Wykorzystanie procesu ozonowania w oczyszczaniu ścieków koksowniczych

• Autorzy: Kwarciak-Kozłowska A. , Krzywicka A. , Gałwa-Widera M.

Warianty tytułu

EN

The Use of Ozonation Process in Coke Wastewater Treatment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

EN

The paper presents presents the possibility of using the ozonation process in coke wastewater treatment. The wastewater produced during processing of coke was initially pre-treated mechanically in order to remove solid impurities, oils and tar substances. The raw wastewater was characterized by the phenolic odor, brown color and alkaline pH (pH 9.2). The COD value of raw wastewater was 8100 mg/dm3 and the value of BOD was very low (180 mg/dm³). A high concentration of total nitrogen (2420 mg/dm³) and TOC (2240 mg/dm³) was also noted. The study was conducted in three stages. In the first stage, coking wastewater was treated only by ozone, the dose of which varied from 10 mg/dm³ to 40 mg/dm³. The effect of pH during ozonation process was determined on TOC removal efficiency. For all of the pH values (pH = 3.5, pH = 7, pH = 8.5 and pH = 11.5) the TOC removal rate constant was determined. In the second stage, the rate OH radicals generation was accelerated by the addition of hydrogen peroxide to the reactor. The ratio by weight of COD: H₂O2 was 1:2.5, 1:5, 1:10 and 1:20. In the last stage of the study, we attempted to assist the ozonation process with ultrasonic field. The sonication time was 8 minutes and the amplitude was 61.5 μm. It was found that the ozonation process is the most effective at alkaline pH (8.5). The TOC removal efficiency was 34% (1470 mg/dm³) after 60 minutes of ozonation. The best results of oxidation of pollutants measured as COD and TOC removal were observed when the dose of ozone was 30 mg/dm³.The combination of sonication and ozonation has resulted in a reduction of COD and TOC values by 1000 mg/dm³ and 300 mg/dm³, respectively, in comparison to ozonation process alone. It was found that the most effective process in coke wastewater treatment is the combination of ozonation with hydrogen peroxide addition (COD:H₂O₂=1:10). The COD, TOC and BOD value were 54%, 35% and 20% lower, respectively, in comparison to ozonation process conducted alone.

Słowa kluczowe

PL

ścieki koksownicze; ozonowanie; zaawansowane metody utleniania

EN

coke wastewater; ozonation; advanced oxidation process

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: Tom 18, cz. 2
• Strony: 61--73
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Kwarciak-Kozłowska A.

• Politechnika Częstochowska

autor

Krzywicka A.

• Politechnika Częstochowska

autor

Gałwa-Widera M.

• Politechnika Częstochowska

Bibliografia

• 1. Barbusiński, K. (2013). Zaawansowane utlenianie w procesach oczyszczania wybranych ścieków przemysłowych. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.
• 2. Bohdziewicz, J., Mielczarek, K., Kwarciak-Kozłowska, A. (2010). Ciśnieniowe techniki membranowe w oczyszczaniu poprocesowych wód koksowniczych, Membrany i Procesy Membranowe w Ochronie Środowiska, Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk, 65(1), 53-58
• 3. Catalkaya, E.C., Kargi, F. (2007). Color, TOC and AOX removals from pulp mill effluent by advanced oxidation processes: A comparative study. Journal of Hazardous Materials, 139, 244-253
• 4. Chang, E-E., Hsing, Hao-Jan., Chiang, Pen-Chi., Chen, Mei-Yin., Shyng, JhiehYu. (2008). The chemical and biological characteristics of coke-oven wastewater by ozonation. Journal of Hazardous Materials, 156, 560-567
• 5. Ferre-Aracil, J., Valcárcel, Y., Negreira, N., de Alda, M.L., Barceló, D., Cardona, S.C., Navarro-Laboulais, J. (2016). Ozonation of hospital raw wastewaters for cytostatic compounds removal. Kinetic modelling and economic assessment of the process. Science of The Total Environment, 556, 70-79
• 6. Hansen, K.M.S., Spiliotopoulou, A., Chhetri, R.K., Escolà Casas, M., Bester, K., Andersen, H.R. (2016). Ozonation for source treatment of pharmaceuticals in hospital wastewater – Ozone lifetime and required ozone dose. Chemical Engineering Journal, 290, 507-514
• 7. Jeong, J., Yoon, J. (2005). pH effect on OH radical production in photo/ferrioxalate system. Water Research, 39, 2893–2900
• 8. Kim, Y.M., Park, D., Lee, D.S., Jung, K.A., Park, J.M. (2009). Sudden failure of biological nitrogen and carbon removal in the full-scale pre- denitrification process treating cokes wastewater. Bioresource Technology,100, 4340-4347
• 9. Kępa, U. (2012). Kinetyka utleniania cyjanków za pomocą ozonowania, Inżynieria i Ochrona Środowiska, 15(3), 265-275
• 10. Krzywicka, A. (2014a) Wybrane metody pogłębionego utleniania wykorzystujące promieniowanie ultrafioletowe. Dokonania Młodych Naukowców, 2,310-314
• 11. Krzywicka, A. (2014b). Ultradźwięki w oczyszczaniu ścieków, Materiały Konferencyjne, Materiały Konferencyjne Nr 6. Presented at the Innowacje w Procesach Produkcyjnych, Technologicznych i Bezpieczeństwie. XXXVIII Studencka Sesja Naukowa, Częstochowa: Wydawnictwo Wydziału Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów Politechniki Częstochowskiej,80-83
• 12. Kwarciak-Kozłowska, A., Krzywicka, A. (2015a). Effect of ultrasonic field to increase the biodegradability of coke processing wastewater. Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, 17(3), 133-142
• 13. Kwarciak-Kozłowska, A., Krzywicka, A., Gałwa-Widera, M. (2015b), Wspomaganie procesu Fentona polem ultradźwiękowym w oczyszczaniu ścieków koksowniczych. Przemysł Chemiczny, 94, 1527-1529
• 14. Li, Y.M., Gu, G.W., Zhao, J.F., Yu, H.Q., Qiu, Y.L., Peng, Y.Z. (2003). Treatment of coke-plant wastewater by biofilm systems for removal of organic compounds and nitrogen. Chemosphere, 52, 997-1005
• 15. Liu, Y., Jiang, J., Ma, J., Yang, Y., Luo, C., Huangfu, X., Guo, Z. (2015). Role of the propagation reactions on the hydroxyl radical formation in ozonation and peroxone (ozone/hydrogen peroxide) processes. Water Research, 68, 750-758.
• 16. Mielczarek, K., Bohdziewicz, J., Kwarciak-Kozłowska, A. (2009). Membrany polisulfonowe w oczyszczaniu ścieków koksowniczych. Proceedings of ECOpole, 3 (1), 185-190.
• 17. Rice, R.G. (1997). Application of Ozone for Industrial Wastewater Treatment – a Review. Ozone Science and Engeenering, International Ozone Association, USA, 477-515
• 18. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2014 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego (Dz.U. 2014 poz. 1800.)
• 19. Suslick, K.S. (1989). The chemical effects of ultrasound. Scientific American, 2, 80-86.
• 20. Xu, X., Shi, H., Wang, D. (2005). Ozonation with ultrasonic enhancement of pnitrophenol wastewater. J Zhejiang Univ Sci B 6, 319-323
• 21. Zarzycki, R. (2002). Zaawansowane technik utleniania w ochronie środowiska. Łódź: Wydawnictwo PAN.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.