowszechnianie tego procesu.
Gaz koksowniczy zawiera również inne organiczne związki siarki takie, jak dwusiarczek węgla (CS2), tlenosiarczek węgla (COS), merkaptany, itp. (około 0,5g/Nm³ ogółem). Jednakże posiadamy dotychczas tylko ograniczoną wiedzę dotyczącą odzyskiwania organicznych związków siarki z gazu koksowniczego.

Jak opisano w 6.1.3.3 istnieją dwa główne rodzaje procesów odsiarczania gazu koksowniczego: procesy utleniania na mokro i procesy absorpcyjne. Procesy absorpcyjne łączą usuwanie H2S i jego przetwarzanie z usuwaniem amoniaku (NH3) i jego przetwarzaniem. Tabela 6.11 przedstawia różne procesy i podaje ich charakterystykę.




Procesy utleniania na mokro

Procesy absorpcyjno/odpędowe

Nazwa

Opis

Nazwa

Opis

Stratford

H2S jest wypłukiwany z gazu koksowniczego przez roztwór węglanu sodu (Na2CO3), a siarka elementarna (Sº) jest wytrącana za pomocą wanadanu (VO3) jako związku pośredniego

Regeneracja płynu płuczkowego zachodzi przez napowietrzanie (O2) przy zastosowaniu jako związku pośredniego kwasu antrachinono dwusulfonowego (ADA)



Carl Still,Diamex lub ASK

H2S jest wypłukiwany z gazu koksowniczego przez roztwór NH3.Roztwór NH3 powstaje w płuczce NH3. H2S i NH3 są wypłukiwane-z płynu płuczkowego przez parowy przeparnik, a opary są kierowane do zakładu Claus lub zakładu kwasu siarkowego


Takahax

Podobny do procesu Stretford, za wyjątkiem tego że kwas 1,4 naftachinonowo-2-sulfonowy stosowany jest jako związek pośredni do regeneracji

Próżniowe wypłukiwanie za pomocą węglanów

H2S (i również HCN i CO2) jest wypłukiwany z COG za pomocą roztworu węglanu sodu lub roztworu węglanu potasu (Na2CO3 lub K2CO3). Wariant z potasem daje wyższe stężenie węglanów. Płyn płuczący jest regenerowany w kolumnie przy zastosowaniu wysokiej temperatury i niskiego ciśnienia (0,12-0,14 bar).Gazy kwaśne są wypłukiwane z płynu i mogą być oczyszczane w zakładzie Claus lub w zakładziekwasu siarkowego.


Thylox

Trójarsenian sodu (Na4As2S5O2) wiąże H2S a odzyskiwanie jest przeprowadzane przez obróbkę tlenem. Wytwarzana jest siarka elementarna.

Sulfiban

Gaz koksowniczy zostaje wypłukany z monoetanoloamidem(MEA). Konieczne jest usunięcie NH3 przed usunięciem H2S, aby uniknąć zanieczyszczenia płynu płuczącego H2S jest wypłukiwany z roztworu MEA za pomocą pary i może być oczyszczany w zakładzie Claus lub w zakładzie kwasu siarkowego. Nierozpuszczalne organiczne związki siarki są usuwane z roztworu MEA jako odpad stały.

Perox

Gaz jest wypłukiwany przez roztwór amoniaku. Do utlenienia siarki stosuje się parabenzochinon a regeneracja płynu płuczącego jest przeprowadzana tlenem

DESULF

Zasadniczo taki sam jak proces ASK, jednakże NH3 jest usuwany z par NH3/H2S w saturatorach, wytwarzając siarczan amonu ((NH4)2SO4)

Fumaks--Rhodacs

H2S jest utleniany przez kwas pikrynowy w fazie wytrącając siarkę pierwiastkową. Cyjanki są odzyskiwane w fazie Rhodacs







*ASK: Siarczek amonowy Kreislaufwäscher
Tabela 6.1: Procesy odsiarczania gazu koksowniczego i ich charakterystyka –na podstawie [Komisja Gospodarcza ONZ ds. Europy,1990;EC (Komisja Europejska) Coke, 1996]
W Europie, najbardziej powszechnie stosowanym procesem jest proces absorpcyjny wykorzystujący wodę amoniakalną do wypłukania z gazu koksowniczego H2S (Carl Still,Diamex lub proces Siarczek Amonowy Kreislaufwäscher (ASK)).Rysunek 6.15 przedstawia przykład ostatnio zainstalowanego procesu (ASK).

Rysunek 6.1: Schemat przebiegu procesu technologicznego w zakładzie odsiarczania gazu COG (proces ASK) zainstalowanego w 1997
Najpowszechniej stosowanym procesem utleniania na mokro jest proces “Stretford”.
Proces Stretford stosuje się dla szerokiego zakresu wydajności odsiarczania. Zarejestrowane wydajności projektowe zakładów odsiarczania gazu koksowniczego wynoszą od 400 do 110000 Nm³/h.
Zastosowanie: Odsiarczanie gazu koksowniczego zarówno metodą utleniania na mokro jak i metodą absorpcyjną może być stosowane zarówno w nowych, jak i w istniejących zakładach. Wybór zależy od specyfikacji oczyszczonego gazu koksowniczego, uwarunkowań środowiskowych, zintegrowania z zakładem oczyszczania gazu, itp.
Główne uzyskane poziomy emisji: Procesy utleniania na mokro wykazują większą skuteczność odsiarczania niż procesy absorpcyjne. Procesy utleniania na mokro mogą mieć skuteczność >99,9%, uzyskując stężenia resztkowego H2S w gazie koksowniczym na niskim poziomie 1 mg/Nm³. W procesach absorpcyjnych skuteczność odsiarczania nie przekracza zwykle 95%, a stężenie resztkowego H2S w gazie koksowniczym wynosi zwykle od 500 –1000mg/Nm³.
Żadna z dostępnych technik nie usuwa związków organicznych siarki z wysoką skutecznością. Na etapie niskociśnieniowym procesu oczyszczania gazu związki organiczne siarki zostają zredukowane z 0,5g/Nm³ tylko do 0,2-0,3g/Nm³ [Eisenhut, 1988].
Przykładowe zakłady: Tabela 6.12 przedstawia przegląd przykładowych zakładów (nie wszystkich).
Oddziaływanie na środowisko: Każdy proces utleniania na mokro stosowany do odsiarczania gazu koksowniczego usunie większość cyjanowodoru z gazu koksowniczego. W procesie tym w wyniku następującej reakcji powstanie tiocyjanian sodowy:
2HCN + Na2CO3 + 2Sº → 2NaCNS + H2O + CO2
Tiocyjanian sodowy i małe ilości siarczanu sodu i tiosiarczanu powstające w wyniku reakcji pobocznych nie są odzyskiwane przez proces i odkładają się w cieczy znajdującej się w obiegu.
Dlatego też niezbędne jest oczyszczanie strumienia cieczy, aby zapobiec wysalaniu się związków chemicznych. W przypadku procesu Stretford taki strumień wypływający zawiera związki wanadu, związki chinonu i hydrochinonu (z ADA), tiocyjaniany i tiosiarczany. Wypływ tych związków jest niepożądany z punktu widzenia ochrony środowiska i ekonomii (zanieczyszczenie wody i utrata drogich środków chemicznych).
Aby zmniejszyć zużycie związków chemicznych, kwas cyjanowy (HCN) może być usunięty przed odsiarczaniem we wstępnej płuczce przy zastosowaniu roztworu polisulfidu sodowego lub polisulfidu amonowego. Wstępne usunięcie HCN nie zmniejsza całkowitej objętości wytwarzanych ścieków.
Aspekty ekonomiczne: W tabeli 6.13 przedstawiono przegląd danych ekonomicznych dla dwóch głównych typów odsiarczania gazu koksowniczego w Europie (ASK i Stretford).

[Rothery, 1987] podaje, że zwiększenie skuteczności odsiarczania z 95 do 99,9% dla procesu Stretford kosztuje dodatkowo tylko 10%. W procesie Stretford najważniejszą pozycją kosztów eksploatacyjnych są nakłady inwestycyjne i koszt zużywanych związków chemicznych (patrz tabela 6.11). Gaz koksowniczy o dużym stężeniu HCN (>2g/Nm³) wymaga względnie dużych ilości związków chemicznych. W tym przypadku może być korzystne zainstalowanie wstępnej płuczki HCN przed zespołem Stretford.


Bibliografia: [Rothery, 1987; InfoMil, 1997]
Utlenianie na mokro
Stretford Dofasco, Hamilton, Canada

British Steel, Orgreave, Zjednoczone Królestwo WB i IP

British Steel, Redcar, Zjednoczone Królestwo WB i IP

Metarom, Rumunia

Erdemir, Turcja

Sollac, Francja

Kobe Steel, Kakogawa Works, Japonia

Posco, Korea


Takahax Nippon Steel, Yawata Works, Japonia

Nippon Steel, Nagoya Works, Japonia

Nippon Steel, Hirohata Works, Japonia

Nippon Steel, Oita Works, Japonia

Nippon Steel, Muroran Works, Japonia

Nippon Kokan, Fukuyama Works, Japonia

Nippon Kokan, Keihin Works, Japonia
Fumax Nippon Steel, Kimitsu Works, Japonia

Sumitomo Metal Industries, Wakayama Works, Japonia

Sumitomo Metal Industries, Kashima Works, Japonia

Kawasaki Steel, Chiba Works, Japonia

Procesy absorpcyjne
Carl Still, Diamex lub ASK Prosper, Bottrop, Niemcy

Thyssen Stahl, Duisburg, Niemcy

Zentral Kokerei Saar, Dillingen, Niemcy

Kawasaki Steel, Mizushima Works, Japonia

Piec koksowniczy Nr 2, Hoogovens IJmuiden, Holandia

Piec koksowniczy Sidmar, Belgia-Gent


Próżniowe wypłukiwanie ACZ de Carbonization,Sluiskil, Holandia

za pomocą węglanów

Sulfiban Piec koksowniczy Nr 1, Hoogovens IJmuiden, Holandia

Nippon Kokan, Keihin Works, Japonia



Tabela 6.2: Tabela zakładów referencyjnych stosujących procesy odsiarczania gazu koksowniczego - [InfoMil,1997]
Koszty i skuteczność Jednostka Proces Stretford Proces ASK Karbonizacja próżniowa

Skuteczność

usuwania H2S [%] 95-99,5 90-97 >90

Koszty inwestycji (1·10 Ecu1996 ) 4,43-5,99 brak danych 19,3*


Koszty eksploatacji ( Ecu1996/1000Nm³COG)

Związki chemiczne 1,06-1,9

Energia elektryczna 0,46-0,60-

Para i woda 0,12

Konserwacja 0,25-0,30

Siła robocza 0,36

Nakłady inwestycyjne 2,25-3,04 1,90

Koszty brutto 4,49-5,61 brak danych 2,38

Kredyt 0,33-0,57 brak danych 0,48

Całkowity koszt netto 3,92-5,28 brak danych 1,90

* obejmuje zakłady kwasu siarkowego i wyliczony jest przy założeniu 30000Nm³/h i 6g H2S/Nm³
Tabela 6.3: Typowe koszty eksploatacyjne i inwestycyjne dla odsiarczania 45000 Nm³/h gazu koksowniczego, zawierającego 8 g/Nm³ H2S - [Rothery,1987;InfoMil,1997]

EP.8 Usuwanie smoły (i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych WWA) z wody pogazowej
Opis: Ścieki z kolumny odpędowej amoniaku zwykle nie zawierają smoły, jednakże jeżeli zdarzy się, że zawierają smoła ta ma niekorzystny wpływ na pracę biologicznej oczyszczalni ścieków. W szczególności obecność wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w smole może wywołać problemy, ponieważ WWA mogą mieć toksyczny wpływ na mikroorganizmy w biologicznym osadzie czynnym i są również względnie trudne do rozłożenia. Dlatego też zaleca się usunąć smołę z wody pogazowej przed biologicznym oczyszczeniem wody.
Smoła może być usunięta przez dodanie koagulujących środków chemicznych, a następnie oddzielenie jej przy zastosowaniu takich technik jak:


  • sedymentacja grawitacyjna po której następuje filtrowanie;

  • odwirowanie wody pogazowej, a następnie jej filtrowanie;

  • flotacja, po której następuje filtrowanie;

Taki proces usuwa większość smoły ze ścieków w postaci wysoko stężonego osadu lub szlamu na filtrze. Będą one później zagospodarowane np. przez zawrócenie do pieców koksowniczych.


Inną metodą usuwania smoły ze ścieków jest zastosowanie obrotowego próżniowego filtra bębnowego wyłożonego mączką drewnianą. Taki system został wprowadzony, aby zmniejszyć stężenie WWA w wodzie pogazowej przed jej biologicznym oczyszczeniem.

Niemniej jednak, filtr z mączki drewnianej, który został zainstalowany w Hoogovens IJmuiden, Holandia-IJmuiden, został zastąpiony w 1998 roku przez filtr piaskowy osiągający taką samą skuteczność usuwania WWA.


Zastosowanie: Usuwanie smoły przed oczyszczeniem ścieków stosuje się zarówno w nowych, jak i istniejących zakładach.
Główne uzyskane poziomy emisji: Stężenia ścieków z filtra z zastosowaniem mączki drewnianej wynoszą 700-800μg/l (EPA-WWA) przy skuteczności usuwania 99%. Po biologicznym oczyszczeniu emisje zostały znacznie zmniejszone. Odpowiada to emisji EPA-WWA oczyszczalni biologicznej na poziomie 150μg/l w ściekach. Wytrącone na tym filtrze z mączki drewnianej WWA są zawracane do pieców koksowniczych.
Przykładowe zakłady:

Sedymentacja i filtrowanie:

ACZ de Carbonization, Sluiskil, Holandia
Filtr z zastosowaniem mączki drewnianej:

Piec koksowniczy, Hoogovens IJmuiden, Holandia – IJmuiden


Oddziaływanie na środowisko: Wszystkie z przedstawionych technik usuwania smoły wytwarzają odpady. Jednakże odfiltrowana smoła może być zawrócona z powrotem do pieców koksowniczych.
Dane eksploatacyjne: niedostępne
Aspekty ekonomiczne: niedostępne
Bibliografia: [InfoMil,1997]
EP.9 Kolumna odpędowa amoniaku
Opis: Utrzymywanie na niskim poziomie stężenia amoniaku w kolumnie odpędowej i w ściekach oddziałuje korzystnie na pracę zakładu biologicznego oczyszczania ścieków. Skuteczność usuwania zależy głównie od dodania alkaliów i pary oraz od konstrukcji kolumny odpędowej (tj. liczby płyt). Większe dawki NaOH i zwiększenie liczby półek mogą znacząco zredukować stężenie amoniaku w ściekach.
W przypadku, gdy zakład oczyszczania ścieków przeprowadza nitryfikację, a następnie denitryfikację, obróbka ścieków amoniakalnych w kolumnie odpędowej nie ma takiego znaczenia. W takim przypadku należy znaleźć ekonomiczne i środowiskowe optimum między odpędzaniem amoniaku w kolumnie a usuwaniem amoniaku w biologicznej oczyszczalni ścieków.
Zastosowanie: Stosuje się zarówno w nowych, jak i istniejących zakładach.
Główne uzyskane poziomy emisji: Stężenia ścieków amoniaku mogą wynosić od 20 do 150 mg/l w zależności od ilości pary i alkaliów oraz konstrukcji kolumny odpędowej. Można uzyskać wartości od 20 do 40 mg/l, które nie muszą być jednak otrzymywane ze względu na dopasowanie odpowiedniego stosunku BOD5/P/N w ściekach przed ich biologicznym oczyszczeniem.
Przykładowe zakłady: Prawie wszystkie koksownie na świecie stosują kolumny odpędowe amoniaku.
Oddziaływanie na środowisko: Kolumny odpędowe zużywają energię w postaci pary (0,1-0,2 t pary/m³ ścieków) i alkalia (NaOH; 6-22l/m³). Wcześniej używano wapna zamiast NaOH. Zwiększenie zużycia pary i alkalii prowadzi do obniżenia stężeń NH3 w ściekach. Poza tym wytwarzana para zawiera amoniak i (H2S), które muszą być oczyszczone, na przykład w zakładzie kwasu siarkowego, zakładzie Claus lub w układach krystalizacyjnych siarczanu amonu.
Dane eksploatacyjne: niedostępne
Aspekty ekonomiczne:

Kolumna odpędowa amoniaku oczyszczająca 150m³ ścieków na godzinę:

Koszty inwestycyjne:0,75-0,9 miliona ecu1996/m³ w 1993 roku.

Koszty eksploatacyjne: 0,18 ecu1996/m³ w 1993 roku.


Bibliografia: [InfoMil, 1997]
EP.10 Gazoszczelna praca zakładu oczyszczania gazu
Opis: W zakładzie oczyszczania gazu surowy gaz koksowniczy jest oczyszczany w kilku etapach w celu późniejszego wykorzystania go jako paliwo. Względnie lotny charakter składników surowego gazu koksowniczego oznacza, że mogą pojawić się emisje na kołnierzach, zaworach ciśnieniowych, pompach itp. Pomijając negatywne uwarunkowania środowiskowe, ważne są również względy bezpieczeństwa, ponieważ niektóre składniki gazu koksowniczego są rakotwórcze (np. WWA i benzen). Pod tym względem szczególnie ważne jest włączenie zakładu BTX do zakładu oczyszczania gazu koksowniczego. W zakładzie BTX (który składa się głównie z benzenu, toluenu i ksylenu) składniki wypłukiwane są z gazu koksowniczego za pomocą oleju płuczącego. Następnie po nasyceniu olej płuczkowy podlega regeneracji, a BTX jest odzyskiwany i może zostać sprzedany.
Gazoszczelna praca zakładu oczyszczania gazu ma głównie na celu zapewnienie bezpieczeństwa.
Należy rozważyć wszystkie możliwe rozwiązania umożliwiające gazoszczelną pracę zakładu oczyszczania gazu.:

  • minimalizacja liczby kołnierzy poprzez spawanie orurowania, tam gdzie jest to możliwe;

  • zastosowanie gazoszczelnych pomp (np. pompy magnetyczne lub pompy zintegrowane);

  • unikanie emisji z zaworów ciśnieniowych w zbiornikach magazynowych. Realizuje się to głównie przez podłączenie zaworu wylotowego do rurociągu zbiorczego gazu koksowniczego (możliwe jest również gromadzenie gazów, a następnie ich spalanie, tworzenie poduszki gazowej lub płuczki gazowej).


Zastosowanie: Rozwiązanie to może być stosowane zarówno w nowych, jak i istniejących zakładach. W nowych zakładach wdrożenie konstrukcji gazoszczelnych będzie łatwiejsze niż w istniejących zakładach.
Przykładowe zakłady: Voest Alpine Stahl AG, Austria-Linz, Hoogovens Ijmuiden, Holandia-Ijmuiden i Sidmar, Belgia-Gent pracują z gazoszczelnym zakładem oczyszczania gazu koksowniczego.
Oddziaływanie na środowisko: nie występuje
Dane eksploatacyjne: niedostępne
Aspekty ekonomiczne: niedostępne, część projektu zakładu
Bibliografia: [InfoMil, 1997]
EP.11 Zakład oczyszczania ścieków
Ścieki z koksowni zawierają mieszaninę węglowodorów, związków cyjanku i związków azotu w stosunkowo wysokich stężeniach. Dostępnych jest kilka metod oczyszczania tych ścieków. We wszystkich przypadkach ścieki są przeprowadzane przez płuczkę amoniakalną przed dalszym ich oczyszczaniem (patrz 6.2.3.1.2.)
Ścieki mogą być oczyszczane biologicznie i chemicznie. Jeżeli stosuje się oczyszczanie biologiczne, smoła jest często usuwana metodą chemiczno/fizyczną (patrz EP.9), a ścieki są często rozcieńczane, aby uniknąć toksycznego oddziaływania na mikroorganizmy, szczególnie na bakterie nitryfikacyjne.
Najpowszechniej stosowaną technologią biologicznego oczyszczania ścieków z pieca koksowniczego jest system tlenowo biologiczny z czynnym osadem. W niektórych przypadkach należy zwrócić szczególną uwagę na nitryfikację i (nietoksyczną) denitryfikację.
W niektórych przypadkach do oczyszczania ścieków jest stosowany system biologiczny oparty na złożu fluidalnym. W Zjednoczonym Królestwie Wielkiej Brytanii i Irlandii Północnej istnieje jeden zakład, w którym ścieki są oczyszczane w złożu trzcinowym.
a. System tlenowy z osadem czynnym

Opis: W systemie tlenowym z osadem czynnym zanieczyszczenia podatne na rozkład

biologiczny są głównie rozkładane biologicznie na CO2,H2O i związki nieorganiczne, a związki nierozkładalne, niejonowe (jak większość WWA i metali ciężkich) są usuwane z fazy wodnej przez częściową adsorpcję do osadu czynnego.

W praktyce większość potencjalnie groźnych zanieczyszczeń, takich jak fenole, cyjanki i węglowodory aromatyczne jest rozkładane biologicznie, a metale ciężkie są częściowo usuwane przez adsorpcję do osadu czynnego.

Systemy osadu czynnego o niskim stosunku pożywienie-mikroorganizmy (F/M) są preferowane z punktu widzenia ochrony środowiska. Niski stosunek F/M umożliwia również biodegradację trudno rozkładalnych biologicznie związków. Stosunek F/M jest stosunkiem materii organicznej do czynnego osadu (jako zawiesina w płynie (MLSS)) i wyrażony jest w “kg ChZT/kg MLSS/d”; gdzie ChZT stanowi chemiczne zapotrzebowanie tlenu.

Przy napowietrzaniu można wykorzystywać tlen zamiast powietrza z otoczenia. Zwiększa to kontrolę nad procesem i zmniejsza “wypłukiwanie” lotnych związków w ściekach. Na przykład, napowietrzanie tlenowe stosuje się w ACZC w Holandii-Sluiskil i w Sidmar, Belgia –Gent.
Główne uzyskane poziomy emisji: Tabela 6.14 przedstawia dane eksploatacyjne dla systemów tlenowych z osadem czynnym w europejskich zakładach koksowniczych.
Składnik Stężenie Jednostka Wartość emisji jednostkowej Jednostka

COD 140-700 [mg/l] 0,2 – 1 [kg/t koksu]

N-Kjeldahl 20-120 [mg/l] 0,01-0,1 [kg/t koksu]

NH3 <1-100 [mg/l] 0-0,1 [kg/t koksu]

SCN¯ <0,1-35 [mg/l] 0-0,05 [kg/t koksu]

Fenol <0,1-10 [mg/l] 0-0,005 [kg/t koksu]



WWA 0,003-0,2 [mg/l] 0-0,001 [kg/t koksu]
Tabela 6.4: Stężenia ścieków i emisje jednostkowe dla europejskich zakładów koksowniczych stosujących oczyszczanie ścieków metodą tlenową z czynnym osadem (zarówno z wysokim jak i z niskim stosunkiem F/M)-[EC (Komisja Europejska) Coke, 1996]
b. Pojęcie nitryfikacji
Opis: Niektóre zakłady oczyszczania ścieków zostały zaprojektowane do efektywnego usuwania amoniaku (NH4+) za pomocą nitryfikacji. Tradycyjny projekt systemu tlenowego z osadem czynnym może być traktowany jako punkt wyjścia dla tego rodzaju zakładu. System powinien posiadać bardzo niski stosunek F/M i wysoki stopień recyrkulacji, aby uniknąć wypłukiwania wolno rozwijających się bakterii nitryfikacyjnych. Bakteria nitryfikacyjna przekształca amoniak w azotan (NO3¯). W takich warunkach trudno rozkładalne biologicznie związki organiczne mogą być również zmineralizowane przy wysokiej skuteczności ich usuwania.
Wpływ na uzyskane poziomy emisji: Ogólnie można powiedzieć, że systemy o niskim obciążeniu roboczym wykazują lepszą funkcjonalność i umożliwiają rozkład amoniaku za pomocą nitryfikacji. Niskie obciążenie robocze również intensyfikuje rozkład związków organicznych o powolnym rozkładzie. Jeżeli stosuje się “nitryfikację”, stężenia ścieków azotanów (NO3¯) będą względnie wysokie (rzędu 200 mg/l).
Przykładowe zakłady: Te same zakłady oczyszczania ścieków, co wymienione w punkcie “c” (pojęcie nitryfikacji-denitryfikacji).
c. Pojęcie nitryfikacji-denitryfikacji
Opis: W wielu przypadkach miejscowe władze zażądały niskich wypływów wszystkich związków azotu (łącznie z azotanami) ze ścieków. Wymaga to dodatkowego nietoksycznego oczyszczania ścieków. W kilku zakładach jest to możliwe, jednakże dobre wyniki otrzymano w zakładach oczyszczania ścieków stosujących tak zwaną wstępną denitryfikację-nitryfikację (wstępna DN/N)



Rysunek 6.2: Schemat blokowy czterech różnych zakładów oczyszczania ścieków pochodzących z pieców koksowniczych z nitryfikacją/denitryfikacją- [ Löhr,1996];
Zakład “A”: Kokerei Kaiserstuhl, Niemcy-Dortmund; Zakład “B”: Kooksfabriek Sidmar, Belgia – Gent; Zakład “C”: Kooksfabriek ACZC, Holandia; Zakład“D”: Cokerie de Seremange, Francja
W systemie wstępnej denitryfikacji/nitryfikacji jako punkt wyjścia stosuje się system tlenowy z osadem czynnym. Jednakże przed natlenieniem ścieków zostaje dodana woda wzbogacona w azotany z etapu nitryfikacji. W warunkach nietoksycznych bakterie wykorzystują azotany jako końcowe akceptory elektronów zamiast tlenu cząsteczkowego (O2). Azot jest emitowany jako azot cząsteczkowy (N2). W całości reakcja przebiega następująco:
5 Corganiczny + 2 H2O + 4 NO3¯ → 2 N2 + 4 OH¯ + 5 CO2

Główne uzyskane poziomy emisji: Systemy nitryfikacji-denitryfikacji wykazują bardzo niski stosunek F/M (0,05-0,2 kg COD/kg MLSS/d) i dają bardzo dobre rezultaty w oczyszczaniu ścieków pochodzących z pieca koksowniczego. Emisje azotu z tych systemów są szczególnie niskie w porównaniu do systemów o wysokim stosunku F/M lub do metod z samą nitryfikacją. Stężenia strumieni wpływających i wypływających z czterech z tych zakładów podano w tabeli 6.15.
Przykładowe zakłady:

Zakłady oczyszczania ścieków z pieców koksowniczych z systemem wstępnej denitryfikacji-nitryfikacji zostały zbudowane w Zjednoczonym Królestwie Wielkiej Brytanii i Irlandii Północnej (British Steel Corp. Scunthorpe i Orgreave), Belgii (Sidmar, Belgia – Gent), Francji (Lorfonte Serémange), Niemczech (Rohrkohle AG Kaiserstuhl, Niemcy –Dortmund) i w Holandii (ACZC Sluiskil) (patrz rysunek 6.16).

Aspekt/Składnik Jednostka Sidmar Serémange Kaiserstuhl ACZC

Produkcja koksu [Mt/rok] 1,180 0,630 2,0 0,605

Strumień wody

węglowej [m³/godz] 42 16 71 20

Rozcieńczenie [m³/godz] 40 5 (15)*** 40

Przepływ


całkowity [m³/godz] 86 30 72 59

Przepływ

właściwy ścieków[m³/t koksu]0,59 0,31 0,38 0,86

Stosunek pokarm-

-mikroorganizm

(F/M)[kgCOD/kgMLSS/d] ≤0,15 niedostępne ≤0,15 0,17



Strumień wpływający

pH - niedostępne niedostępne 9,5 9,3

Zawiesina [mg/l] 30-40 niedostępne <10 niedostępne

COD(x±s) [mg/l] 3650±310 4450±640 2250±590 3600±500

BOD5 [mg/l] 2100 niedostępne 1340 niedostępne

Fenol [mg/l] 964 1000 350 900

SCN¯ [mg/l] 355 380 200-250 72,5**

N-Kjeldahl [mg/l]niedostępne niedostępne niedostępne niedostępne

Amoniak(x±s) [mg/l] 83±61 82±105 43±30 25±15

Azotyny [mg/l]niedostępne niedostępne - niedostępne

Azotany [mg/l]niedostępne niedostępne - niedostępne

Ropa i smoła [mg/l] 40 niedostępne niedostępne niedostępne

WWA(6 Borneff) [μg/l] 200 niedostępne 106 niedostępne

Strumień wypływający

pH - niedostępne niedostępne 7,8 7,04

Zawiesina [mg/l] 42 niedostępne 43 28,6

COD(x±s) [mg/l] 189±30 486±315 228±48 117±29

BOD5(x±s) [mg/l] 19±2,8 19±? 4±32 5,4±1,9

Fenol [mg/l] 0,06 <2 0,16 0,1

SCN¯ [mg/l] 3 <4 niedostępne 0,9

N-Kjeldahl [mg/l]niedostępne niedostępne niedostępne 7,0

Amoniak(x±s) [mg/l] 0,7±0,8 32±53 1,3±0,2 0,05±0,6

Azotyny [mg/l] 3 0 0,21 1,0

Azotany [mg/l] 65 0* 15,0 48,1

Ropa i smoła [mg/l] 5 niedostępne niedostępne niedostępne

WWA(6 Borneff) [μg/l] <50 niedostępne 11,7 2,7

x±s średnia arytmetyczna±odchylenie standardowe

* Lorfonte podaje tą wartość, chociaż teoretycznie jest to niemożliwe; jednakże wysoka zawartość resztek amoniaku i zaniedbywalne stężenie azotanów wskazują na hamowanie nitryfikacji.

** ACZC pokazuje, że wartość ta może być zbyt niska, ze względu na zastosowaną technikę pobierania próbek.

*** składa się z wody deszczowej, dlatego nie jest ciągle dodawana [ Löhr,1997]
Tabela 6.5: Stężenia strumieni wpływających i wypływających i kilka aspektów systemów oczyszczania ścieków za pomocą systemu wstępnej denitryfikacji/nitryfikacji - [InfoMil,1997;Löhr 1996;Löhr,1997]

Oddziaływanie na środowisko: Zużycie energii w zakładzie ACZC wynosi 0,008 GJ/t koksu
Asapekty ekonomiczne:

Inwestycja: 0,6 miliona Ecu1996 w 1994 na rozwój systemu nitryfikacji na system wstępnej denitryfikacji/nitryfikacji. Całkowity koszt inwestycji to 4,6 miliona Ecu1996.



Koszty operacyjne: 345000 Ecu1996 rocznie (0,57 Ecu1996/koksu) łącznie z opłatami za ścieki.
Literatura : [WE Koks,1996;InfoMil,1997;Löhr 1996,Löhr,1997]


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna