Welche Abfälle können verschiedene Verfahren zur Behandlung von petrochemischen Abwässern beseitigen?

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Dieser Beitrag wurde zuletzt von 我夲善良 am 13.06.2016 um 08:33 bearbeitet.
I. Herkunft und Eigenschaften von Petrochemieabfällenwässern
1. Eigenschaften von Petrochemieabfällenwässern
2. Klassifizierung und Herkunft von Petrochemieabfällenwässern
1. Ölhaltige Abwässer: Dies ist die größte Gruppe an Abfällenwässern aus der Erdölverarbeitung. In diesen Wässern befinden sich hauptsächlich Rohöl, raffinierte Öle, Schmieröle sowie geringe Mengen an organischen Lösungsmitteln und Katalysatoren. Öl im Wasser kommt in Abwässern meist in Form von Oberflächenöl, dispersiertem Öl, emulgiertem Öl und gelöstem Öl vor. Ölhaltiges Abwasser stammt hauptsächlich aus Kondenswasser in Anlagen, Kondenswasser aus Öl und Gas, Waschwasser bei der Entgasung von Ölen sowie Waschwasser zur Reinigung von Geräten. 2 Schwefelhaltige Abwässer stammen hauptsächlich aus den Entwässerungsanlagen in den Verarbeitungseinrichtungen für die raffinierte Ölherstellung, wie z. B. Katalytischer Kracking, Katalytische Pyrolyse, Verzögertes Koksgewinnung, Hydrokracking usw. Dazu gehören die Öl-Wasser-Trenner an der Oberseite der Behälter, die Waschanlagen für gasförmige Kohlenwasserstoffe, die Waschanlagen für flüssige Kohlenwasserstoffe, die Entwässerungsanlagen in den Lagerbehältern für flüssige Kohlenwasserstoffe sowie die Waschanlagen für Benzin. Die Verdrängung ist nicht groß, doch die Konzentration der Schadstoffe ist hoch. Neben großen Mengen an Schwefelwasserstoff, Ammoniak und Stickstoff enthält das Abwasser auch Phenole, ** sowie ölhaltige Verunreinigungen. Zudem hat es einen starken üblen Geruch und ist korrosiv für Ausrüstung. Bei niedrigem pH-Wert zerfallen Sulfide leicht und geben Schwefelwasserstoffgas ab, wodurch die Umwelt verschmutzt wird. Diese Abwässer dürfen nicht direkt in eine zentrale Aufbereitungsanlage eingeleitet werden, sondern müssen zunächst durch Destillation vorausbehandelt werden. 3 Alkalibehaftetes Abwasser stammt aus dem Waschwasser nach der Alkalibehandlung von Diesel, Flugkraftstoff und Benzin in Anlagen wie Normaldruck- und Niedrdruckverfahren sowie Katalytischer Krackung sowie aus dem Waschwasser nach der Alkalibehandlung flüssiger Kohlenwasserstoffe. Im Abwasser sind freie Älkalien, Erdölrückstände sowie geringe Mengen an Phenolen und Schwefel enthalten. 4 Salzhaltiges Abwasser. Hauptsächlich stammt es aus dem Abwasser der Elektroentsalzungs- und Entwässerungstanks für Rohöl sowie aus dem Abwasser bei der Herstellung von Naphthenaten. Diese Abwässer weisen einen hohen Salzgehalt sowie einen hohen Ölgehalt auf und enthalten außerdem weitere Verunreinigungen. Zudem ist die Emulgierung stark ausgeprägt, wodurch eine Behandlung schwierig wird. Abwässer mit Phenolen stammen hauptsächlich aus Anlagen zur Normal- und Vakuumdestillation, katalytischer Krackung, verzögerter Krackung, Elektroreinigung sowie aus anderen entsprechenden Anlagen. Während das Abwasser, das aus dem Öl-Wasser-Trenner an der Spitze des Destillationskolbens der Katalytischen Krackanlage austritt, einen sehr hohen Phenolgehalt aufweist – etwa die Hälfte des gesamten Phenolgehalts im Abwasser, das aus der Raffinerie abgeleitet wird – weisen die Abwässer der übrigen Anlagen einen geringeren Phenolgehalt auf. Allerdings ist ihre Menge größer. Wenn diese Abwässer nicht aufbereitet werden, sind sie äußerst schädlich, können einen weiten Umfang an Verschmutzung verursachen und haben ernsthafte Auswirkungen auf den Menschen, die Landwirtschaft sowie die natürlichen Gewässer. 6. Produktionsabwässer stammen hauptsächlich aus zirkulierendem Wasser, Abwässern aus Kühlsystemen, Abwässern aus Kesseln, Sprühkühlwasser für Öltanks sowie unbelastetem Oberflächenwasser. Diese Art von Abwasser ist nur wenig verschmutzt; der COD-Wert liegt in der Regel unter 60 mg/l, was den Anforderungen der **- oder lokalen Emissionsstandards entspricht. II. Verarbeitungsprozess für petrochemische Abwässer
Raffinerieabwässer enthalten aufgrund von Schmieröl, emulgiertem Öl sowie anderen petroleumhaltigen Stoffen sowie hochkonzentrierten organischen Schadstoffen wie chemischem Sauerstoffbedarf (COD) und Phenolen. Deshalb können sie nicht direkt durch biologische Behandlung aufbereitet werden. Zunächst müssen durch Öltrennung und Schwebstoffentfernung die größte Menge an Schmieröl, Schwebstoffen sowie ein Teil der organischen Verunreinigungen beseitigt werden. Anschließend muss durch biologische Behandlung Ammoniak, Schwefelphosphor sowie BOD und COD entfernt werden, damit die Abwässer den gesetzlichen Vorgaben entsprechen. Drei: Methoden zur Behandlung von petrochemischen Abwässern. Die Technologien zur Aufbereitung von Abwässern in Raffinerien werden je nach Grad der Reinigung in Erstbehandlung, Zweitbehandlung und Drittbehandlung eingeteilt. Zu den Methoden der Erstbehandlung gehören Gitter, Sedimentation, Anpassung des Säure-Basen-Verhältnisses, Emulgierungsabbruch, Ölabscheidung, Schwebetechnik sowie Grobkörnung. Methoden der zweiten Reinigungsstufe sind hauptsächlich biologische Verfahren wie Aktivschlamm, biologische Belüftungstanks, Biopelmentsverfahren, Biofilter, Kontaktoxidation sowie Oxidationsbecken. Zu den Methoden der Tiefenreinigung gehören die Adsorptionsmethode, die chemische Sauerstoffverbrauchsmethode sowie die Membranmethode. Raffinerieabwässer können in der Regel nach einer zweistufigen Aufbereitung den gesetzlichen Emissionsstandards entsprechen; im Inland gibt es nur wenige Unternehmen, die eine dreistufige Aufbereitung anwenden. Nach dem Prinzip der Behandlung lassen sich alle Behandlungsmethoden in drei Kategorien einteilen: physikalische Behandlung, chemische Behandlung und biologisch-chemische Behandlung. 1 Physikalische Behandlung 1 Öltrennbecken – Schwerkraftmethode Das Öltrennbecken ist eine gängige Behandlungsanlage in den Verfahren zur Aufbereitung von Petrochemieabfällen. Die Schwebstoffe werden aufgrund der unterschiedlichen relativen Dichten von Schwebstoffen und Wasser in kochendem Wasser entfernt. Diese Methode kann nur größere Wassertropfen oder Öltropfen entfernen. Als Erstbehandlung ist sie kostengünstig, doch ihre Effizienz ist durchschnittlich. Die am häufigsten im Inland eingesetzten Öltrennbecken sind Strömungsfeld-Öltrennbecken und Schrägplatten-Öltrennbecken. 2. Schwebetechnik: Ihr Prinzip beruht darauf, dass die Blasen im Wasser durch Anhaften an feinen Suspensionspartikeln eine Schwebemasse bilden, die an die Wasseroberfläche steigt und so Schaum oder Trübungen erzeugt, die anschließend entfernt werden können. Es wird häufig zur Trennung von feinen Partikeln verwendet, deren Dichte der des Wassers nahekommt oder geringer ist. Als Erstverarbeitungsschritt in Verfahren zur Mischung kann es effektiv Schmieröl, emulgiertes Öl sowie Suspensionen aus Raffinerieabwässern entfernen. 3. Filtern: Diese Methode eignet sich dazu, kleine Partikel aus Suspensionen mit relativ geringer Konzentration zu entfernen. Bei der Abwasserbehandlung wird das Filtern häufig als Vorbereitungsmaßnahme für Verfahren wie Adsorption, Ionenaustausch und Membrananalyse eingesetzt, sowie als Nachbehandlung nach der biologischen Behandlung. Filterung mit porösen Materialien (1) Sieb, das größere Schwebeteilchen entfernt. Typische Geräte wie Gitter, Siebe und Faserfänger usw. (2) Mikroporöse Filtermaterialien außer für Partikel mit sehr kleiner Korngröße. (3) Geräte, die zur Filtration spezielle Hälfte permeable Membranen als Filtermedium verwenden, wie z. B. Umkehrosmose, Ultrafiltration, Nanofiltration und Elektrodialyse. Filterung mit granularem Material: Dabei werden die Poren zwischen den Filterkörnern genutzt, damit das Wasser durchfließen kann, während die Schwebstoffe zurückgehalten werden. Wird häufig verwendet, um die Trübheit des nach der Behandlung verbleibenden Wassers auf das für die Nutzung erforderliche Niveau zu bringen. 4. Strömungsaustausch und Stripping: Durch das Einleiten eines Trägungsgefälzes in die Abwässer wird eine ausreichende Berührung der beiden Phasen erreicht. Dadurch gelangen die in den Abwässern gelösten Gase sowie leicht flüchtige Stoffe durch den Stoffaustausch zwischen Gas- und Flüssigkeitsphase in die Gasphase – somit werden die Schadstoffe entfernt. Die beiden wichtigsten Schadstoffe in petrochemischen Abwässern, die durch Strömungsaustausch und Gasentnahme entfernt werden müssen, sind H2S und Ammoniak. Sie entstehen hauptsächlich aus den organischen Stickstoff- und Schwefelverbindungen, die bei den Prozessen der Schwefel- und Stickstoffentfernung sowie der Hydrogenisierung zerstört werden. Phenol kann ebenfalls auf diese Weise entfernt werden, doch die Effizienz ist geringer als bei Schwefel und Stickstoff. 2 Chemische Behandlung 1 Chemische Koagulation: Zur Behandlung von Abwässern werden Methoden eingesetzt, mit denen feine Suspensionsstoffe sowie kolloidale Partikel entfernt werden können – Partikel, die durch natürliches Sedimentieren nicht beseitigt werden können. In der Regel werden dabei auch Methoden wie Schwebetechnik und Filtration verwendet. Um die Wirksamkeit der Schwebstoffentfernung zu verbessern, wird im Prozess der Rückfluss-Druckgasverflüssigung ein bestimmter Flockungsmittel in das Abwasser eingefügt. Dadurch werden die schwer absetzbaren kolloidalen Suspensionspartikel oder emulgierten Schadstoffe instabil. Durch gegenseitige Kollisionen sammeln sie sich zusammen, bilden größere Partikel oder Flocken – dadurch können die Schadstoffe leichter absinken oder an die Oberfläche steigen und somit entfernt werden. 2 Elektrolysemethode: In den Elektrolysezellen wird eine bestimmte Spannung an Gleichstrom angelegt. Dadurch fließt das Abwasser durch die Elektrolysezellen. Die Anionen der Elektrolyte im Abwasser bewegen sich dabei zum Anodenbereich. Dort verlieren sie Elektronen und werden dadurch oxidiert ； Kationen bewegen sich zur Kathode und erhalten dort Elektronen, wodurch sie reduziert werden. Durch diese Reaktion werden die verschmutzenden Stoffe in wasserunlösliche Ausfälle umgewandelt oder es entstehen Gase, die aus dem Wasser entweichen, wodurch das Abwasser gereinigt wird. 3. Neutralisierungsmethode: Der pH-Wert in den Bioreaktorsystemen sollte zwischen 6,5 und 8,5 liegen, um die optimale Aktivität der Mikroorganismen zu gewährleisten. Deshalb muss das petrochemische Abwasser, dessen Säure- oder Basenkonzentration über einen bestimmten Wert hinausgeht, vor der Biologischen Behandlung neutralisiert werden. Zu den Neutralisierungsmethoden gehören die Neutralisierung von Säure- und Basenabfällen, die chemische Neutralisierung von sauren Abfällen sowie die Filterneutralisierung von sauren Abfällen. Dabei ist die gegenseitige Neutralisierung von sauren und basischen Abwässern eine einfache und wirtschaftliche Behandlungsmethode. Mit dieser Methode können sowohl saure als auch basische Abwässer gleichzeitig behandelt werden. Allerdings erfordert diese Methode, dass beide Arten von Abwässern während des Produktionsprozesses gleichzeitig vorhanden sind, außerdem wird eine ausreichende Anpassungsfähigkeit benötigt. Die chemische Neutralisierungsmethode eignet sich für verschiedene saure Abwässer und ist gegen Schwankungen in der Wasserqualität sowie im Wasservolumen widerstandsfähig. Am häufigsten wird Kalk verwendet, der überall leicht erhältlich ist und preisgünstig ist. 3 Biologische Behandlung 1 Aktivschlammverfahren Das Ziel des Aktivschlammverfahrens ist es, die in dem Abwasser enthaltenen gelösten und unlösbaren organischen Stoffe zu entfernen. Dabei werden diese organischen Stoffe in feste, flockige Mikroorganismensuspensionen umgewandelt, sodass sie mit Hilfe von Fest-Lösungstrenntechniken getrennt werden können. Die Aktivschlammverfahren umfassen das Strömungsbetriebssystem mit Aktivschlamm, das vollständig gemischte Aktivschlammverfahren, das verzögerte Belüftungssystem sowie das Oxidationsgraben-System. Grundlegender Ablauf der Aktivschlammverfahren: 2-Anoxische-aerobe Biologische Behandlungsmethode. Die anoxisch-aerobe biologische Behandlungsmethode ist eine Abwasserbehandlungsmethode, bei der das anoxische Verfahren mit dem aeroben Verfahren kombiniert wird. Sie ermöglicht es nicht nur, organische Schadstoffe aus dem Abwasser zu entfernen, sondern auch Ammoniak und Stickstoff. Deshalb wird sie häufig eingesetzt. Anoxo-aerobe Bioreaktortechnologie: 3IMBR-A/O-Prozess. Der Ablauf des IMBR-A/O-Prozesses ist folgender: Die anfängliche Abwasserflüssigkeit wird zunächst durch ein Gitter von groben, schwebenden Partikeln befreit und anschließend abgesetzt. Danach wird das Wasser mit Pumpen in den Behälter für die Aufbereitung gefördert. Von dort aus gelangt es über Sedimentationsbecken in den Vorreaktor zur Denitrifizierung (anaerober Reaktor). Es fließt weiter in den aeroben Reaktor-Bereich O (aerobe Zelle), wo unter dem Saugvorgang der Austrittspumpe das Wasser durch Membranfiltration gereinigt wird. Die aerobe Zelle wird dabei kontinuierlich belüftet. 4. Biologische Membranmethode (Biologischer Filter mit Belüftung): Diese Methode beruht hauptsächlich auf der Oxidation und Zersetzung der Mikroorganismen, die an der Biologischen Membran auf den Füllstoffen im Reaktor haften, auf der Adsorption und Bindung durch die Füllstoffe sowie die Biologische Membran, auf der Nahrungskettenbildung entlang der Strömungsrichtung, sowie auf der Denitrifizierung im mikrobiellen Milieu sowie in den anaeroben Bereichen der Biologischen Membran. Es weist eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Stoßbelastungen auf, eine gute Fähigkeit zur Sedimentation von Schlamm, ist in der Lage, Abwässer mit niedriger Konzentration zu behandeln und ist außerdem einfach in der Wartung. Biologische Aufbereitungsanlagen mit Belüftung können kohlenhaltige organische Stoffe entfernen und festes Trübmittel zurückhalten. Je nach Art der Berührung zwischen der Biologiebahn und dem Abwasser lassen sie sich in gefüllte und eingetauchte Typen einteilen. 5 Hydrolytische Vergärung – Biologische Behandlungsmethode: Raffinerieabwässer sind Abwässer mit hohem Organikgehalt. Sie weisen eine schlechte biologische Abbaubarkeit auf. Zudem ist der Raffinerieprozess komplex, wodurch die Qualität des Abwassers oft unbeständig ist. Die Hydrolyse-Aktivierungsverfahren können als Vorbehandlungsverfahren für Raffinerieabfälle eingesetzt werden, um die biologische Abbaubarkeit der Abfälle erheblich zu verbessern und somit eine zuverlässige Grundlage für anschließende aerobe Behandlungsverfahren zu schaffen.