Che cos'è l'ossidazione umida?
L'ossidazione a umido è un processo chimico per la rimozione di contaminanti organici dai flussi di acque reflue. Il processo prevede il riscaldamento dell'acqua contaminata a temperature elevate e l'iniezione di aria ad alte pressioni. Le reazioni dell'aria con i contaminanti li ossidano in gas comuni come l'anidride carbonica, che vengono separati successivamente dal flusso d'acqua.
L'introduzione di aria a pressioni più basse nei corsi d'acqua crea un effetto di agitazione, ma anche a temperature più elevate, l'aria reagirà solo parzialmente con eventuali contaminanti organici. Aumentare la pressione al di sopra del punto critico dell'acqua, dove le molecole d'acqua non sono né liquide né vapore, crea una singola fase quando viene introdotta l'aria. L'aria reagirà molto bene con i materiali organici e un passaggio successivo in cui la pressione viene ridotta rimuoverà tutta l'aria rimanente e i gas formati dalla reazione.
L'acqua ha un punto critico, una temperatura e una pressione al di sopra delle quali vapore e liquido non possono essere visti come fasi separate. Questo punto critico è di circa 3206 psia (221 bar) e 705 ° F (374 ° C). Al di sopra di questo punto, l'acqua è nota come fluido supercritico e spesso si verificano reazioni di ossidazione a umido in queste condizioni.
Un processo alternativo che consente l'uso di temperature e pressioni più basse viene realizzato con un catalizzatore. Il flusso di rifiuti viene pressurizzato con aria e fatto passare su un catalizzatore adatto, che può variare a seconda dei contaminanti. Un catalizzatore aiuta la reazione chimica tra l'aria e i materiali organici, ma non viene consumato o distrutto dalla reazione. Le reazioni catalitiche di ossidazione a umido possono verificarsi in condizioni subcritiche, che possono ridurre i costi operativi e utilizzare recipienti con valori di pressione inferiori.
I materiali di costruzione per i reattori e le apparecchiature associate utilizzate per l'ossidazione a umido devono essere scelti con cura. Le alte temperature possono indebolire molti metalli, il che può comprometterne la resistenza per contenere le pressioni necessarie. Alcuni contaminanti organici creeranno composti acidi durante la reazione e molti metalli non saranno adatti per la protezione dalla corrosione. L'aria calda pressurizzata può ossidare e indebolire i materiali utilizzati per sigillanti e guarnizioni e occorre fare attenzione a scegliere materiali inerti in grado di resistere alle condizioni operative estreme.
A causa delle elevate pressioni e temperature necessarie per le reazioni di ossidazione a umido, il preriscaldamento dell'aria e i flussi di acque reflue possono migliorare l'efficienza energetica. Si possono impiegare scambiatori di calore che utilizzano i fluidi ad alta temperatura che escono dal reattore per preriscaldare i flussi di aria e acqua. Il calore aggiuntivo può verificarsi dalla reazione dell'aria con i prodotti organici e l'utilizzo di questo calore può ridurre i costi operativi del sistema.