Hidrológiai Közlöny 1989 (69. évfolyam)

5. szám - Kálmán János–Izsáki Zoltán–Kovács László–Grofcsik András–Gruiz Katalin: A ??? oxidáció alkalmazási lehetőségei a szennyvíztechnológiában

269 A nedves oxidáció alkalmazási lehetőségei a szennyvíztechnológiában A szerves anyagok vizes közegben, a levegő oxigénje hatására vegbemenő kémia oxidációja felhasználható a szennyvíztisztításban. Ehhez a gyakorlatban általában 180—300 °C hőmérséklet ós 60—160 bar nyomás szükséges. A tanulmány tárgyalja a hőmérséklet, a nyomás és az oxigénkoncentráció hatását, valamint a termodinamikai vonatkozásokat. A nedves oxidációt leginkább olyan szennyvizek tisztítására célszerű alkalmazni, amelyek szervesanyag-tartalma túl nagy az eleveniszapos kezeléshez, viszont nem elég nagy ahhoz, hogy közvetlenül elégethetők legyenek (10—300 g/l közötti KOI). A mérgező hatás, pl. cianidokat tartalmazó szennyvizek is eredményesen ártalmazlaníthatók. A szennyvíztisztítás során keletkező, esetenként veszélyes anyagokat tartalmazó fölösiszap ártalmatlanítására is felhasználhatjuk a nedves oxidációt. Az eljárás alkalmazható aktív szón regenerálására vizes szuszpenzióban, valamint a biofizikai szennyvízkezelés során keletkező telített aktív szén regenerálására a fölösiszap egyidejű oxidálása mellett. A szerzők gazdaságossági szempontból is összehasonlítják a nedves oxidációs eljárást az égetéses hulladók ártalmatlanító ós az eleveniszapos szennyvíztisztító módszerekkel. nedves oxidáció, fölösiszapkezelés, toxikus szennyvizek tisztítása, biofizikai szennyvíztisztítás, aktív szén regenerálása Kálmán János a vízügyi igazgatóságok vízellátási és csatornázási osztályainak vezetői részére tartott előadás • alapján összeállította Kálmán János*, Izsáki Zoltán*, Kovács László*, Grofcsik András** és Gruiz Katalin*** Kivonat: Kulcsszavak: 1. Bevezetés A nedves oxidációs eljárás alapja az, hogy a vízben oldott vagy szuszpendált szerves anyagok a levegő oxigénjével, vizes fázisban oxidálhatók. Az eljárásnál alkalmazott hőmérséklet általában 180—320 °C, a nyomás 60—160 bar. A magas nyomás a vizes közeg bepárlódásának megakadályozásához szükséges. A nedves oxidációnak a szennyvízkezelésben történő felhasználására Zimmerman (1954) jelentett be először szabadalmaztatott eljárást. Zimmerman később létrehozta a Zimpro (Zimmerman process) Inc. vállalatot az eljárás ipari megvalósítására. A Zimpro Inc. 1958ban létesítette az első ipari méretű nedves oxidációs üzemet Chicagohan (

Zimmerman, 1958). A Zimpro Inc. 1985 végóig összesen 186 nedves oxidációs üzemet épített Észak-Amerikában ós Japánban. Az 1970-es óvek végétől több nyugat-európai cég saját fejlesztéseket kezdeményezett a nedves oxidációs eljárás ipari megvalósítására, így többek között a Ciba—Geigy (Beyrich et al., 1979) a Bayer AG (Braden és SchulzWalz, 1981, 1982) ós a Hoechst AG (Perkow et al., 1980). 2. A nedves oxidációs eljárás ismertetése A nedves oxidáció során a szerves anyagok oxidációja a vizes fázisban megy végbe, a vízben oldott oxigén és a vízben oldott vagy szuszpendált * ós ** Környezetvédelmi Kisszövetkezet 1121 Bp.Költő u. 21. * BME Kémiai Technológia Tanszók 1521 Bp., Budafoki út 8. ** BME Fizikai Kémia Intézet 1521 Bp. EgryJ. u., 12—14. *** BME Mezőgazdasági Kémiai Technológia Tsz., 1521 Bp. Gellért tér 4. szerves vegyületek között. Az oxidáció jóval alacsonyabb hőfokon bekövetkezik mint gázfázisban, viszont a teljes oxidációhoz szükséges reakcióidő (20—40 perc) sokkal hosszabb mint a gázfázisú oxidáció esetén. Az alábbiakban áttekintést adunk a nedves oxidációt befolyásoló főbb paraméterekről. 2.1. Hőmérséklet hatása A nedves oxidációs eljárás legfontosabb paramétere a hőmérséklet. Egy adott vegyület nedves oxidációjához szükséges hőmérséklet a vegyület termodinamikai stabilitásának a függvénye. Az 1. ábrán néhány tiszta anyag, ill. technológiai szennyvíz KOI-jának csökkenését mutatjuk be a hőmérséklet függvényében. Látható, hogy a cukoroldat, ill. a biológiai eredetű vegyületeket (fehérjék, cukrok, zsírok) tartalmazó fölösiszap nedves oxidációja során már 150—200 °C hőmérsékleten 80—90 %-os KOI csökkenés érhető el. Az aktív szén és a kén szuszpenziók hasonló mértékű oxidációjához 250—270 °C hőmérséklet szükséges. A papíripari szulfitos anyalúg nedves oxidációja során nem tapasztalható az előző anyagoknál megfigyelt hőmérsékletküszöb, amelynél a KOI hirtelen csökkenése bekövetkezik. A KOI fokozatos csökkenése az oxidáció során a szulfitos anyalúg különböző komponenseinek különböző hőmérsékleten bekövetkező oxidációjával magyarázható. A legnehezebben oxidálható vegyületek a kis molekulatömegű alifás karbonsavak, aldehidek és ketonok, amelyek a nedves oxidáció intermedier-