L’ossidazione a umido è un processo chimico per rimuovere i contaminanti organici dai flussi di acque reflue. Il processo prevede il riscaldamento dell’acqua contaminata a temperature elevate e l’iniezione di aria ad alta pressione. Le reazioni dell’aria con i contaminanti li ossideranno a gas comuni come l’anidride carbonica, che vengono successivamente separati dal flusso d’acqua.
L’introduzione di aria a pressioni più basse nei flussi d’acqua crea un effetto di agitazione, ma anche a temperature più elevate, l’aria reagisce solo parzialmente con eventuali contaminanti organici. L’innalzamento della pressione al di sopra del punto critico dell’acqua, dove le molecole d’acqua non sono né liquide né vapore, crea un’unica fase quando viene introdotta l’aria. L’aria reagirà molto bene con i materiali organici e una fase successiva in cui la pressione viene ridotta rimuoverà l’aria rimanente e i gas formati dalla reazione.
L’acqua ha un punto critico, una temperatura e una pressione al di sopra della quale 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 in queste condizioni si verificano reazioni di ossidazione a umido.
Un processo alternativo che consente l’uso di temperature e pressioni inferiori è realizzato con un catalizzatore. Il flusso di rifiuti viene pressurizzato con aria e fatto passare su un opportuno catalizzatore, 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 di ossidazione catalitica a umido possono verificarsi in condizioni subcritiche, il che può ridurre i costi operativi e utilizzare recipienti con valori di pressione inferiori.
I materiali di costruzione per i reattori e le relative apparecchiature utilizzate per l’ossidazione a umido devono essere scelti con cura. Le alte temperature possono indebolire molti metalli, compromettendone 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 riscaldata pressurizzata può ossidare e indebolire i materiali utilizzati per sigillanti e guarnizioni e occorre prestare attenzione nella scelta di materiali inerti in grado di resistere a condizioni operative gravose.
A causa delle alte pressioni e temperature necessarie per le reazioni di ossidazione a umido, il preriscaldamento dell’aria e dei flussi di acque reflue può migliorare l’efficienza energetica. Possono essere impiegati scambiatori di calore che utilizzano i fluidi ad alta temperatura in uscita dal reattore per preriscaldare i flussi di aria e acqua. Il calore aggiuntivo può derivare dalla reazione dell’aria con le sostanze organiche e l’utilizzo di questo calore può ridurre i costi operativi del sistema.