Chemische en thermische reinigingstechnieken voor baggerspecie, Natte oxidatie
Natte oxidatie of natteluchtoxidatie is een fysisch-chemisch proces, waarbij zuurstof wordt toegevoegd onder verhoogde druk en temperatuur. Het basisprincipe van het proces is dat de onder deze omstandigheden verhoogde oplosbaarheid van zuurstof in water de oxidatie van organische verbindingen bevordert. De druk moet hoog genoeg zijn om verdamping van water te voorkomen. De reactie moet in de waterfase geschieden, daar de betrokken chemische reacties zowel zuurstof (oxidatie) als water (hydrolyse = splitsing onder opname van water) gebruiken. Het is niet precies bekend welke reacties allemaal plaatsvinden en hoe ze verlopen, maar de algemeen aanvaarde theorie luidt dat er sprake is van zogenaamde vrije radicaalmechanismen. Vrije radicalen zijn zeer reactieve deeltjes. De snelheid waarmee het proces verloopt, wordt voornamelijk bepaald door de temperatuur en de aanwezigheid van katalyserende stoffen, zoals ijzer- of koperionen.
De voornaamste toepassingen in de praktijk zijn verwerking van zuiveringsslib, behandeling van slecht biologisch afbreekbaar procesafvalwater in de industrie, en regeneratie van gebruikt actief kool.
Toepassing op baggerspecie is met name interessant daar ontwatering achterwege kan blijven als voorbehandeling. Op grond van de reactiecondities is het proces inzetbaar voor de reiniging op PAK en minerale olie.
Er zijn verschillende uitvoeringen van het natte oxidatieproces. Als voorbeeld wordt hier de in Nederland operationele uitvoering volgens het 'VerTech-principe' besproken. De enige reactor volgens dit principe wordt geëxploiteerd door de VAR. Het betreffende bedrijfsonderdeel heet VARTECH BV. VARTECH verwerkt vloeibare organische afvalstromen zoals slibstromen, zowel vergiste communale stromen (afkomstig van waterzuiveringen) als bedrijfsstromen.
Het VerTech-proces bestaat uit een ondergronds geïnstalleerde reactor met twee concentrische pijpen met een lengte van 1.280 m, waarbij hydrostatisch een hoge druk (ruim 10 MPa = circa 100 bar) wordt opgebouwd (zie bovenstaande figuur). De reactietemperatuur kan gevarieerd worden tussen 200 en 300 °C door middel van warmtewisseling en het debiet. De voordelen van deze uitvoering zijn: een ideale propstroom, een efficiënte warmtewisseling over de gehele lengte van de reactor en een minder zware constructie door de tegendruk van de aardformatie. Nadeel is de hogere investerings- en onderhoudskosten van deze uitvoering (onderhoud in geval van ondergrondse storingen). Dit wordt deels gecompenseerd door de hogere capaciteit van het systeem (schaalvoordeel).
De overige operationele natte-oxidatietechnieken maken gebruik van bovengronds geplaatste drukvaten.
Het Loprox-proces van Bayer (afvalwater/slibbehandeling) maakt gebruik van een opwaarts doorstroomde reactor van het type ‘bubble column’. Het systeem werkt onder een druk van 2 MPa (circa 20 bar) en heeft een temperatuurbereik van 150 tot 200 °C. Hierbij zorgt een katalysator ervoor dat ondanks de lagere temperatuur en druk toch goede resultaten kunnen worden behaald.
Onderstaande figuur geeft een schematische weergave van een verwerkingsketen voor natte oxidatie van baggerspecie.
