199096. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tömény és/vagy toxikus ipari szennyvizek kezelésére
1 HU 199096 B 2 A találmány tárgya eljárás tömény és/vagy toxikus ipari szennyvizek kezelésére 200...- 300 °C hőmérséklet - és 50... 140 bar nyomástartományban végzett nedves oxidáció útján. Az iparban gyakran keletkeznek olyan szennyvizek is, amelyek viszonylag nagy koncentrációban (KOI = 300-300000 mg/1) tartalmaznak különféle oldott (esetleg diszpergált) szerves anyagokat. E szennyvizek nagy koncentrációjuk és mérgező hatásuk miatt a környezetre különösen károsak, ugyanakkor közvetlenül nem tisztithatók az oldott szervesanyag-tartalom eltávolítására szokásosan használt biológiai (eleveniszapos, csepegtetőtestes, merülőtárcsás stb.) módszerekkel. A szennyvizek égetéssel ártalmatlanítása pedig a nagy viz- és kis éghetőtartalom miatt nem lehetséges. Tömény és toxikus ipari szennyvizek kezelésére az ismert módszerek közül a nagymértékű higilás utáni biológiai tisztítás és a nedves oxidáció jöhet számításba, a gyakorlatban alkalmazásukat azonban e módszerek különböző hiányosságai gátolják. Az elsőnek említett módszernél hátrányos, hogy olyan mértékű higitást (100-1000-szeres) igényel, amelynek egyfelől vízszükséglete jelentős, másfelől a hígított szennyvíz tisztításához nagykapacitású biológiai tisztító létesítése és üzemeltetése szükséges. A vízben oldott vagy szuszpendált szerves anyagok levegővel vagy oxigéntartalmú gázokkal végzett oxidációja, az ún. nedves oxidáció önmagában ismert olyan eljárás, amelynek alkalmazásával a szennyvizek szei'vesanyag-tartalmát szén-dioxiddá és vízzé oxidálják. A reakcióhoz viszonylag nagy nyomás és magas hőmérséklet (140...200 bar és 300...350 °C) szükséges, és pl. cellulózgyári szulfit8zennylúgok és szennyvíziszapok kezeléséhez még ilyen reakciókörülmények között használt nedves oxidáció foka még 300 °C-on is csupán csak 90-95%. [Randolf R.: Wasser -wirtBchaft-Wassertechnik 18, 342 (1968)]. Toxikus és tömény ipari szennyvizek kezeléséhez a klasszikus nedves oxidációt az említett reakciókörülmények miatti magas üzemeltetési költségek mellett nem alkalmazzák. Ismeretessé váltak megoldások a hagyományos nedves oxidációs eljárás különböző irányú továbbfejlesztésére. Így pl. a 22 47 841 Bz. DE és 1 453 59 sz. GB szabadalmi publikációkból ismert olyan eljárás, amelynek lényege, hogy a nedves oxidációs eljárást intenzív keverés közben végzik. A keverés hatására a reakciósebesség megnövekszik, és már enyhébb reakciókörülmények mellett (alacsonyabb hőmérsékleten és kisebb nyomáson) is hasonló konverziófok érhető el, mint a hagyományos nedves eljárásnál. Az 1 555176 és 1 543337 sz. GB szabadalmi dokumentumok a hagyományos eljárás olyan módosított változatát Írják le, ahol a nedves oxidációt a hagyományos eljáráshoz viszonyítva kisebb nyomáson lehet végezni, miáltal a nyomásálló berendezések beruházási költségei csökkenthetők. Mivel a kisebb nyomás miatt nagyobb az elpárolgó viz mennyisége (amely hőenergiát visz el a rendszerből), ezen eljáráshoz különböző energiaviszszanyeró berendezések is szükségesek, amelyek segítségével a kisebb nyomás miatt eltávozó energia legalább bizonyos hányada visszavezethető a rendszerbe. Végül a 4 000 068 és 4 124 505 sz US szabadalmi leírások az alapeljárásként ismert nedves oxidáció olyan módosításait Írják le, amelyeknél a reakció sebességét különböző katalizátorok segítségével gyorsító értelemben befolyásolják. A hagyományos nedves oxidációs eljárásnál és a fentebb felsorolt összes többi továbbfejlesztett eljárás esetében egyaránt rendre arra törekedtek, hogy a szennyvizek szervesanyag-tartalmát az elérhető legnagyobb hatásfokkal (konverziófokkal) szén-dioxiddá és vízzé oxidálják, és ezáltal a reakció végtermékeként nagyon kis szennyezettségű tisztított vizet nyerjenek. Jóllehet régebb óra ismert az is, hogy a nedves oxidáció során a szerves anyagok nem egylépésben oxidálódnak 6zén-dioxiddá és vízzé, hanem az oxidáció több lépésben, több intermedier reakciótermék közbenső keletkezésén keresztül megy végbe, mind ez ideig fel sem merült szakmai körökben az intermedier ill. megmaradó szerves anyagok toxicitásváltozásának kérdése. Találmányunk célját toxikus és/vagy tömény ipari szennyvizek kezelésére szolgáló olyan eljárás kialakítása képezi, amely viszonylag enyhe reakciókörülmények mellett végzett nedves oxidációval és adott esetben biológiai, különösen eleveniszapos szennyvíztisztítással kombinálva végtermékként igen gazdaságosan a környezetbe elereszthető, nem mérgező, megfelelően tisztított vizet eredményez. A találmány alapját annak felismerése képezi, hogy a nedves oxidáció intermedierjeit egy bizonyos konverziófok után a kiindulási szerves vegyületek típusától függetlenül mindig ugyanannak a vegyületcsoportnak a tagjai, konkréten kis molekulatömegü részlegesen oxidált nyílt szénláncú szerves vegyületek, pl. aldehidek, ketonok, szerves savak képezik. Kísérleti munkánk során számos toxicitásvizsgálati teszt (daphnia teszt, halteszt, stb.) alapján bebizonyosodott, hogy ezek az intermedier reakciótermékek teljesen ártalmatlanok és biológiailag jól lebonthatók. Az intermedier reakciótermékek biológiai lebonthatóságát laboratóriumi félüzemi biológiai szennyvíztisztító berendezésben demonstráltuk. A fentiek értelmében a kitűzött célt olyan tárgyi eljárás kialakításával és alkalmazásával érjük el, amelynek lényege, hogy a kiindulási szennyvízben lévő Bzerves vegyületek nedves oxidációját a találmány sze-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
