Review on formation, treatment and utilization methods of coke oven wastewater

• Autorzy: Kwiecińska A. , Lajnert R. , Bigda R.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2017.24(2)18

Warianty tytułu

PL

Powstawanie, sposoby oczyszczania i metody utylizacji ścieków koksowniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Coke making process results in generation of highly loaded and contaminated stream called coke oven wastewater. Its proper management, treatment and utilization is found to require sophisticated methods and technologies. This wastewater comprises of a mixture of technological aqueous waste streams, which are formed during coke oven gas cleaning and coal-derivatives production, and sanitary wastewater generated at coke oven plant. Due to the composition and specificity of contaminants present in coke oven wastewater (PAHs, phenols, cyanides, thiocyanates, ammonia, etc.), its proper treatment requires the involvement of physical, chemical and biological methods, which may also be proceeded with additional polishing. In dependence on its further use (deposition to environment or sewage system, coke wet quenching loop supply) different types of contaminants are regarded as priority ones and various technological cycles are applied. In the article, a review on worldwide, European and domestic coke production, coke oven wastewater formation, its parameters, applied technologies of treatment and utilization methods is presented. The special focus on the applied treatment techniques, which were found to be the key factor in further stream utilization, was given. Additionally, issues related with nowadays used systems were pointed out.

PL

Proces koksowania wiąże się z powstawaniem silnie zanieczyszczonych strumieni technologicznych, tzw. ścieków koksowniczych. Odpowiednie zagospodarowanie i oczyszczenie strumienia wymaga złożonych metod i technologii. Ścieki koksownicze można zdefiniować jako mieszaninę strumieni wodnych powstających w procesie produkcji koksu i produktów węglopochodnych w trakcie oczyszczania gazu koksowniczego oraz ścieków sanitarnych generowanych na koksowni. Ze względu na skład i specyfikę zanieczyszczeń występujących w ściekach koksowniczych (WWA, fenole, cyjanki, rodanki, amoniak itp.) proces ich oczyszczania stanowi zwykle połączenie metod fizycznych, chemicznych i biologicznych, po których stosuje się dodatkowe doczyszczanie. W zależności od dalszego wykorzystania bądź utylizacji strumienia (odprowadzenie do środowiska lub kanalizacji, zasilanie obiegu mokrego gaszenia koksu) stosowane są zróżnicowane systemy oczyszczania. W niniejszym artykule przedstawiono przegląd informacji związanych ze światową, europejską i krajową produkcją koksu, powstawaniem ścieków koksowniczych, ich parametrami i sposobami oczyszczania i zagospodarowania. Szczególną uwagę poświęcono oczyszczaniu ścieków, jako że stanowi ono o możliwościach dalszego zagospodarowania strumienia. Dodatkowo przedyskutowano problemy występujące na obecnie pracuj ących oczyszczalniach ścieków koksowniczych.

Słowa kluczowe

EN

coke production; coke oven gas cleaning; coke oven wastewater; treatment of coke oven wastewater

PL

produkcja koksu; oczyszczanie gazu koksowniczego; oczyszczanie ścieków koksowniczych; ścieki koksownicze

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 24, nr 2
• Strony: 255--267
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., fot., tab.

Twórcy

autor

Kwiecińska A.

• Institute for Chemical Processing of Coal, Zamkowa 1, 41-803 Zabrze, Poland, phone: [phone]
• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

autor

Lajnert R.

• Institute for Chemical Processing of Coal, Zamkowa 1, 41-803 Zabrze, Poland, phone: [phone]
• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

autor

Bigda R.

• Institute for Chemical Processing of Coal, Zamkowa 1, 41-803 Zabrze, Poland, phone: [phone]
• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

Bibliografia

• [1] Valia HS. Coke production for blast furnace ironmaking. American Iron and Steel Institute. http://www.steel.org/making-steel/how-its-made/processes/processes-info/coke-production-for-blastfurnace-ironmaking.aspx.
• [2] Cavaliere P. editor. Ironmaking and steelmaking. Greenhouse emissions, control and reduction. Springer International Publishing Switzerland. 2016. DOI 10.1007/978-3-319-39529-6.
• [3] Díez MA, Alvarez R, Barriocanal C. Coal for metallurgical coke production: predictions of coke quality and future requirements for cokemaking. Coal Geol.2002; 50:389-412. http://doi.org/10.1016/S0166-5162(02)00123-4.
• [4] Research Report on China’s Coke Industry 2010-2019. Research and Market. http://www.researchandmarkets.com/research/6998gk/research_report.
• [5] Kern W. Coke making technologies. DMT-Group. http://www.dmt-group.com/en/services/engineering/coke-making-technologies.html.
• [6] Metallurgical Coke Market Outlook. CRU. 2015. https://www.crugroup.com/analysis/coal/
• [7] Mysiak K, Jarno M. Aktualna sytuacja na światowym rynku węgla koksowego i koksu. (Analysis of current world coking coal and coke market). Koksownictwo 2016. Materiały konferencyjne. (Conference Materials). http://www.ichpw.pl/wp-content/uploads/2016/10/Sesja-plenarna-3.pdf.
• [8] Tiwari HP, Sharma R, Kumar R, Mishra P, Roy A, Haldar SK. A review of coke making by-products. Coke Chem. 2014;57(12):477-484. DOI: 10.3103/S1068364X14120072.
• [9] Cherdantsev G, Thurner T. The economic future for Russia’s Kuzbass coal mining region. IJOGCT. 2017;16(4); 390-401. DOI: 10.1504/IJOGCT.2017.10008357.
• [10] Burmistrz P, Rozwadowski A, Burmistrz M, Karcz A. Coke dust enhances coke plant wastewater treatment. Chemosphere. 2014;117(1):278-284. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2014.07.025.
• [11] Bai XF, Ding, H, Lian JJ, Ma, D, Yang XY, Sun NX, Xue WL, Chang, YJ. Coal production in China: past, present, and future projections. Int Geology Rev. 2018;60(5-6);535-547. https://doi.org/10.1080/00206814.2017.1301226.
• [12] Słupik, Ł, Fic A., Buliński Z, Nowak A, Kosyrczyk L, Łabojko G. CFD model of the coal carbonization process. Fuel. 2015;150:415-424. DOI: 10.1016/j.fuel.2015.02.044.
• [13] Ghosh A, Chatterjee A. Ironmaking and steelmaking. Theory and Practice. New-Delhi. PHI Learning Private Limited. 2008. ISBN-978-81-203-3289-8.
• [14] Sobolewski A. Inteligentna koksownia spełniająca wymagania najlepszej dostępnej techniki. Podsumowanie projektu. (Intelligent coking plant complies with the best available technique. Project summary). Przem Chem. 2014;93(12):2093-2095. DOI:10.12916/przemchem.2014.2093.
• [15] Saxena VK, Tiwari HP. Coal to Metallurgical Coke, in: Riazi MR, Gupta R, editors. Coal Production and Processing Technology. CRC Press-Taylor Francis Group. 2015;363-382. ISBN: 978-1-4822-5218-7; 978-1-4822-5217-0.
• [16] Bigda R, Sobolewski A, Telenga-Kopyczyńska J, Słowik K. Problems with determination of fugitive emission of polycyclic aromatichydrocarbons from coke oven battery. J Ecol Eng. 2017;18(2):136-149. DOI: 10.12911/22998993/68304.
• [17] Nomura S, Recent developments in cokemaking technologies in Japan. Fuel Processing Technol. 2017;159;1-8. DOI: 10.1016/j.fuproc.2017.01.016.
• [18] Commission Implementing Decision of 28 February 2012 establishing the best available techniques (BAT) conclusions under Directive 2010/75/EU of the European Parliament and of the Council on industrial emissions for iron and steel production (notified under document C(2012) 903)) (2012/135/EU). http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=celex:32012D0135.
• [19] Remis R. Aguado Monsonet MA. Roudier S. Sancho LD. JRC Reference Report. Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Iron and Steel Production. Industrial Emissions Directive 2010/75/EU (Integrated Pollution Prevention and Control). 2013. http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/ BREF/IS_Adopted_03_2012.pdf.
• [20] Razzaq R, Li C, Zhang S. Coke oven gas: Availability, properties, purification, and utilization in China. Fuel. 2013;113:287-299. DOI: 10.1016/j.fuel.2013.05.070.
• [21] Wright K. Coke oven gas treatment. Tar, liquor, ammonia. The coke oven manager’s year book. https://www.researchgate.net/file.PostFileLoader.html?id=538497add039b1 c4408b45fe&assetKey=AS%3A273543999229954%401442229379326.
• [22] Ozyonar F. Karagozogly B. Treatment of pre-treated coke wastewater by electrocoagulation and electrochemical peroxidation processes. Separ Purif Technol. 2015;150:268-277. http://dx.doi.org/10.1016/j.seppur.2015.07.011.
• [23] Maranon E, Vazquez I, Rodriguez J, Castrillon L, Fernandez Y, Lopez H. Treatment of coke wastewater in a sequential batch reactor (SBR) at pilot plant scale. BioresTechnol. 2008;99: 4192-4198. DOI: 10.1016/j.biortech.2007.08.081.
• [24] Xuewen J, Enchao L, Shuguang L, Zhaofu Q, Qian S. Coking wastewater treatment for industrial reuse purpose: combining biological processes with ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis. J Environ Sci. 2013;25(8):1565-1574. DOI: 10.1016/S1001-0742(12)60212-5.
• [25] Chang EE, Hao-Jan H, Pen-Chi C, Mei-Yin C, Jhien-Ju S. The chemical and biological characteristics of coke oven wastewater by ozonation. J Hazard Mater. 2008;156:560-567. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2007.12.106.
• [26] Jian Shen, He Zhao, Hongbin Cao, Yi Zhang, Yongsheng Cehn, Removal of total cyanide in coking wastewater during a coagulation process: Significance of organic polymers. J Environ Sci. 2014;26:231-239. DOI: 10.1016/S1001-0742(13)60512-4.
• [27] Hiao-xue W, Zi-yang Z, Qing-lan F, Xiao-ying Y, Dong-sheng G. The effect of treatment stages on the coking wastewater hazardous compounds and their toxicity. J Hazard Mater. 2012;2398(240):135-141. http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.08.042.
• [28] Wei Z, Wandong L, Yan L, Bingjing L, Weichi Y. Enhanced carbon adsorption treatment for removing cyanide from coking plant effluent. J Hazard Mater. 2010;184: 135-140. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2010.08.015.
• [29] Donghee P, Young MK, Dae SL, Jong MP. Chemical treatment for treating cyanides-containing effluent from biological cokes wastewater treatment processes. Chem Eng J. 2008;143:141-146. DOI: 10.1016/j.cej.2007.12.034.
• [30] Kwiecińska A, Figa J, Stelmach S. The impact of cooling water parameters on the wet-quenched coke quality. Coke Chem. 2015;57(11):425-428. DOI: 10.3103/S1068364X14110052.
• [31] Kwiecińska A, Figa J, Stelmach S. The use of phenolic wastewater in coke production. Polish J Environ Stud. 2016;25(2):465-470. DOI: 10.15244/pjśs/60725.
• [32] Mo HZ, Quan LZ, Xue B, Zheng FY. Adsorption of organic pollutants from coking wastewater by activated coke. Colloids Surfaces: A. Physicochem Eng Aspects. 2010;362:140-146. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2010.04.007
• [33] Kumar R, Pal P. A novel forward osmosis- nanofiltration integrated system for coke oven wastewater reclamation. Chem Eng Res Design. 2015;100:542-553. http://dx.doi.org/10.1016/j.cherd.2015.05.012.
• [34] Vazquez I, Rodriguez-Iglesias J, Maranon E, Castrillon L, Alvarez M. Removal of residual phenols from coke wastewater by adsorption. J Hazard Mater. 2007;147:395-400. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2007.01.019.
• [35] Ghose MK. Complete physico-chemical treatment for coke plants effluents. Water Res. 2002;36:1127-1134. http://doi.org/10.1016/S0043-1354(01)00328-1.