SE450953B - Vatoxidationsforfarande - Google Patents

Description

450" 953 2 vändning av luft i denna process är uppenbara; dessa nackdelar sträcker sig från behovet att installera dyra luftkompressions- enheter till överdimensionering av reaktorerna på grund av närvaron av kväve och till luftens lägre reaktivitet i jäm- aförelse med rent syres.

Man har nu funnit att användningen_av rent syre i stället för luft i denna process leder till betydande fördelar. En ytterligare fördel uppnås vid användning av flytande syre, eftersom detta kan förvaras i tank och pumpas, i vätskefas, in i oxidationsanläggningen med hjälp av en högtryckspump; syret förgasas sedan i en förångare och når på detta sätt, i gasfas, ett tryck motsvarande pumptrycket. På detta sätt uppnås väsentlig besparing av kompressionsenergi och mycket lägre investeringar.

,Uppfinningen avser därför ett våtoxidationsförfarande för att i en oxidationsanläggning oxidera förorenade substanser 1 avloppsvatten, vilket förfarande har de i krav 1 angivna kännetecknen.

Uppfinningen avser även uppvärmningsförfarandet för den avloppsvatten/syre-blandning som underkastas våtoxidation.

Sådan uppvärmning utföres på fyra olika sätt: 1. Autogen uppvärmning I “våtoxidation“-processen är det helt nödvändigt att nå en lägsta temperatur av 17OOC med avseende på-det vatten som skall renas för att uppnå god rening men i de flesta fall är det nödvändigt att arbeta vid en temperatur av 250°C (och ännu högrey om man önskar minska kontakttiden): Genom att öka oxidationstemperaturen uppnår man nämligen en ökning av oxidationsutbytet och en minskning av kontakttiden¿ Om man å andra sidan tillsätter en väsentlig mängd organisk substans såsom etylalkohol eller någon annan organisk förening, som kan åstadkomma en oxiderande exoterm reaktion i närvaro av syre, till det vatten som underkastas rening, så, utvecklas reaktionsvärme så snart man når en temperatur av 220-250oC. Nämnda värme får vattentemperaturen att stiga upp till värden som till och med överstiger värdena för de ~a 450 953 uppvärmningsanordningar som används.

Det kan synas paradoxalt att man för att förstöra COD liksom även andra oxiderbara förorenande substanser, som finns si det vatten som skall renas, skall tillsätta till vattnet en organisk substans, som innebär en väsentlig ökning i utgångs-- COD, men man bör hålla i minnet att tack vare den ökning i temperatur som frambringas av denna tillsats i våtoxidations- processen så uppnår man en minskning av COD och av de andra föroreningarna som är långt överlägsen, både procentuellt och i absoluta tal, den som kan uppnås genom behandling av de rening underkastade avloppsvattnen i deras naturliga tillstånd. 2. Flamuppvärmning ö I stället för att tillsätta organiska substanser såsom beskrivits ovan för att öka vattentemperaturen utfördes direkt- uppvärmning med hjälp av en flamma i rörugnar av stål, varige- nom temperaturer av 300°C och till och med 40000 lätt kan uppnås. 3. Diatermisk vätskeuppvärmning En annan möjlighet som har utnyttjats är användningen av smälta saltblandningar, t.ex. natriumnitrat, kaliumnitrat och natriumnitrit, vilka är fasta upp till en temperatur av omkring 150OC och smälter vid högre temperaturer och kan an- vändas utan problem upp till temperaturer över 50D°C. Det är därför möjligt att använda dessa salter för att värma det vatten som skall renas i en värmeväxlare, varvid uppvärmnings- processen för ovan nämnda salter utföres i separat utrustning. 4. Direkt insprutning av ånga i avloppsvattnet: Avloppsvattnets oxidationstemperatur har också nåtts genom direkt insprutning av ånga i reaktorn och efter oxida- tionen har utgående avloppsvatten kylts genom direkt insprut- ning av kallt vatten.

Ytterligare ett uppfinningsföremål âstadkommes genom tillsats av ozon till det syre som används för oxidation.

Det är känt att man använder katalysatorer för att få oxida- tionstemperaturen att falla, men detta fenomen har hittills konstaterats vid gasfasen, medan användningen av katalysatorer vid vätskefasen har givit dåliga resultat. Vidare finns proble- 450 953 4 met att återvinna och återanvända katalysatorn, som i de flesta fall är fast. Z Man har nu funnit att om man använder ozon i stället för katalvsatorn som tillsats till syre, uppnår man inte bara större fördelar med avseende på användningen av katalysatorer utan, eftersom ozon producerar syre under oxidationsreaktio- nens lopp, har man inte längre problemet med återvinning fl' eller fenomenen med förorening av avloppsvatten. Én våtoxidationsanläggning, vilken kan utnyttjas vid ut- övning av förfarandet enligt uppfinningen, visas som ett t icke-begränsande exempel i bifogade ritning. _ En lämplig organisk substans 2 sätts till förorenat av- loppsvatten 1 och den sålunda erhållna blandningen 3 undergår en första värmebehandling under 95oC i en värmeväxlare G, som återvinner en del värme från utgående avloppsvatten; den pumpas sedan genom en högtryckspump A in 5 i en blandare B i vilken syre 17 sprutas in, varvid det senare tappas i vätskefas från en behållare I och pumpas genom en högtryckspump H och förgasas i-en förångare L, där den uppvärmande vätskan är vatten, var- efter ozon tillsätts med hjälp av en ozonapparat P.

Det syreberikade avloppsvattnet bringas till process- temperatur i en värmeväxlare C med användning av en lämplig diatermisk vätska.

Den diatermiska vätskan uppvärms kontinuerligt genom en flamugn O och bringas att cirkulera genom en pump N, medan den inledande smältningen äger rum i en behållare M.

Det avloppsvatten som värmts på ovan angivna sätt leds till en reaktor D, där det kvarstannar den tid som är nöd- vändig för att erhålla oxidationen och kyls sedan i en värme- växlare E, där värme återvinns i form av ånga. Vid ett ut- lopp 9 leds avloppsvattnet till en separator F och 10 till värmeväxlaren G och töms slutligen ut 11.

Uppfinningen belyses utan att på något sätt begränsas av följande exempel. I ' Exempel 1 Ett avloppsvatten från massa- och pappersindustri benämnt "svartlut“ med ett COD av 347 000 mg/l har testats i en våt- 4so¿9ss oxidationsanläggning i enlighet med bifogade ritning vid en oxidationstemperatur av 280-3800C; utgående avloppsvatten hade ett COD mindre än 2000 mg/l.

Exempel 2 Ett avloppsvatten med en ammoniakhalt av 16 150 mg/l har testats enligt ovan. Vid en oxidationstemperatur av 260oC minskades ammoniakhalten till ett restvärde av 75% och vid oxidationstemperaturen 310OC till ett restvärde av-14%.

Ett avloppsvatten benämnt "ammoniakvätska" med ett COD av 35 250 mg/ml har testats enligt ovan och dess COD minskades till 1250 mg/1 vid en temperatur av 250OC. i Exempel 4 Ett avloppsvatten innehållande etylalkohol och andra föroreningar och med ett COD av 66 662 mg/1 har testats enligt ovan och dess COD minskades till 4330 mg/l vid en temperatur av 23s-z45°c.

Exempel 5 Ett avloppsvatten benämnt "sprung water" med ett COD av 80 500 mg/l och fenol 7500 mg/l har testats enligt ovan vid oxidationstemperaturen 250oC; utgående avloppsvatten hade ett COD av 4830 mg/l och fenol 113 mg/l utan omrörning i reaktorn och 10 mg/l med omrörning i reaktorn.

Exempel_§ En del avloppsvatten härstammande från organiska syntes- processer och med ett COD av 81 000 mg/l har behandlats i den våtoxidationsanläggning som visas i bifogade ritning vid en temperatur av 190-ZOOOC och med en kontakttid av 20 minuter, varvid erhölls ett utgående avloppsvatten med ett COD av 22 350 mg/l. till 163 000 mg/1 genom tillsats av samma föroreningar som Ovan nämnda avloppsvatten, vars COD hade ökats fanns i avloppsvattnet har behandlats i våtoxidationsanlägg~ ningen illustrerad i bifogade ritning. hade ökat autogent från 220°C till 280oC och översteg till och med detta värde under någon tid. hade ett COD av endast 138 mg/l.

Reaktionstemperaturen Utgående avloppsvatten 450 953 Exempel 7 _ .

En del avloppsvatten med ett ursprungligt COD av 67 000 mg/l har behandlats i en kontinuerlig våtoxidationsanläggning visad i bifogade ritning och vid en processtemperatur av 245oC; COD sänktes till ett restvärde av 5158 mg/l. V Ovan nämnda avloppsvatten, vars COD hade okats till 423 000 mg/l genom tillsats av föroreningarna, har behandlats vJr i den våtoxidationsanläggning som illustreras i bifogade ritning. Temperaturen steq.från ett ursprungligt värde av 245UC till ett driftsvärde mellan 290OC och 305OC och det ut- gående avloppsvattnet uppvisade ett COD-värde av endast 125 mg/1 vid tidpunkten för analys.

Lika positiva resultat uppnås genom att tillsätta orga- niska substanser lösliga i vatten såsom etanol till det av- loppsvatten som skall behandlas. _ Exempel 8 _ En del avloppsvatten härstammande från akrylnitrilfram- ställning och med ett con ev 75 ooo mg/l och en cnlhalt be- räknad till 0,475% uppvisade ett slutligt COD av 4350 mg/l och frånvaro av cyanid, driftstemperatur 260°C, medan utbytet för COD-avlägsnandet var 94%. Med tillsats av ozon till syre erhölls en väsentlig sänkning av temperaturen och minskning av kontakttiden, vilken halverades. Oxidationstemperaturen sänktes med mer än SOOC. f»

Claims (6)

450 953 PATENTKRAV

1. ; Våtoxidationsförfarande för att i en oxidations- anläggning oxidera förorenande substanser i avloppsvatten, k ä n n e t e c k n a t a v att H a) flytande syre förgasas i oxidationsanläggningen *ill att qe syrgas.av högt tryck, _ I 7 b) syrgas införes vid högt tryck i en vätska-gasblan- dare för att lösa syret i det avloppsvatten som skall be- handlas. I c) avloppsvattnet med tillsatt syre införes i en reak- tionszon i oxidationsanläggningen och I d) de förorenande substanserna i avloppsvattnet oxide- ras vid en temperatur mellan 170 och 380oC.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t_e c k - n a t a v att ozon sätts till syrgasen, innan denna infö- res i vätska-gasblandaren, varigenom oxidationen utföres med syre och ozon.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n 6 - t e c k n a t a v att värme som erfordras för att uppnå och bibehålla driftstemperaturen för oxidationen åstadkommas genom tillsats till avloppsvattnet av en syreoxiderbar sub- stans, som kan utveckla värme. när avloppsvattnet underkastas oxidation via 170 - 3so°c.

4. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t a v att värme som erfordras för att uppnå och bibehålla driftstemperaturen för oxidationen åstadkom- mes genom direkt flamuppvärmning av reaktorn.

5. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t a v att värme som erfordras för att uppnå och bibehålla driftstemperaturen för oxidationen åstadkommes med hjälp av en diatermisk vätska, som i sin tur värms på känt sätt.

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k - n a t a v att den diatermiska vätskan är en smält saltbland- ning.