Instalacja instalacja utleniania jest niezbędnym elementem oczyszczania wody i ścieków. Służy do ukierunkowanego usuwania zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych poprzez chemiczne lub fizyko-chemiczne procesy utleniania. Takie systemy są szeroko stosowane w technologii wody przemysłowej, w szczególności w oczyszczaniu zanieczyszczonych ścieków, redukcji mikrozanieczyszczeń, usuwaniu zapachów i dezynfekcji.

Niniejszy artykuł zawiera szczegółowy opis funkcjonalności, stosowanych technologii, tła chemicznego i konkretnych zastosowań instalacji utleniania. Ponadto przedstawiono wyzwania związane z planowaniem i eksploatacją oraz ich rozwiązania.

Podstawy procesów utleniania

Procesy utleniania opierają się na reakcji chemicznej donorów elektronów (zanieczyszczeń) ze środkami utleniającymi, w wyniku której zanieczyszczenia są przekształcane w bardziej nieszkodliwe związki. W instalacjach utleniania stosowane są różne środki utleniające i warianty procesu, które różnią się pod względem skuteczności i celów.

Typowe środki utleniające:

1. Ozon (O₃):

   • Silny środek utleniający do obróbki związków organicznych i dezynfekcji.

2. Chlor (Cl₂):

   • Klasyczny środek utleniający do procesów dezynfekcji i sterylizacji.

3. Nadtlenek wodoru (H₂O₂):

   • Wysoka moc utleniania, często w połączeniu ze światłem UV lub katalizatorami.

4. Nadmanganian potasu (KMnO₄):

   • Służy do usuwania żelaza, manganu i siarkowodoru.

5. Światło UV:

   • Promowanie tworzenia rodników w połączeniu ze środkami utleniającymi, takimi jak ozon lub H₂O₂.

Budowa i elementy systemu utleniania

System utleniania składa się z kilku podstawowych elementów, które umożliwiają i optymalizują proces utleniania. Struktura różni się w zależności od zastosowanego procesu utleniania.

1. system dozowania utleniacza

• Funkcja: Precyzyjne dozowanie środków utleniających, takich jak ozon, chlor lub nadtlenek wodoru.
• Technologia:
  • Pompy dozujące do ciekłych środków utleniających.
  • Ozonatory do wytwarzania ozonu na miejscu.

2. komora reaktora

• Funkcja: Zapewnienie wymaganego czasu kontaktu i mieszanki między środkiem utleniającym a medium, które ma być poddane obróbce.
• Projekt:
  • Reaktory ciśnieniowe: Do procesów zachodzących pod wysokim ciśnieniem.
  • Zbiorniki kontaktowe: otwarte systemy do zastosowań o dużej objętości.

3. systemy mieszania

• Technologia:
  • Dyfuzory, wtryskiwacze Venturiego lub mieszalniki statyczne do równomiernego rozprowadzania środka utleniającego.

4. system kontroli

• Funkcja: Monitorowanie i kontrola dozowania, przepływu, ciśnienia i temperatury.
• Technologia:
  • Zautomatyzowana kontrola za pomocą czujników (np. urządzeń do pomiaru redoks lub pH).

5. oczyszczanie gazów spalinowych lub produktów ubocznych

• Funkcja: Usuwanie lub neutralizacja produktów ubocznych, takich jak nadmiar ozonu lub powstałe związki chloru.
• Technologia:
  • Filtr z węglem aktywnym do oczyszczania gazów.
  • Systemy neutralizacji ścieków.

Funkcjonalność i warianty systemów utleniania

Funkcjonalność systemu utlenianiazależy w dużej mierze od wybranego procesu utleniania. Najpopularniejsze procesy zostały szczegółowo wyjaśnione poniżej.

1. systemy ozonowania

• Proszę używać:
  • Usuwanie mikrozanieczyszczeń, dezynfekcja, redukcja koloru.
• Mechanizm:
  • Bezpośrednie utlenianie przez cząsteczki ozonu i pośrednie utlenianie przez rodniki hydroksylowe (-OH).

2. systemy UV/H₂O₂ (utlenianie wspomagane promieniowaniem UV)

• Proszę używać:
  • Degradacja związków organicznych, takich jak pozostałości farmaceutyczne i pestycydy.
• Mechanizm:
  • Promieniowanie UV aktywuje nadtlenek wodoru, tworząc rodniki hydroksylowe.

3. systemy dozowania chloru

• Proszę używać:
  • Dezynfekcja, utlenianie żelaza i manganu.
• Mechanizm:
  • Utlenianie zanieczyszczeń przez kwas podchlorawy (HOCl).