176565. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés folyadék széndioxiddal történő kezelésére, főként lúgos szennyvíz semelegesítésére
3 176565 4 semlegesítésénél fellépő felmelegedés, amelynek alapja a felszabaduló entalpia. A fent elmondottakból látható, hogy a lúgos szennyvizek semlegesítése C02-dal technológiailag egyszerűbben, környezetvédelmi szempontból előnyösebben oldható meg, mint erős savakkal, például kénsavval. A széndioxidos semlegesítési módszerek kifejlesztése csak néhány éve vette kezdetét. A „Chemische Anlagen, Verfahren” című folyóirat 1973.6. száma a 116—117. oldalakon közöl ismertetést olyan, kisebb szennyvízmenynyiségek semlegesítésére alkalmas berendezésről, amely szennyvízgyűjtő tartályból, átemelő és keverő szivattyúból, átbuborékoltató reaktorokból, valamint mérő és szabályozó készülékekből áll. A reaktor nagyságától függően különféle teljesítményű berendezések építhetők. A lúgos szennyvizet lúgszivattyúval a reaktorba szivatytyúzzák, s amikor az megtelt, megindítják a keringtető szivattyút, és beállítják a pH-mérő elektródokat. A szabályozó önműködően összehasonlítja a mért pH értéket a kívánt pH-értékkel és szabályozza a C02 gáz hozzávezetést, amelyet az injektor porlasztóban a szennyvízzel előkevemek, s amely azután homogénen eloszlik az egész tartályban. A keringető szivattyú aránylag nagy folyadékmennyiséget visz körfolyamatba és így jó abszorpciót biztosít. Az elvezető csőben a víz pH-értékét ellenőrzik, és regisztrálják. Az a szennyvíz, amelynek a pH-értéke meghaladja a kívánt értéket, visszakerül a gyűjtő tartályba. E megoldás hátránya, hogy csak mennyiségi szabályozással tud dolgozni, s racionálisan csak kisebb szennyvízmennyiséget képes semlegesíteni. Egy újabban kifejlesztett semlegesítő berendezéssel a C02 gáz mennyiségi szabályozását igyekeznek kiküszöbölni. E berendezés szennyvízgyűjtő tartályból, átemelő szivattyúból, egy vagy több fúvókát tartalmazó reaktorból, valamint a szükséges mérő- és regisztrálókészülékekből áll. A keletkező szennyvizet lúgtartályba gyűjtik, és onnan szivattyúval a fúvókába vezetik. A fúvóka két fázisban dolgozik: a szennyvíznek folyékony fázisban, a széndioxidnak pedig gázfázisban. A fúvóka szerkezeti felépítése nagyfokú porlasztást biztosít, így a C02 részére nagy abszorpciós felület áll rendelkezésre. A kémiai reakció — a semlegesítés — a reaktorban következik be. A nagyfokú porleválasztásnak köszönhetően a pH-értéket — például a kiindulási 13,5-ről 8,5-re különösebb nehézség nélkül tudják csökkenteni. A semlegesítés egyszeri átfolyás során rövid útszakaszon következik be, visszaforgatásra nincs szükség. Egyenletes kiindulási pH-értékkel rendelkező szennyvizeknél elegendő a C02 nyomását szabályozni, erősen ingadozó kezdeti pH-értékeknél azonban elkerülhetetlen a C02 mennyiségének (átfolyásának) bonyolult szabályozása, vagyis szabályozástechnikai megoldása szükségszerűen eltér a teljesen elkevert reaktorokétól. Itt ugyanis közvetlenül a pH-szabályozó utasítására konkrét víztömeghez konkrét C02 mennyiséget kell adagolni, amihez külön gázadagoló szerkezet kell. A bonyolult szerkezet ellenére a pH-visszajelzések mindig késleltetettek, aminek hátránya, hogy mindig van egy víz-rész, amelynek pH-értéke eltér a megkívánttól. Ezen túlmenően hátrányos tényező, hogy a szennyvíz porlasztására eltömődésre kényes fúvókát kell alkalmazni, mert ez az üzemelés biztonságának rovására megy. A találmány feladata, hogy olyan eljárást és berendezést szolgáltasson folyadék széndioxiddal történő kezelésére, különösen lúgos szennyvizek semlegesítésére, amelynél a semlegesítő vegyszer C02, annak bonyolult mennyiségi szabályozására nincs szükség, s amely berendezés üzemeltetéséhez eltömődésre kényes porlasztófúvókákra nincs szükség. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a semlegesítés folyamatában a C02 abszorpciójának van meghatározó szerepe, ugyanis a semlegesítő reaktort tulajdonképpen egy pH-ról szabályozott C02-abszorbernek lehet tekinteni, ennek megfelelően maximális anyagátadási felületet kell létrehozni, ezt azonban nem porlasztással, hanem a C02 gáznak a szennyvízbe diszpergálásával kell megoldani, amivel mind szabályozástechnikai, mind üzembiztonsági szempontból optimális eredményt lehet elérni. E felismerés alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan eljárás segítségével oldottuk meg, amelynél széndioxid-gázt az atmoszferikust meghaladó nyomású széndioxidgáz-páma alatt tartott folyadékba ebből a gázpámából a kezelt folyadék pH-értékének függvényében szabályozott mennyiségben diszpergálással bekeverünk, és a diszpergált széndioxidgázt és a folyadékot együttesen a kezelés időtartama alatt célszerűen forgatagszerű áramlásban tartjuk, mimellett a folyadékszint felett a túlnyomású gázpárnát a folyadékszintről vezérelt gázbetáplálással tartjuk fenn. Az eljárás foganatosítására szolgáló berendezésnek zárt, nyomásálló tartályként kiképzett reaktora, abba a kezelendő folyadékot betápláló vezetéke, a kezelt folyadékot a reaktorból elvezető vezetéke, a kezelt folyadék pH-ját érzékelő szerve, valamint a széndioxidot a folyadékba tápláló szerkezete van. A berendezésre az jellemző, hogy a reaktornak folyadéktere és azzal a folyadékfelszín mentén érintkezésben álló, az atmoszferikust meghaladó nyomású gázpárnát alkotó széndioxidgázt tartalmazó gáztere van, a gázbetápláló szerkezetet legalább egy, a reaktor vízterében elhelyezkedő, kilépőnyílással rendelkező ciklontestet tartalmazó hidraulikus gázdiszpergátor alkotja, amelybe a kilépőnyílás tartományában végződő, a gáztérből kiinduló, a széndioxidgáznak a reaktor folyadékterébe juttatására szolgáló szívócső, valamint a kilépőnyílás felett szivattyúval kapcsolatban álló folyadékbevezető cső torkollik, mimellett a pH-érzékelő szerve, előnyösen pH- elektród vezérlőegységen keresztül a szívócsőbe iktatott, a gázpárnából a gázdiszpergátorba a kilépő folyadék pH-értékének függvényében szabályozott mennyiségben gázt bocsátó szabályozószeleppel vagy hasonlóval van összekötve, s a gáztérben a gázbevezető csőhöz kapcsolt, lényegében állandó nyomású gázpárnát biztosító, a folyadékszintről vezérelt szabályozó szelep vagy hasonló van beépítve. A találmányunkhoz fűződő előnyös hatások a következők: . a széndioxid gáz formában történő folyadékba diszpergálásával, és a folyadékkal együttesen forgatagszerű áramoltatásával nagy anyagátadási felületek biztosíthatók, miáltal a semlegesítés vagy karbonizálás igen gyorsan végbemegy, és ehhez kistérfogatú berendezésre van szükség. Mivel az anyagátadási, érintkezési felület változtatásával tetszőleges pH-, illetve mennyiségi ingadozást tudunk követni, egyetlen lépésben, egyszerű, mágnesszelepként kiképzett szabályozószelep igénybevételével tudjuk megoldani például a szennyvíz semlegesítését, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
