De oxidatie-installatie is een essentieel onderdeel van water- en afvalwaterzuivering. Hij wordt gebruikt voor de gerichte verwijdering van organische en anorganische verontreinigende stoffen door middel van chemische of fysisch-chemische oxidatieprocessen. Dergelijke systemen worden veel gebruikt in de industriële watertechnologie, vooral bij de behandeling van verontreinigd afvalwater, de reductie van microverontreinigingen, de verwijdering van geuren en desinfectie.

Dit artikel geeft een gedetailleerde beschrijving van de functionaliteit, de gebruikte technologieën, de chemische achtergrond en de specifieke toepassingen van oxidatie-installaties. Daarnaast worden de uitdagingen bij de planning en het gebruik en hun oplossingen gepresenteerd.

Grondbeginselen van oxidatieprocessen

Oxidatieprocessen zijn gebaseerd op de chemische reactie van elektronendonoren (verontreinigende stoffen) met oxidatiemiddelen, waarbij de verontreinigende stoffen worden omgezet in meer onschadelijke verbindingen. In oxidatie-installaties worden verschillende oxidatiemiddelen en procesvarianten gebruikt, die verschillen wat betreft hun doeltreffendheid en doelstellingen.

Typische oxidatiemiddelen:

1. Ozon (O₃):

   • Sterk oxidatiemiddel voor de behandeling van organische verbindingen en desinfectie.

2. Chloor (Cl₂):

   • Klassiek oxidatiemiddel voor ontsmettings- en sterilisatieprocessen.

3. Waterstofperoxide (H₂O₂):

   • Hoog oxidatievermogen, vaak in combinatie met UV-licht of katalysatoren.

4. Kaliumpermanganaat (KMnO₄):

   • Wordt gebruikt om ijzer, mangaan en waterstofsulfide te verwijderen.

5. UV-licht:

   • Bevordering van radicaalvorming in combinatie met oxiderende middelen zoals ozon of H₂O₂.

Ontwerp en onderdelen van een oxidatiesysteem

Een oxidatiesysteem bestaat uit verschillende essentiële onderdelen die het oxidatieproces mogelijk maken en optimaliseren. De structuur varieert afhankelijk van het gebruikte oxidatieproces.

1. doseersysteem voor oxidatiemiddel

• Functie: nauwkeurige dosering van oxidatiemiddelen zoals ozon, chloor of waterstofperoxide.
• Technologie:
  • Doseerpompen voor vloeibare oxidatiemiddelen.
  • Ozonisers voor het ter plaatse genereren van ozon.

2. reactorkamer

• Functie: Voorzien in de vereiste contacttijd en mengsel tussen het oxidatiemiddel en het te behandelen medium.
• Ontwerp:
  • Reactoren onder druk: Voor processen die onder hoge druk plaatsvinden.
  • Contactbekken: Open systemen voor toepassingen met grote volumes.

3. mengsystemen

• Technologie:
  • Diffusors, venturi-injectoren of statische mengers voor een gelijkmatige verdeling van het oxidatiemiddel.

4. besturingssysteem

• Functie: bewaking en regeling van dosering, debiet, druk en temperatuur.
• Technologie:
  • Geautomatiseerde besturing met sensoren (bijv. redox- of pH-meetapparaten).

5. behandeling van uitlaatgassen of bijproducten

• Functie: Verwijderen of neutraliseren van bijproducten zoals overtollig ozon of resulterende chloorverbindingen.
• Technologie:
  • Actief koolfilter voor gasbehandeling.
  • Neutralisatiesystemen voor afvalwater.

Functionaliteit en varianten van oxidatiesystemen

De functionaliteit van een oxidatiesysteemhangt sterk af van het gekozen oxidatieproces. De meest voorkomende processen worden hieronder in detail uitgelegd.

1. ozon systemen

• Gebruiken:
  • Verwijdering van microverontreinigingen, desinfectie, kleurreductie.
• Mechanisme:
  • Directe oxidatie door ozonmoleculen en indirecte oxidatie door hydroxylradicalen (-OH).

2. UV/H₂O₂-systemen (UV-ondersteunde oxidatie)

• Gebruiken:
  • Afbraak van organische verbindingen zoals farmaceutische residuen en pesticiden.
• Mechanisme:
  • UV-straling activeert waterstofperoxide om hydroxylradicalen te vormen.

3. chloordoseersystemen

• Gebruiken:
  • Desinfectie, oxidatie van ijzer en mangaan.
• Mechanisme:
  • Oxidatie van vervuilende stoffen door onderchlorig zuur (HOCl).