FI94619C - Menetelmä kattilakiven poistamiseksi jätelietteen käsittelyssä käytettävän putkireaktorin pinnoilta - Google Patents

Description

x 94619

Menetelmä kattilakiven poistamiseksi jätelietteen käsittelyssä käytettävän putkireaktorin pinnoilta Tämä keksintö koskee menetelmää kattilakiveä tai 5 orgaanista materiaalia sisältävän jäännöksen poistamiseksi jätelietteen käsittelyssä käytettävän oleellisesti pystysuoran putkireaktorilaitteen pinnoilta, mukaan lukien lasku- ja nousuputkiseinämät, jotka ovat kosketuksessa laitteessa käsiteltävän jätevesivirran vesifaasin 10 kanssa. Tässä käsiteltävä menetelmä mahdollistaa sekä järjestelmän täydellisen että osittaisen pesun.

Äskettäin on kehitetty uusia pystyputki-märkähape-tusreaktiojärjestelmiä erilaisten orgaanisten materiaalien käsittelemiseksi vesifaasissa. Märkähapetusmenetel-15 mässä monimutkaisia orgaanisia materiaaleja vesifaasissa muutetaan vedeksi, hiilidioksidiksi, laimeiksi orgaanisiksi hapoiksi sekä pieneksi määräksi steriiliä inerttiä tuhkaa.

Kemiallinen reaktio tapahtuu ryhmässä pystysuoria, 20 samankeskisiä putkia, jotka ulottuvat alaspäin maaperään 900-1800 metrin syvyyteen. Käsiteltävä neste pumpataan yhteen rengasmaiseen syöttöaukkoon, so laskuputkeen, jonka vierekkäiset samankeskiset putket muodostavat, muiden reaktanttien kanssa kemiallista reaktiota varten, jolloin • 25 nestekorkeus muodostaa paineen, ja lämpöä syötetään reak tion edistämiseksi. Lämpötila ja paine ovat suurimmillaan putkien alaosissa, joissa reaktio tapahtuu. Reaktion jälkeen neste jatkaa jatkuvaa virtausta ylöspäin toisen rengasmaisen aukon lävitse, so nousuputkeen, jossa jätevettä 30 voidaan käsitellä edelleen. Eräs esimerkki kemiallisesta . reaktiosta on kunnallisen jäteveden käsittelylietteen märkähapetus. Happea tai ilmaa lisätään kunnallisen jäteveden käsittelylietteen tulovirtaan, mikä liete märkäha-petetaan veden, hiilidioksidin, laimeiden orgaanisten 35 happojen ja inertin tuhkan muodostamiseksi.

2 · 94619

Putkia esikuumennetaan ja lämpötilaa säädetään lämmönvaihtojärjestelmän avulla, kuten on kuvattu US-patenttijulkaisussa nro 4 272 383.

Syy näiden pystysuuntaisten putkireaktiojärjestel-5 mien kaupalliseen menestykseen on niiden energiahyötysuh-de, mikä saavutetaan käyttämällä painovoiman ja termodynamiikan luonnollisia periaatteita reaktion ylläpitoon tarvittavan lämmön ja paineen muodostamiseksi.

Nestemäisten jätevirtojen märkähapetus tapahtuu 10 vesifaasissa, kun riittävästi happea, lämpöä ja painetta on läsnä järjestelmässä. Märkähapetusreaktio on eksoterminen reaktio, joka pystyy autogeeniseen toimintaan, jos pystysuuntaisten putkien alaosa tai reaktiotila esikuumennetaan asianmukaiseen lämpötilaan jätevesivirran ha-15 pettämistä varten, tavallisesti välille 149-316°C.

Tämän järjestelmän tehokkuus voidaan havaita myös siitä, että jätevesivirtaa pumppaavien pumppujen tarvitsee olla vain riittävän tehokkaita seinien kitkan ja mahdollisen paine-eron ylittämiseksi tulo- ja poistoputkien 20 välillä. Pystysuorat putket on suunniteltu antamaan nestemäiselle jätevesivirralle riittävä viipymisaika reaktiotilassa hapetusreaktioiden saattamiseksi loppuun. Suositeltavassa järjestelyssä nestemäisen jätevesivirran tulo- ja poistovirtaustiet erottaa toisistaan yksi putki, • 25 joka muodostaa erittäin tehokkaan vastavirtaan tapahtuvan lämmönvaihdon saapuvan ja poistuvan virtauksen välille, jolloin saapuva virtaus ottaa lämpöä poistuvasta virtauksesta, kun saapuva neste virtaa kohti reaktiotilaa.

Järjestelmän erikoisen hyvän tehokkuuden säilyttä-30 miseksi on ensiarvoisen tärkeää, että putkien seinät py-*. syvät oleellisesti puhtaina epäorgaanisesta kattilakives- tä eikä myöskään muuta kerääntymistä tai tukkeutumista esiinny. Kattilakiven kasaantuminen putkien seinille suurentaa seinäkitkaa ja pienentää käytettävissä olevaa 35 poikkipinta-alaa, jonka lävitse nestemäisen jätevirtauk- 3 94619 sen täytyy virrata, mikä suurentaa nestemäistä jätevesi-virtaa kierrättävien pumppujen kuormitusta.

Kattilakiven kerääntyminen pystysuorien putkien seinille pienentää myös vastavirtaan tapahtuvan lämmön-5 vaihdon hyötysuhdetta saapuvan ja poistuvan nesteen välillä nämä kaksi virtausta erottavien putkien seinien lävitse. Samoin kattilakiven kerääntyminen lämmönvaihto-nesteen vieressä olevan putken seinälle alentaa reaktio-tilan esilämmityksen tehokkuutta.

10 Eräs epäkohta, johon esillä oleva keksintö liit tyy, on epäorgaanisten kattilakivikerrostumien kerääntyminen putkipinnoille ja laskuputken tukkeutuminen orgaanisella materiaalilla. Kattilakivi on osaksi kovaa anhyd-riittikattilakiveä, joka muodostuu kalsiumsulfaatista 15 (CaS04). Märkähapetuskäsittelylaitteen ympäristössä ta pahtuu voimakkaita pyrolyysi-, hydrolyysi- ja hapetus-reaktioita. Tässä ympäristössä kalsiumsulfaatin liukene-vuuden heikkeneminen aiheuttaa kalsiumsulfaatin saostu-misen ja anhydriittikattilakiven muodostumisen kuumimmil-20 le putkiseinille. Kalsiumsulfaatin ja muiden aineiden suhteen, joissa tapahtuu liukoisuuden heikkenemistä, kun liuoksen lämpötila nousee, liukoisuus pienenee. Täten reaktiotilassa, jossa lämpötila on noin 260-316°C, määrätty määrä kalsiumsulfaattia saostuu liuoksesta.

• 25 Kovan anhydriittikattilakiven muodostuminen veden- tislauslaitteissa on kauan ollut vaikeutena ja vaatii se ajoittaisia tislauslaitteen keittoja deionisoidulla vedellä. Tämä menettely ei ole sopiva käytettäväksi märkä-hapetuskäsittelylaitteessa kattilakiven kasaantumisen 30 vuoksi aineista, joiden liukoisuus heikkenee erittäin . korkeissa lämpötiloissa, joita esiintyy reaktiotilassa, • « joka käsittää pystysuuntaisten putkien ne osuudet, joiden syvyys on suurempi kuin 900 metriä.

Mineraalihappotyyppiset kattilakiven poistoaineet, 35 joita nykyisin suositellaan konepuhdistukseen, ovat ver- • · 94619 rattain tehottomia anhydriitti- tai silikaattikattilaki-ven suhteen ja käytettäessä yksinään eivät anna tarvittavaa kattilakiven poistovaikutusta. Alkaliset puhdistusaineet ovat tehottomia mineraalikarbonaattien suhteen, 5 jotka myös muodostavat komponentin kattilakiven kasaantumissa märkähapetuskäsittelylaitteessa. Muita kaupallisesti saatavia kattilakiven poistoaineita on kokeiltu kattilakiven kerääntymien poistamiseksi märkähapetuskäsittely-laitteessa, kuitenkin ne ovat alttiita hajaantumiselle 10 reaktiotilan korkeissa lämpötiloissa tai ne ovat erittäin syövyttäviä, mikä voi lyhentää märkähapetuskäsittelylait-teen käyttökelpoista elinikää.

Toinen epäkohta johon esillä oleva keksintö liittyy, on orgaanisen ja epäorgaanisen kattilakiven muodos-15 tuminen ja siitä seuraava tukkeutuminen reaktioastian yläosassa laskuputkessa. Tukkeutumien muodostuminen tällä alueella suurentaa voimakkaasti paine-eroa reaktioastian ylitse, mikä vaatii puhdistuksen ennenkuin käsittelyä voidaan tehokkaasti jatkaa.

20 Keksintö koskee menetelmää kattilakiveä tai orgaa nista materiaalia sisältävän jäännöksen poistamiseksi jä-telietteen käsittelyssä käytettävän oleellisesti pystysuoran putkireaktiolaitteen pinnoilta, jossa laitteessa on useita samankeskisiä putkia, jotka ulottuvat oleelli-25 sesti pystysuoraan alaspäin maaperään ja joissa jätevirta saapuu laitteeseen tulovirtauksena ja poistuu laitteesta poistovirtauksena siten, että jätevirralle tapahtuu kemiallinen reaktio, kun se altistetaan paineille ja lämpötiloille, jotka kasvavat juoksevan jätevirran syvyyden mu-30 kaan putkissa ja jotka myös johtavat jäännöksen keräänty-: miseen putkien seinämille. Menetelmälle on tunnusomaista, että (a) jätevirtauksen tulovirtaus oleellisesti pystysuoraan putkireaktiolaitteeseen keskeytetään; 35 (b) vesipitoista natriumhydroksidi- tai kaliumhyd- roksidiliuosta saatetaan virtaamaan putkireaktiolaitteen • ' 94619 läpi kattilakivikerroksen muuttamiseksi happoon liukenevaksi kerrokseksi; (c) vesipitoinen typpihappoliuos saatetaan virtaamaan putkireaktiolaitteen läpi happoon liukenevan kerrok- 5 sen liuottamiseksi; ja (d) jätevirtauksen tulovirtaus oleellisesti pystysuoraan putkireaktiolaitteeseen käynnistetään uudelleen.

Menetelmä kattilakiven kasaantumien poistamiseksi tämän keksinnön mukaisesti soveltuu erikoisen hyvin käy-10 tettäväksi pystysuoran putken muodostamassa märkähapetus- käsittelylaitteessa. Menetelmän mukaan joko nousuputkeen tai laskuputkeen syötetään peräkkäin vesipitoisen typpi-happoliuoksen, natrium- tai kaliumhydroksidiliuoksen ja veden erilaisia yhdistelmiä virtaustiehen, jossa neste-15 mäistä jätevesivirtaa käsitellään, keskeytysten aikana jätevesivirran käsittelyssä.

Anhydriittikattilakiven poisto suoritetaan pumppaamalla ensin hydroksidiliuosta laitteen normaalin vir-taustien lävitse virtausnopeudella, joka on riittävä sal-20 limaan hydroksidiliuoksen muuttaa anhydriitti (CaS04) kalsiumhydroksidiksi (Ca(0H)2) ja kattilakivisaostumien kompleksisten silikaattiosuuksien liuottamiseksi. Hydrok-sidiliuos poistetaan laitteesta ja typpihappoliuosta syötetään sitten laitteeseen kalsiumhydroksidin (Ca(0H)2) ja 25 mahdollisten mineraalikarbonaatteja olevien kattilakivi saostumien liuottamiseksi laitteessa.

Tämä esillä olevan keksinnön mukainen yllättävän tehokas kattilakiven poisto perustuu osaksi hydroksidiliuoksen tehokkuuden paranemiseen, kun se kuumennetaan ja 30 altistetaan pystysuuntaisen putken muodostaman märkähape- : tuskäsittelylaitteen reaktiotilassa vallitseviin lämpöti loihin ja paineisiin. Anhydriittikattilakivi muuttuu tehokkaasti kalsiumhydroksidiksi (Ca(0H)2) kuuman hydroksidiliuoksen vaikutuksesta. Samoin typpihappoliuoksen vai-35 kutus kalsiumhydroksidiin ja mineraalikarbonaatteihin te- « 6 94619 hostuu typpihappoliuokseen vaikuttavan lämmön ja paineen vaikutuksesta.

Esillä olevan keksinnön mukaiseen menetelmään voi sisältyä myös vesihuuhtelu peräkkäisten vaiheiden välillä 5 happoliuoksen neutraloitumisen minimoimiseksi hydroksidi-liuoksen vaikutuksesta ja päinvastoin. Myös vesihuuhtelun käyttö ennen ensimmäisen kattilakiven poistovaiheen suorittamista ja viimeisen kattilakiven poistovaiheen suorittamisen jälkeen minimoi vuorovaikutuksen normaalin 10 nestekäsittelyn kanssa ja sallii typpihappo- ja hydroksi-diliuosten käytön haluttaessa uudelleen.

Erilaisia kierrätys- ja peräkkäiskäsittelytapoja käytetään esillä olevan keksinnön mukaisessa kattilakiven poistomenetelmässä. Hydroksidi, typpihappo tai vesi voi-15 daan johtaa alaspäin laskuputken lävitse tai ylöspäin nousuputken lävitse pintasäiliöön tai kattilakiven muodostavat materiaalit voidaan johtaa alaspäin nousuputken ja ylöspäin laskuputken kautta pintasäiliöön. Vaihtoehtoisesti liuosten virtaussuunnat voidaan kääntää tai 20 kierrättää niitä jatkuvasti laskuputken ja nousuputken muodostaman silmukan lävitse. Täten esillä olevassa keksinnössä sovelletaan menetelmää, jolloin kattilakiveä poistava liuos johdetaan alaspäin joko nousuputken tai laskuputken kautta, kattilakiven poistoliuos johdetaan 25 ylöspäin joko laskuputken tai nousuputken kautta ja virtaus käännetään sitten tai kattilakiven poistoliuosta kierrätetään jatkuvasti laskuputken ja nousuputken muodostaman silmukan lävitse.

Esillä olevassa keksinnössä käytettävä happo on 30 edullisesti vahva typpihappo.

; Laimean hydroksidiliuoksen, jonka väkevyys on li kimain 10 %, on havaittu poistavan tehokkaasti orgaanista likaa kuten rasvaa, hiuksia, paperia jne, käytettynä pai-kallispesussa laskuputkessa pinnan ja noin 300-900 metrin 35 etäisyyden välissä alas reaktioastiaan. Tämän menettelyn • ♦ 7 94619 etuna on halpa ja verrattain nopea tapa poistaa orgaaninen lika sieltä, missä tukkeutuminen tyypillisesti esiintyy, jolloin minimoidaan keskeytysaika painehäviön vaikutuksesta reaktioastian ylitse.

5 Tämän keksinnön muut edut ja arvokkaat ominaisuu det ilmenevät tarkemmin suositeltavien toteutusten seu-raavasta kuvauksesta, mukaanliitetyistä patenttivaatimuksista ja seuraavasta keksinnön suositeltavasta menetelmästä .

10 Pystysuoraa putkireaktorilaitetta, johon esillä olevaa menetelmää sovelletaan, voidaan käyttää käsittelemään jätevesivirtoja saatuina kunnallisista jätelietteis-tä, selluloosan ja paperin valmistuksesta, teollisista ja petrokemiallisista jätelaitoksista ja muita vastaavia.

15 Vaikka eri nestemäisillä jätevirroilla on erilaiset vaatimukset tarvittavan jatkokäsittelyn suhteen, vaadittavan hapetusreaktion asteen suhteen ja taipumusten suhteen muodostaa erityyppisiä kattilakivikasaumia, näiden neste-käsittelyjärjestelmien yhteinen vaikeus on anhydriitti-20 kattilakiven muodostuminen pystysuoran putkireaktiolait- teen kuumille metallipinnoille. Kunnallisista jäteveden käsittelylaitoksista saatu nestemäinen jätevirta on vesi-liuos, joka sisältää kalsiumin, piin ja mineraalikarbo-naattien eri ioneja. Kalsium- ja sulfaatti-ionien läsnä-25 olo nestemäisessä jätevirrassa aiheuttaa anhydriittikat- tilakiven muodostumisen korkeissa lämpötiloissa, joita esiintyy nesteen käsittelylaitteen reaktiotilassa. Anhyd-riitillä (CaS04) on ominaisuus liukoisuuden heikkenemiseen, jos 260-316°C lämpötiloja esiintyy reaktiotilassa, 30 jopa pieniä määriä kalsiumsulfaattia (CaS04) saostuu : liuoksesta ja muodostaa kovaa anhydriittikattilakiveä kuumille metallipinnoille.

Menetelmän tutkimukset, jotka ovat tehokkaita ja hyödyllisiä nesteen käsittelylaitoksen toimintaa varten, 35 osoittavat, että järjestelmän toimintaan käytetty ener- • · 94619 8 gia ja huoltokustannukset täytyy pitää mahdollisimman pieninä. Aika, joka vaaditaan järjestelmän osien puhdistamiseksi kattilakivestä, täytyy minimoida. Myöskään materiaali, jota käytetään kattilakiven poistamiseen, ei 5 saa aiheuttaa nesteenkäsittelylaitteen putkien liiallista syöpymistä. Myöskään järjestelmän poistovirtaan ei saa sisältyä mahdollisesti myrkyllisiä tai muuten epäsuotavia kemiallisia aineosia, jotka voisivat aiheuttaa hankaluuksia ja vaatia lisäkäsittelyvaiheita.

10 Poistettavan kattilakivityypin luonteen ja edellä esitettyjen menetelmätarkastelujen mukaan esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä epäorgaanisen ja orgaanisen kattilakiven poistamiseksi käsittelylaitteesta käsittää vaiheet saapuvan nestemäisen jätevesivirtauksen keskeyt-15 tämiseksi nesteenkäsittelylaitteeseen. Saapuvan virtauk sen keskeytys suoritetaan sulkemalla venttiili tulosyöt-töputkessa, kuten McGrew on esittänyt US-patentissa nro 4 272 383. Sinä aikana, jolloin saapuva virtaus on keskeytetty, käsiteltävä nestemäinen jäte järjestelmässä 20 täytyy tallentaa keräystankkiin. Kattilakiven poistoon käytettävissä olevaa aikaa rajoittaa varastotankin tilavuus, kuten on ilmeistä.

Jos poistettavan kattilakiven pääaineosa on osaksi anhydriittikattilakiveä (CaS04), alkupesu suoritetaan 25 edullisesti natriumhydroksidin 10-tilavuusprosenttisella liuoksella, jota pumpataan nesteenkäsittelylaitteeseen, edullisesti laitteen tuloaukkoon. Liuosta pumpataan laitteen lävitse ja sen annetaan säilyä kosketuksessa kattilakivestä puhdistettavien pintojen kanssa riittävän pit-30 kän aikaa anhydriittisaostumien muuttumisen sallimiseksi : : kalsiumhydroksidiksi. Liuos poistaa tehokkaasti myös kompleksiset silikaatti- ja alumiiniyhdisteiden saostumat, joita esiintyy nesteenkäsittelylaitteessa. Anhydrii-tin muuttamisen ja kompleksisten silikaattien ja alumii-35 niyhdisteiden poistamisen jälkeen voidaan liuos kierrät- • · • 94619 9 tää nestemäisen jätevirran kulkutien lävitse, edullisesti varastotankkiin.

Typpihappoliuosta pumpataan sitten laitteen tulo-aukkoon ja laitteen lävitse ja sallitaan sen säilyä kos-5 ketuksessa puhdistettavan pinnan kanssa riittävän pitkä aika kalsiumhydroksidin (Ca(OH)2) liuottamiseksi. Typpi-happoliuos on edullisesti 10-prosenttista. Typpihappo yhdistyy kalsiumhydroksidin kanssa muodostaen kalsium-ioneja, nitraatti-ioneja ja vettä. Typpihappo liuottaa 10 myös tehokkaasti mineraalisia karbonaatteja, fosfaatteja, fluorideja, magnesiumyhdisteitä ja orgaanisen materiaalin kasaumia, joita voi esiintyä nesteenkäsittelylaitteessa.

Kattilakiven muodostumisen laajuudesta riippuen vaiheet emäsliuoksen ja happoliuoksen kierrättämiseksi 15 voidaan toistaa, kunnes kattilakivi on poistunut tai vähentynyt hyväksyttävälle tasolle. On yleensä edullista puhdistaa nesteenkäsittelylaite täydellisesti, minkä vir-tauskapasiteetti sitten osoittaa.

Kuten edellä on mainittu, virtausvastus reaktio-20 astian lävitse voi kasvaa myös orgaanisen materiaalin kuten rasvan, hiuksien, paperin jne kerääntymisestä, mikä muodostaa tukkeutumia tavallisesti astian laskuputkeen.

On havaittu, että jos käytetään paikallista pesua, joka muodostuu laimeasta hydroksidiliuoksesta, kuten natrium-25 hydroksidin 10-prosenttisesta vesiliuoksesta, jota pumpataan astian tuloon (laskuputkeen) noin 300-900 metrin syvyyteen lämmitettynä, emäsliuos liuottaa orgaanisia materiaaleja ja eräitä metallisuoloja. Virtaus käännetään sitten vastakkaiseksi emäsliuoksen ja liuonneiden likama-30 teriaalien poistamiseksi. Seuraavaa typpihappoliuosta voidaan sitten pumpata laskuputkeen kalsiumin, magnesiumin, fosfaattien jne liuottamiseksi, kuten edellä on esitetty. On havaittu, että alueellinen pesu, jossa käytetään vain laimeaa emäsliuosta, alentaa paineen laskua 35 reaktioastian ylitse noin 50-60 %.

• · 10 - 94619

Esillä olevan keksinnön mukainen kattilakiven poistomenetelmä voidaan suorittaa usealla tavalla. Ensin hydroksidiliuosta johdetaan alaspäin reaktioastian las-kuputken tai nousuputken lävitse, ja riittävän viipymis-5 ajan jälkeen palautetaan varastotankkiin. Typpihappoa kierrätetään astian lävitse tämänjäIkeen. Vesihuuhtelua käytetään peräkkäisten hydroksidiliuoksen ja typpihappo-liuoksen kierrätyksen välillä hapon neutraloitumisen minimoimiseksi hydroksidiliuoksen vaikutuksesta. Edelleen 10 vesihuuhtelua on käytetty ennen hydroksidiliuoksen syöttämistä ja typpihappoliuoksen kierrätyksen jälkeen vuorovaikutuksen minimoimiseksi normaalin jäteveden käsittelyn kanssa astiassa. Toinen menettely käsittää hydroksidiliuoksen johtamisen reaktioastian lävitse veden seuraama-15 na, kunnes hydroksidiliuosta on osaksi astiassa, minkä jälkeen virtaus käännetään vastakkaiseksi ja vettä lisätään vastakkaissuuntaan typpihappoliuoksen seuraamana.

Vettä lisätään sitten hapon jälkeen vastakkaisuuntaan, kunnes happo osittain poistuu astiasta. Virtaussuunta 20 käännetään jälleen vastakkaiseksi, jolloin sallitaan hydroksidiliuoksen, veden ja typpihappoliuoksen syöttömää-rien kierrätys vuorotellen eteenpäin ja taaksepäin olevana virtauksena haluttaessa. Lopuksi hydroksidiliuoksen, veden ja typpihappoliuoksen määriä voidaan kierrättää 25 jatkuvasti silmukkana so alaspäin laskuputkea ja ylöspäin nousuputkea pitkin tai alaspäin nousuputkea ja ylöspäin laskuputkea pitkin.

Esimerkit

Seuraavassa esitellään menetelmä epäorgaanisen ja 30 orgaanisen kattilakiven poistamiseksi pystysuoran putki-: reaktiolaitteen pinnoilta, missä laitteessa on useita sa mankeskisiä putkia, jotka ulottuvat pystysuoraan maan pinnalta suurempaan kuin 1500 metrin syvyyteen. Pysty- • · 94619 11 suoraa putkireaktiolaitetta, joka puhdistettiin esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän avulla, käytettiin kunnallisen jätelietteen käsittelemiseen märkähapetus-reaktion avulla. Vesipitoisia hydroksidi- ja typpihappo-5 liuoksia pumpattiin järjestelmän lävitse 22,7 1/min olevalla vakiovirtausnopeudella puhdistuksen aikana. Esimerkkejä esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän käyttämisestä edelläesitetyssä laitteessa on kuvattu seu-raavassa. Esitetty aika on niiden minuuttien lukumäärä, 10 jona aikana liuosta pumpattiin laitteeseen ja mainittu pH -arvo on liuoksen keskimääräinen pH-arvo jokaisen pesu-vaiheen aikana.

• · • · 12 94619

Esimerkki 1

Aika, min Pesuliuos Keskim. pH-arvo 45 NaOH 11,6 120 HNO-5 0,7 5 3 180 NaOH 11,1 125 HN03 2,2

Tulos: poistettu 288,4 kg kattilakiveä

Esimerkki 2 ^ Aika, min Pesuliuos Keskim. pH-arvo 90 NaOH 10,7 70 HN03 3,0 80 HN03 0,6 110 NaOH 10,1 15 Tulos: poistettu 2284,6 kg kattilakiveä Esimerkki 3

Aika, min Pesuliuos Kesim. pH-arvo 60 NaOH 11,3 95 HNO-3 1,7 20 3 ' 110 NaOH 11,3 100 HN03 4,1

Tulos: poistettu 329,3 kg kattilakiveä

Esimerkki 4

Aika, min Pesuliuos Keskim. pH-arvo 25 _________1____________________________ 60 HN03 1,0 65 NaOH 11,4 100 hno3 1,0 80 HN0o 2,6 : 3 3Q Tulos: poistettu 1167,9 kg kattilakiveä Esimerkki 5

Aika, min Pesuliuos Keskim. pH-arvo 45 NaOH 11,9 60 HNO-j 1,4 35 137 NaOH 11,8 173 HN03 2,1 is - 94619

Tulos: poistettu 121/4 kg kattilakiveä Esimerkki 6

Aika, min Pesuliuos Keskim. pH-arvo 30 NaOH 11,8 5 75 HN03 1,0 140 NaOH 11,6 130 HN03 2,7

Tulos: poistettiin 253,5 kg kattilakiveä

Menetelmän tehokkuus poistetun epäorgaanisen katti-10 lakiven määrän suhteen edelläolevissa esimerkeissä vaih-teli eri syistä, kuten kattilakiven poistovaiheiden välisen ajan pituudesta, poistettavan kattilakiven tyypistä ja muista tekijöistä riippuen. Tehokkain esimerkki on edelläoleva esimerkki 2, jolloin pidennettyä, 90 minuutin NaOH-pesua seurasi pidennetty 150 minuutin HN03~pesu, jota seurasi 110 minuutin NaOH-pesu. Ennen esimerkin 2 pesukäsit-telyä reaktioastiaa käytettiin jäteveden käsittelyyn noin kaksi viikkoa, kun taas muita pesuesimerkkejä edelsi lyhyempi jäteveden käsittely reaktioastiassa.

2q Poistetun kattilakiven kokonaismäärä kilogrammoina ja jokaisen aineosan prosenttiosuuden ja kilogrammamäärän jakautuma kattilakivessä, jotka liukenivat natriumhydroksidiin ja typpihappoon jokaisessa edelläesitetyssä esi-.· merkissä on esitetty seuraavissa taulukoissa I-VI.

• · ·· 94619

Taulukko I

Poistetun kattilakiven määrä, kokonaisjakauma ja jokaisen aineosan jakauma emäsliuokseen ja happo-liuokseen

Kaikkiaan %- NaOHsn NaOHsn HNO^seen HNO-,:een J 3 __kg_jakauma liuk. (kg) liuk. (%) liuk. (kg) liuk. (%)

Ca 118,1 40,9 0,7 0,6 117,3 99,4 AI 17,7 6,1 9,93 56,0 7,8 44,0

Mg 13,9 4,8 0,3 2,0 13,7 98,0

Si 1,5 0,5 0,3 18,2 1,22 81,8 S04 22,5 7,8 7,67 34,1 14,8 65,9 F 5,12 1,8 0,41 8,0 4,72 92,0 Κ>4 109,6 38,0 23,8 9,8 98.85 90,2 288,4 99,9 30,1 258,4

Taulukko II

Poistetun kattilakiven määrä, kokonaisjakauma ja jokaisen aineosan jakauma emäsliuokseen ja happoon Kaikkiaan %- NaOHsn NaOHsn HNO^seen HNO^seen « kg jakauma liuk. (kg) liuk.(%) liuk. (kg) liuk. (%)

Ca 636,04 27,8 36,9 5,8 599,1 94,2

Mg 99,61 4,4 5,85 5,9 93,8 94,1 AI 335,7 14,7 281,2 83,8 54,5 16,2

Si 10,1 0,4 0,91 9,0 9,16 91,0 F 33,8 1,5 10,1 29,8 23,7 70,2 S04 419,1 18,3 293,9 70,1 125,2 29,9 P°4 750,2 32,8 212,1 28,3 538.06 71,7 2296,8 99,9 840,97 1443,58 15 94619

Taulukko III

Poistetun kattilakiven määrä, kokonaisjakauma ja jokaisen aineosan jakauma emäsliuokseen ja happo-liuokseen

Kaikkiaan %- NaOH:n NaOHtn HNO^seen HNO^:een kg_jakauma liuk. (kg) liuk. (%) liuk. (kg) liuk. (%)

Ca 88,9 27,0 0,64 0,7 88,23 99,3

Mg 10,75 3,3 0,14 1,3 10,61 98,7 AI 32,1 9,8 24,86 77,4 7,62 22,6

Si 2,86 0,9 0,91 31,7 1,95 68,3 F 4,54 1,4 1,00 22,0 3,54 78.0 S04 11,02 3,3 5,08 46,1 5,94 53,9 P04 179,13 54,4 49,62 27,7 129.50 72,3 329,27 100,1 82,24 247,03

Taulukko IV

Poistetun kattilakiven määrä, kokonaisjakauma ja jokaisen aineosan jakauma emäliuokseen ja happo-liuokseen

Kaikkiaan %- NaOH:n NaOHsn HNO^een HNC>3:een kg_jajauna liuk. (kg) liuk.(%) liuk. (kg) liuk. (%)

Ca 439,0 37,6 11,16 2,5 427,84 97,5

Mg 41,23 3,5 1,18 2,9 40,05 97,1 AI 52,75 4,5 24,90 47,2 27,85 52,8

Si 8,75 0,7 0,36 4,2 8,39 95,9 P04 322,01 27,6 23,68 7,4 298,33 92,6 S04 285,72 24,5 101,20 35,4 184,52 64,6 F 18,46 1,6 0,64 3,4 17,83 96,6 ·: 1167,93 100,0 163,11 1004,81 16 94619

Taulukko V

Poistetun kattilakiven määrä, kokonaisjakauma ja jokaisen aineosan jakauma emäsliuokseen ja happo-liuokseen

Kaikkiaan %- NaOH:n NaOH:n HONO^seeu HNO^reen _kg_jaukauma liuk. (kg) liuk. (%) liuk. (kg) liuk. (%)

Ca 27,03 22,3 0,32 1,2 26,72 98,8

Mg 0,91 0,7 0,05 5,0 0,86 59.,0 AI 14,11 11,6 10,98 77,8 3,13 22,2

Si 0,54 0,4 0,23 41,7 0,32 58,3 P04 23,32 19,2 11,43 49,0 11,88 51,0 S04 54,61 45,0 26,58 48,7 28,03 51,3 F 0,86 0,7 0,18 21,2 0,68 78,9 121,38 99,9 49,76 71,62

Taulukko VI

Poistetun kattilakiven määrä, kokonaisjakauma ja jokaisen aineosan jakauma emäsliuokseen ja happo-liuokseen

Kaikkiaan %- NaOH:n NaOHsn HNOyeen HNO^een kg_jaukauma liuk. (kg) liuk. (%) liuk. (kg) liuk. (%)

Ca 56,61 21,5 0,18 0,3 56,43 99,7

Mg 4,40 1,7 - _ 4,40 100,0 AI 24,86 9,4 22,95 92,3 1,91 7,7

Si 2,86 1,1 0,45 15,9 2,40 84,1 P04 69,40 26,3 20,68 29,8 48,72 70,2 S04 103,78 39,4 71,35 68,8 32,43 31,2 F J-,52 0,6 .0|27 17,6 1.27 82,4 !* 263,45 100,0 115,62 147,56 I: i7 94619

Edelläolevat arvot osoittavat sulfaatin edullisen poiston emäspesun aikana, mikä aiheutuu anhydriitin muuttumisesta kalsiumhydroksidiksi. Alumiini poistuu myös pääasiassa emäspesuvaiheen aikana. Kaliumin, magnesiumin, 5 fosfaatin ja fluoridin poisto tapahtuu pääasiassa happo-pesuvaiheen aikana.

Happo- ja emäspesuliuosten tehokkuuden parantamiseksi täytyy vesihuuhteluvaihe suorittaa peräkkäisten vaiheiden välillä. Vesihuuhtelua voidaan myös käyttää jä-10 tevesiliuoksen virtauksen keskeyttämisen jälkeen välittö mästi ennen hapon ja emäksen avulla suoritettuja kattila-kiven poistovaiheita sekä ennen jätevesivirtauksen aloittamista uudestaan. Huuhteluvesi voi olla juomavettä, on kuitenkin havaittu, että käytettäessä puskuroitua vettä, 15 erikoisesti nesteenkäsittelyjärjestelmän poistovettä, esiintyy vähemmän kattilakiven uudelleensaostumista nesteen käsittelylaitteen pinnoille. Tämä aiheutuu siitä, että juomavesi sisältää kalsium- ja muita ioneja, jotka voivat aloittaa kattilakiven muodostumisen uudestaan, kun 20 taas puskuroidun veden tai poistoveden niiden ionien pitoisuus, jotka voivat aiheuttaa kattilakiven muodostumista nesteenkäsittelylaitteen pinnoille, on pienempi.

Menetelmää kattilakiven poistamiseksi käyttäen vuorottelevaa eteenpäin ja taaksepäin suuntautunutta vir-

25 tausta reaktioastian lävitse, esitellään ja kuvataan seu-S

raavan esimerkin avulla.

« « * % · 18 94619

Vuorotteleva emäsliuoksen ja happopesun eteenpäin ja taaksepäin suunnattu virtaus Tuloliuos Suunta Virtausaika (min)

NaOH (10 %) eteenpäin 70

Vesi eteenpäin 60 (vesivirtaus, kunnes emäliuos alkaa poistua astiasta, sitten taaksepäin)

Vesi taaksepäin 17 HNOj (10 %) taaksepäin 130

Vesi taaksepäin 120 (vesivirtaus vastak kaiseen suuntaan, kunnes happoa havaitaan 80 minuutin aikana) HND^ eteenpäin 50

Vesi eteenpäin 3

NaOH eteenpäin 8

Vesi eteenpäin 180 (vesivirtaus, kunnes hapon loppuosa on poistunut reaktio-astiasta)

Poistetun kattilakiven määrä käytettäessä vuorottelevaa emäsliuoksen ja happoliuoksen virtausta

Emäsliuos Happoliuos Happoliuos Emäsliuos

Ca (mg/1) 146 23000 6980 143 »

Mg (mg/1) 32 1245 153 17,5 AI (mg/1) 4293 2076 1744 990

Fe (mg/1) 4,8 166 324 12,9

Fosfaatti (mg/1) 3260 14350 1085 200

Sulfaatti (mg/1) 5480 445 4000 45

Fluoridi (mg/1) 330 260 25 5

Si (mg/1) 63,9 404 132 31

Tulos: poistettu 1632,1 kg kattilakiveä j · t

Claims (8)

19 94619

1. Menetelmä kattilakiveä tai orgaanista materiaalia sisältävän jäännöksen poistamiseksi jätelietteen kä- 5 sittelyssä käytettävän oleellisesti pystysuoran putki- reaktiolaitteen pinnoilta, jossa laitteessa on useita samankeskisiä putkia, jotka ulottuvat oleellisesti pystysuoraan alaspäin maaperään ja joissa jätevirta saapuu laitteeseen tulovirtauksena ja poistuu laitteesta poisto- 10 virtauksena siten, että jätevirralle tapahtuu kemiallinen reaktio, kun se altistetaan paineille ja lämpötiloille, jotka kasvavat juoksevan jätevirran syvyyden mukaan putkissa ja jotka myös johtavat jäännöksen kerääntymiseen putkien seinämille, tunnettu siitä, että 15 (a) jätevirtauksen tulovirtaus oleellisesti pysty suoraan putkireaktiolaitteeseen keskeytetään; (b) vesipitoista natriumhydroksidi- tai kaliumhyd-roksidiliuosta saatetaan virtaamaan putkireaktiolaitteen läpi kattilakivikerroksen muuttamiseksi happoon liukene- 20 vaksi kerrokseksi; (c) vesipitoinen typpihappoliuos saatetaan virtaamaan putkireaktiolaitteen läpi happoon liukenevan kerroksen liuottamiseksi; ja (d) jätevirtauksen tulovirtaus oleellisesti pysty- : 25 suoraan putkireaktiolaitteeseen käynnistetään uudelleen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesipitoista typpihappo-liuosta syötetään oleellisesti pystysuoraan putkireaktiolaitteeseen sen jälkeen kun vesipitoinen hydroksidiliuos 30 on poistettu ja että näin saatava liuos poistetaan laitteesta ennen jätevirtauksen tulovirtauksen uudelleen käynnistämistä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että peräkkäisten vaiheiden 35 välillä suoritetaan yksi tai useampi vesihuuhteluvaihe. 94619

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesi, jota peräkkäisten vaiheiden välillä kierrätetään nesteenkäsittelylaitteen läpi, on puskuroitua vettä.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että puskuroitu vesi on peräisin itse jätevirrasta.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesipitoista emäs- 10 liuosta käytetään lämpötilassa 149 - 316 °C (300 -600 ° F).

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vesipitoista emäs-liuosta käytetään lämpötilassa 260 - 316 °C (500 - 15 600 °F).

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jätevirta on laimennettua yhdyskuntajätettä. I. 2i 94619