NL7908096A

NL7908096A - Werkwijze voor het behandelen van afvalwater.

Info

Publication number: NL7908096A
Application number: NL7908096A
Authority: NL
Original assignee: Galassi Giuseppe
Priority date: 1978-11-13
Filing date: 1979-11-05
Publication date: 1980-05-16
Also published as: GB2034684B; AT392260B; SE450953B; FR2440918A1; SE7909344L; DE2944190C2; FR2440918B1; CH649071A5; ATA712679A; FI793303A; DE2944190A1; GB2034684A; ES485723A1

Description

u * VO 8627

Werkwijze voor het "behandelen van afvalwater.

In het algemeen omvatten de tegenwoordig voor de behandeling van afvalwater toegepaste technieken in hoofdzaak twee methoden: a) afscheiding van verontreinigende stoffen uit 5 water: decanteren, precipiteren, adsorptie, omgekeer&e-osmose, enz., ' b) vernietiging van verontreinigende stoffen, die ia het water aanwezig zijn: biologische oxydatie met geactiveerd slib, verkoling door chemische oxydatie, anaëroob digereren, enz.

Onder de werkwijzen die de destructie van ver-10 ontreinigende stoffen met zich brengen, is oxydatie een der meest belangrijke, zoals blijkt uit de algemeen aanvaarde indices voor het aangeven van de graad van verontreiniging van water, nl. BOD, COD en TCC.

Zuurstof is het minst dure bekende oxydatiemid-15 del, doch het is nauwelijks reactie bij kamertemperatuur. Het is mogelijk in te werken op drie factoren om de oxydatiesnelheid te verhogen: a) verhoging van temperatuur; b} gebruik van een katalysator; 20 c) gebruik van geactiveerd slib, dat een soort natuurlijke katalysator van oxydatieprocessen is.

Hoge temperatuur als een middel voor het vernietigen van verontreinigende stoffen wordt toegepast in verkolings-fomuizen, waarin afvalwaters worden verhit tot 1000 - 1200°C. Bij 25 dergelijke temperaturen worden verontreinigende stoffen volledig geoxydeerd in minder dan 1,5 seconden. Het is echter niet nocd-zakelijk dergelijke hoge temperaturen te bereiken; normaliter is een temperatuur van 200 - 300°C voldoende cm een ongeveer 90$'s reductie in de COD te verkrijgen. De werkwijze, bestaande in de 30 oxydatir van verontreinigende stoffen bij temperaturen boven 105°C en drukken boven 2 bar is "natte oxydatie" genoemd en dat is de definitie die bij de onderhavige uitvinding wordt aangenomen, doch 7908096 -l·. ' - % 2 is tot dusver slechts uitgevoerd met het gebruik van lucht als oxydatiemiddel. De nadelen met betrekking tot hét gebruik van lucht bij deze werkwijze zijn duidelijk; dergelijke nadelen variëren van de noodzaak dure lueht-comprimerende installaties te 5 hebben tot de overmatig grote reactors als gevolg van de aanwezigheid van stikstof en de lagere reactiviteit van lucht in vergelijking met zuivere zuurstof.

Er is nu gevonden, dat het gebruik van zuivere zuurstof in plaats van lucht bij deze werkwijze tot aanzienlijke 10 voordelen leidt. Een verder voordeel wordt bereikt in het geval van gebruik van vloeibare zuurstof, daar laatstgenoemde kan worden opgeslagen in de tank en in de vloeibare fase in de oxydatie-fabriek kan worden gepompt met behulp van een hoge-drukpomp. De zuurstof verdampt dan in een verdamper, om aldus in zijn gasvor-15 mige toestand een druk te breiken overeenkomend met de pompkop, op deze wijze bereikt men een aanzienlijke besparing van compressie-energie en een veel lagere investering.

Onderwerp van de uitvinding is derhalve een nat-oxydatieprocede van de verontreinigende stoffen in afvalwa-20 ter, met het kenmerk, dat men als oxydatiemiddel vloeibare zuurstof of een gasvormig mengsel, dat zuurstof bevat met een concentratie boven 60 vol.% gebruikt.

Een verder doel van de uitvinding bestaat uit de verhittingswerkwijze van het afvalwater/zuurstofmengsel, dat 25 aan natte oxydatie wordt onderworpen. Een dergelijke verhitting wordt uitgevoerd op vier verschillende wijzen: 1) Autogeen verhitten

Bij de "natte oxydatie"-werkwijze is het onontbeerlijk een minimumtemperatuur van 170°C met betrekking tot het 30 te zuiveren water te bereiken om een goede zuivering te verkrijgen, maar in de meeste gevallen is het noodzakelijk te werken bij een temperatuur van 250°C (en nog meer indien men de con-tacttijd wenst te verkorten); bij verhogen van de oxydatietempe-ratuur verkrijgt men nl. een toename van oxydatieopbrengst en een 7908096 4 3 afbame Tan contacttijd.

Indien men anderzijds een belangrijke hoeveelheid organische stoffen, zoals ethanol of enige andere organische verbindingen die in staat zijn een exothermische oxydatiereactie 5 bij aanwezigheid van zuurstof te leveren, toevoegt aan het aan zuivering te onderwerpen water, wordt reactievarmte ontwikkeld, zodra men een temperatuur van 220 - 250°C bereikt. Deze warmte veroorzaakt de temperatuur van het water te stijgen tot waarden, die zelfs die van de toegepaste verhittingsmiddelen overtref-10 feu.

Het kan paradoxaal schijnen, dat men cm de GOD alsmede andere oxydeerbare verontreinigende in water aanwezige stoffen te vernietigen, men aan het water een organische stof moet toevoegen, die een aanzienlijke stijging van de begin-COD 15 betekent, doch men dient te bedenken, dat dankzij de door deze toevoeging verkregen temperatuursverhoging bij het natte-oxyda-tieprocede, men een verlaging van de COD verkrijgt en van de andere verontreinigingen die veel groter zijn, zowel in procenten als absoluut, vergeleken met die welke worden verkregen door 20 behandelen van afvalwater aan zuivering in hun natuurlijke toestand.

2) yiamverhitting

In plaats van het toevoeren van organische stoffen als eerder beschreven om de temperatuur van het water te ver-25 hogen, werd directe verhitting uitgevoerd met behulp van een vlam in ovens met stalen pijpen, als gevolg waarvan temperaturen van 300°C en zelfs U00°C gemakkelijk konden worden bereikt.

3} Diathermische fluide-verhitting

Een andere mogelijkheid die werd onderzocht be-30 staat uit het gebruik van gesmolten zoutmengsels, b.v. natriumnitraat, kaliumnitraat en natriumnitriet, die vast zijn tot 150°C en vloeibaar worden bij hogere temperaturen en zonder problemen tot temperaturen hoger dan 500°C kunnen worden gebruikt; het is daarom mogelijk deze zouten te gebruiken om het te zuiveren water 7908096 1*· in een warmteuitwisselaar te verhinderen, waarbij de verhittings-werkwijze van de "bovengenoemde zouten in een afzonderlijk toestel geschiedt.

k) Rechtstreeks injecteren van stoom in het afvalwater 5 De oxydatietemperatuur van het afvalwater heeft men. ook bereikt door rechtstreekse injectie van stoom in de reactor en na de oxydatie heeft men de afvoer-effluent afgekoeld. door rechtstreekse injectie van koud water.

Een verder· doel van de uitvinding wordt ver-10 schaft door de toevoeging van. ozon aan de voor de oxydatie gebruikte zuurstof. Het is een békend feit, dat men voor het verlagen van de oxydatietemperatuur, gebruik maakt van katalysatoren, doch dit verschijnsel is slechts voor de dampfase geverifieerd, terwijl het gebruik van katalysatoren in. de vloeibare 15 fase slechte resultaten heeft gegeven; er is ook het probleem van het terugwinnen en recirculeren van de katalysator, die in de meeste gevallen een vaste stof is.

Er is nu gevonden, dat indien men ozon gebruikt in plaats van de katalysator, als een toevoegsel- aan zuurstof men 20 niet slechts grotere voordelen bereikt met.betrekking tot het gebruik van katalysatoren, doch daar ozon zuurstof produceert in de loop van de oxydatiereactie is men niet langer geconfronteerd met het probleem van zijn. terugwinning of het verschijnsel van afvalwat erverontre iniging.

25 Een verder doel van de uitvinding is de natte- oxydatiefabriek, geïllustreerd bij wijze van voorb'eeld doch niet beperkend voor andere uitvoeringsvormen, in de tekening.

Een geschikte organische stof wordt toegevoegd (2) aan het verontreinigde afvalwater (1) en aldus gemengd (3} on-30 dergaat zij een eerste verhittingsbehandeling beneden 95°C in uitwisselaar G, die enige warmte van de afvoereffluent terugwint; zij wordt dan gepompt door de hoge-drukpomp A (5) in menger B, waarin zuurstof (17) wordt geïnjecteerd, waarbij laatstgenoemde wordt onttrokken in de vloeibare fase aan. een houder (i).

7908095 < 5 en door hoge-drukpomp A verpompt en vergast in verdamper L, waar-in de verwarmingsvloeistof water is, waarna ozon eraan wordt toegevoegd met behulp van ozonisator P.

Het met zuurstof verrijkte afvalwater wordt op 5 de verkwijzetemperatuur gebracht in uitwisselaar C, die een geschikte diatherme vloeistof gebruikt.

De diatherme vloeistof wordt continu verhit door een vlamoven 0 en gedwongen te circuleren door pomp N, terwijl de vereiste uitgangsvloeibaarmaking plaatsvindt in houder M.

10 Het afvalwater dat op de bovenstaande wijze is verhit, wordt geleid naar reactor D, waarin het blijft gedurende de tijd, noodzakelijk om de oxydatie te verkrijgen en wordt daarna afgekoeld in uitwisselaar E, waar warmte wordt teruggewonnen in de vorm van damp. Bij afvoer (9) wordt het. afvalwater geleid 15 naar scheidingsinrichting F en (10) naar uitwisselaar G en tenslotte afgevoerd (li).

De uitvinding wordt nader toegelicht door de volgende voorbeelden.

Voorbeeld I

20 Een afvalwater, afkomstig van een pulp- en papierindustrie, "black liquor" genoemd met een COD van 3^TS00Q mg/l werd tcegepast in de natte-oxydatie-fabriek als afgebeeld in de tekening bij oxydatietemperaturen van 280 - 380°C; de afvoer-effluent had een COD minder dan 2,000 mg/l.

25 Voorbeeld II

Een afvalwater met een ammoniakgehalte van 16,150 mg/l werd als boven beproefd. Bij een oxydatietemperatuur van 260°C werd het ammoniakgehalte verlaagd tot een rest-waarde van 15% en bij de oxydatietemperatuur van 310°C tot een rest-waarde 30 van ih%.

Voorbeeld III

Een afvalwater "ammoniakvloeistof" genoemd met een COD van 35,250 mg/l werd als boven beproefd en zijn COD werd verlaagd tot 1,250 mg/l bij een temperatuur van 250°C.

79080SS

'6 /

Voorbeeld IV

Een afvalwater, dat ethylalcohol en andere verontreinigingen bevatte, met een COD van 66,662 mg/1 werd als boven beproefd en zijn COD werd verlaagd tot U,330 mg/1 bij een tem-5 peratuur van 235 - 2k5°0·

Voorbeeld V

Een afvalwater "sprung-water" genoemd met een COD van 80,500 mg/1 en fenol 7,500 mg/1 werd als boven beproefd bij de oxydatietemperatuur van 250°C. De afvoer-effluent had een COD 10 van 1)-,830 mg/1 en een fenolgehalte van 113 mg/1 zonder roeren in de reactor en van 10 mg/1 met roeren in de reactor.

Voorbeeld VI

Eenig afvalwater afkomstig van organische syn-thesewerkwij zen met een COD van 81,000 mg/1 werd behandeld in de 15 natte-oxydatiefabriek als afgebeeld in de tekening bij een temperatuur van 190 - 2Q0°C en met een eontacttijd van 20 minuten onder verkrijging van een afvoer-effluent' met een COD van 22,350 mg/1. Het bovenvermelde afvalwater, waarvan de COD was verhoogd tot 163,000 mg/1 door de toevoeging van dezelfde, verontreinigende 20 stoffen, aanwezig in het afvalwater, werd behandeld in de natte-oxydatiefabriek, als afgebeeld in de tekening. De temperatuur van de reactie steeg op autogene wijze van 290. tot 280°C en ging enige tijd zelfs deze waarden teboven; de afvoer-effluent had een COD van slechts 138 mg/1.

25 Voorbeeld VII

Eenig afvalwater met een begin-COD van 67,000 mg/1 werd behandeld in een continue natte-oxydatie-fabriek, als afgebeeld in de tekening, bij een werkwijzetemperatuur van 2^5°C; de COD nam af tot een rest-waarde van 5,158 mg/1.

30 Het bovenvermelde afvalwater, waarvan de COD

was verhoogd tot 1)23,000 mg/1 door de toevoeging van de verontreinigende stoffen, werd behandeld in de natte-oxydatiefabriek, afgebeeld in de tekening. De temperatuur steeg van een beginwaar-de van 2U5°C tot een operatieve waarde tussen 290 en 305°C en 79 0 8 0 9 5" f de afvoer-effluent toonde bij de analyse een COD-waarde van slechts 12? mg/l.

Soortgelijke positieve resultaten worden verkregen door toevoeging van organische in water oplosbare stoffen, 5 zoals ethanol, aan het te behandelen afvalwater.

Voorbeeld VIII

Enig afvalwater, afkomstig van de acrylonitrile-produktiewerkwijze met een COD van 75,000 mg/l en Cïï van 0,k75% vertoonde een eind-COD van U-,350 mg/l en afwezigheid van cyanide, 10 werkend bij 260°C, terwijl de COD-verwijderingsopbrengst Sk% bedroeg. 3ij de toevoeging van ozon aan de zuurstof verkreeg men een belangrijke verlaging in temperatuur en in contacttijd, die werd gehalveerd; de oxydatietemperatuur werd met meer dan 50°C verlaagd.

7908091

Claims

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat praktisch zuivere, zuurstof voor de oxydatie wordt toegepast.
3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat vloeibare zuurstof voor de oxydatie wordt toegepast. 10 b. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat ozon wordt toegevoegd aan zuurstof, of aan zijn mengsels met inerte elementen.
5· Werkwijze volgens conclusies 1 - U, met het'ken merk, dat de werkwijze wordt uitgevoerd bij temperaturen boven 15 1T0°C.
6. Werkwijze volgens conclusies 1-5, met het ken merk, dat de warmte vereist voor het bereiken en handhaven van de operatieve temperatuur wordt verkregen door toevoeging van gemakkelijk door zuurstof oxydeerbare stoffen aan het aan oxydatie 20 te onderwerpen afvalwaters.
7· Werkwijze volgens conclusies 1-5, met het ken merk, dat de voor het bereiken en handhaven van de temperatuur vereiste warmte van buiten af wordt verschaft aan het afvalwater-mengsel door rechtstreekse verhitting van de reactor met een vlam. 25 8. Werkwijze volgens conclusies 1-5, met het ken merk, dat de voor het bereiken en handhaven van de temperatuur vereiste warmte van buiten af aan het afvalwatermengsel wordt verschaft met behulp van een diatherme vloeistof, die op zijn beurt op bekende wijze wordt verhit. '"SO 9* Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de diatherme vloeistof een gesmolten zoutmengsel is. 7908095 V """ ' “ «*
10. Natte-oxydatie-inrichting voor in afvalwater aanwezige verontreinigende stoffen, gekenmerkt door het feit, dat het toegepaste oxydatiemiddel vloeibare zuurstof is, die in de inrichting wordt geïnjecteerd met behulp van een hoge-drukpomp 5 en dan wordt verdampt met behulp van een verdamper.
11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat ozon wordt toegevoegd aan de gasvormige zuurstof, welke ozon wordt geproduceerd met behulp van een ozonisator, die in de zuurstofleiding zelf of in een naastliggende leiding is opgenomen.
12. Inrichting volgens conclusies 10 - 11, met het kenmerk, dat de zuurstof wordt gemengd met het afvalwater, alvorens zij de oxydatiereactor bereikt.
13. Inrichting volgens conclusies 10 - 12, met het kenmerk, dat het aan de reactie toegevoerde mengsel wordt verhit 15 met behulp van een diatherme vloeistof. * l9. Inrichting volgens conclusies 10 — 13, met het kenmerk, dat de diatherme vloeistof bestaat uit gesmolten zouten. 15* Inrichting volgens conclusies 10 - 1U, met het kenmerk, dat de verhitting van het aan de reactor toegevoerde 20 mengsel geschiedt met behulp van een directe vlam.
16. Inrichting volgens conclusies 11 - 15, met het kenmerk, dat de warmteuitwisselaar bedoeld voor het verhitten van het afvalwater, de reactor en de warmtewisselaar bedoeld voor het afkoelen van het afvalwater zijn vervaardigd uit een enkele pijp, 25 die van buiten af aan zijn begindeel wordt verhit en eveneens van buiten af aan zijn einddeel wordt af gekoeld. 17* Inrichting volgens conclusies 11 - 16, met het kenmerk, dat een van een roerder voorziene reactor wordt toegepast voor de oxydatie.
18. Inrichting volgens conclusies 10 - 17, met het kenmerk, dat de afvalwaters op de oxydatietemperatuur worden gebracht door rechtstreeks injecteren van hoge-drukstoom.
19· Inrichting volgens conclusies 10 - 18, met het kenmerk, dat het afkoelen van het geoxydeerde afvalwater geschiedt 7908096 -· «r / door rechtstreekse injectie van water.
20. Toepassing van vloeibare zuurstof, zonder toe passing van compressors of enige ander toestel, bestemd voor het comprimeren van gasvormige zuurstof om onder druk verontreinigende 5 stoffen aanwezig in afvalwater of enige andere stof in andere oplossingen- onder druk te oxyderen, alsmede slib, afkomstig van de behandeling van fabrieken van industrieel verwerken van residu' s . 21 „ Toepassing van zuurstof met toevoeging van ozon voor het onder druk oxyderen van verontreinigende stoffen, aan-10 wezig in afvalwater of enige andere stof aanwezig in. andere oplossingen, alsmede slib, afkomstig van behandelingsfabrieken voor industriële verwerking van residu's.
22. Toepassing van gasvormige mengsels, die zuurstof bevatten in meer dan 60%'s verhouding voor het onder druk oxyde-15 ren van verontreinigende stoffen, aanwezig in afvalwaters of van enige andere stof, aanwezig in andere oplossingen, alsmede slib, afkomstig van het behandelen van fabrieken of industriële verwerking van residu's. 7908096