Technologie pro recyklaci vody

Typ procesu

Fyzikálně chemické procesy

Skupina technologií

Oxidačně redukční procesy

Název procesu

Tradiční chemické oxidační procesy

Popis technologie

Většina fyzikálně chemických procesů čištění vstupních vod je ze své podstaty pouze separačních. Jednou z cest, jak docílit transformace, případně částečné či úplné destrukce polutantů je aplikace silných oxidačních činidel.

Oxidovat lze i některé anorganické sloučeniny, např. kyanidy na kyanatany, případně až na CO₂ a N₂, nebo sulfidy na elementární síru či sírany.

Nicméně většina oxidačních procesů cílí spíše na organické polutanty, které jsou oxidovány na látky jednodušší, méně toxické, lépe biologicky rozložitelné, v ideálním případě až na CO₂ a H₂O.

V případě klasické chemické oxidace jsou aplikována oxidační činidla jako ozon, manganistan draselný, peroxid vodíku nebo sloučeniny chloru (přímo chlor, chlornan nebo oxid chloričitý).

Řada z těchto činidel (ozon, sloučeniny chloru) je využívána i pro hygienické zabezpečení vod.

Aktuálnost

stávající běžná

Vhodné pro srážkové vody

ne

Typické reaktory a jejich uspořádání

Je možné vsádkové i kontinuální uspořádání.

Design reaktoru se odvíjí od charakteru vstupní vody a použitého činidla. V případě aplikace plynů (O₃, Cl₂, ClO₂) musí být zajištěn intenzivní kontakt plynné a kapalné fáze a současně eliminace zbytkového činidla v plynu vystupujícím z reaktoru.

Typické schéma

Cílené znečištění

Rozpuštěné organické, případně i anorganické znečištění

Typické koncentrace cílového znečištění

V širokém rozmezí obvykle od jednotek po stovky mg/l

Kritické parametry

Potenciál procesu pro tvorbu nežádoucích (toxických) vedlejších produktů: Např. v případě aplikace chloru na vstupní vody obsahující organické látky je značné riziko vzniku chlorovaných sloučenin. Produkty částečného rozkladu některých látek mohou být rizikovější než původní polutant.

Dávka oxidačního činidla: Většinou rozhodující z hlediska ekonomické proveditelnosti. Oxidační procesy obvykle nejsou zcela selektivní a činidlo může být spotřebováno i na vedlejší reakce.

Další relevantní parametry

Průběh a účinnost oxidačních procesů je obecně ovlivňována reakční dobou, teplotou, tlakem, v některých případech hodnotou pH a celkovým složením vstupní vody. Před návrhem konkrétní technologie je nutné provést testy pro ověření použitelnosti a získání dat pro optimalizaci procesu, včetně zjištění dávky oxidačního činidla.

Dosažitelné koncentrace cílového znečištění

Silně závislé na charakteru vstupní vody a typu procesu. Zejména u oxidace organických látek nelze předpokládat stoprocentní degradaci. Značný rozdíl může být mezi účinností odstranění konkrétní organické látky a celkovým odstraněním organických sloučenin (ChSK, TOC).

Hygienizační funkce

Je možný, silná oxidační činidla vykazují i dezinfekční účinek. Nicméně záleží na složení vstupní vody a dávce činidla. Řada oxidačních činidel (sloučeniny chloru, ozon) je využívána právě pro hygienické zabezpečení vody.

Investiční náklady

Silně variabilní podle typu oxidačního činidla.

Prostorová náročnost

Odvíjí se zcela od množství čištěných vod a zvoleném typu oxidačního procesu.

Bezpečnostní rizika

Řada oxidačních činidel má toxické a/nebo korozivní účinky. Platí zejména pro aplikaci ozonu a chloru.

Energetická náročnost

Liší se podle typu činidla. V případě ozonu je potřeba počítat se spotřebou el. energie pro jeho generování.

Náročnost na obsluhu

Porozumění principům daného procesu, pochopení faktorů, které ho ovlivňují a znalost možných rizik a problémů jsou naprosto nezbytné.

Provozní náklady

Odvíjí se především od použitého oxidačního činidla, případně pomocných chemikálií.

Chemikálie

Samotné oxidační činidlo

Pomocné chemikálie, např. kyseliny a zásady pro úpravu pH, případně redukční činidla (siřičitan, thiosíran) pro eliminaci zbytkových koncentrací oxidačního činidla.

Měření a regulace

průtok, dávka činidel, pH, ORP, teplota, zbytková koncentrace oxidantu na výstupu

Plynné

V případě aplikace ozonu je nutné zajistit eliminaci zbytkového plynného ozonu na výstupu z reaktoru.

Pevné

Oxidační procesy mohou někdy vést k tvorbě sraženiny, kterou je nutné oddělit a zpracovat.

Vyžadovaná předúprava

Obvykle separace nerozpuštěných látek.

Vyžadované dočištění

Obecně je standardním postupem odstranění zbytkových koncentrací oxidačního činidla. Někdy v tzv. vymíracích nádržích (např. u ozonu), kde voda setrvá, dokud nedojde k rozkladu oxidačního činidla, někdy přídavkem vhodného redukčního činidla.

V případě oxidace organických látek jsou často konečným produktem jednodušší, snáze rozložitelné látky. Pak je nutné biologické dočištění.

Další alternativou může být odstranění nízkých koncentrací reziduálních látek adsorpcí.

Typická průmyslová odvětví

Chemický průmysl Textilní průmysl Koželužský průmysl

Kabdasli, I. and O. Tunay (2010). Chemical Oxidation Applications for Industrial Wastewaters, IWA Publishing.

Tchobanoglous, G., et al. (2014). Wastewater engineering: treatment and resource recovery. New York, NY, McGraw-Hill Education.

Parsons, S. (2004). Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment. London, IWA.

Rao, D. G. (2013). Wastewater treatment: advanced processes and technologies. London, IWA Publishing.