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invention
Fédération de Russie Patent RU2286949

PROCEDE ET APPAREIL DE décomposition UNDERWATER du contenu organique de la conductivité électrique des solutions aqueuses de déchets

Nom de l'inventeur: SHREMMER Istvan (HU); Peter Tilke (HU)
Le nom du titulaire du brevet: G.I.TS. KFT (HU)
Adresse de correspondance: 129010, Moscou, ul. Boris Spassky, 25, p.3, Ltd. "Gorodissky and Partners", pat.pov. GB Egorova, identification No 513
Date de début du brevet: 16.07.2002

L'invention se rapporte à la décomposition du contenu organique de solutions aqueuses de déchets. Le procédé consiste à immerger les électrodes dans la solution, créer et maintenir une décharge d'arc entre les électrodes et la solution conductrice de l'électricité. Un courant de décharge d'arc électrique avec une densité de courant d'au moins 0,5 A / cm ² à une tension d'au moins 70 et d'une fréquence du courant alternatif symétrique d'au moins 10 Hz, elle est réalisée par une décomposition du contenu organique de la solution dans l' eau, le dioxyde de carbone et l'azote. Au cours du processus, à maintenir le pH et / ou la conductivité de la solution optimale. L'appareil comprend un réservoir d'alimentation pour les matières de départ, au moins une boucle de décomposition, et une capacité de stockage. effet technique - accroître l'efficacité et la durabilité du processus.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour la décomposition sous l'eau du contenu organique de solutions aqueuses électriquement conductrices de déchets. Le procédé et l'appareil peuvent être utilisés pour la décomposition de diverses matières organiques contenues dans les solutions de déchets conductrices de l'électricité, par exemple pour la décomposition de l'EDTA (EDTA) ou un alliage fer-EDTA (Fe-EDTA). Le procédé et l'appareil peuvent être utilisés pour la décomposition du contenu organique de solutions de déchets radioactifs, par exemple pour le traitement des déchets radioactifs produits lors de la désactivation du circuit secondaire du générateur de vapeur pour centrales nucléaires.

Traitement de solutions de déchets contenant des matières organiques, en particulier le traitement de solutions de déchets radioactifs, pour un problème de protection de l'environnement. Effacement du contenu EDTA et Fe-EDTA dans la solution des déchets est particulièrement difficile. Le traitement des déchets en utilisant les deux systèmes connus, ainsi que par les nouvelles façons récemment introduites de sérieux compliquées par le contenu de l'EDTA dans les déchets radioactifs liquides, outre l'EDTA dégrade sérieusement la stabilité des déchets radioactifs, est déjà conditionné à l'élimination finale. EDTA décomposition par le volume de solution de la solution de déchets peut être considérablement réduit, ce qui réduit considérablement le coût de la manutention et du stockage ultérieur.

Des solutions non radioactives contenant de l'EDTA, et nécessitent un traitement spécial avant leur rejet dans l'environnement. Cela rend le stockage des solutions de déchets coûteux et en même temps représente un lourd fardeau sur l'environnement.

Pour réduire la teneur en substances organiques dans des solutions d'eaux usées sont connus diverses solutions.

Des procédés connus comprennent la transformation des solutions de déchets de la transformation en matière solide par séchage à chaud, comme décrit, par exemple, dans le brevet allemand DE 1639299. Un inconvénient de cette méthode est le coût très élevé associé à une grande quantité d'énergie requise pour évaporer l'eau contenue dans la solution. Stockage du matériel produit par ce processus favorable à l'environnement, il est coûteux et implique une complexité supplémentaire.

Une autre méthode connue est la décomposition des matières organiques en utilisant l'ozone. Selon le brevet US 4761208, le procédé comprend l'introduction du peroxyde d'hydrogène dans la solution de déchets contenant des matières organiques. Cependant, l'efficacité de cette méthode est très faible, parce que les radicaux organiques résiduels ne peuvent être obtenus sous forme libre. Même lorsque l'efficacité de la décomposition de l'ozone est améliorée par la décomposition du catalyseur est incomplet. Un autre inconvénient du procédé est qu'il est difficile à contrôler.

Une autre solution pour réduire la teneur en composés organiques dans les solutions aqueuses est de décomposition biologique. Cependant, lors de l'utilisation de cette méthode, le contenu de l'EDTA dans la solution ne peut pas être enlevés et, en plus, ne peut pas être réduite solution bactéricide.

Le brevet US 5630915 décrit un procédé et un appareil pour la décontamination de l'eau. Conformément à cette méthode, l'électrode partiellement immergée dans le liquide, crée un arc électrique. Pour intensifier l'oxydation des déchets, sont ajoutés à une solution de peroxyde d'hydrogène dans la cuve de pré-traitement. Les électrodes sont reliées à un condensateur qui est chargé avec circulation de courant alternatif de 60 Hz. Ainsi, entre l'anode et la cathode sous la forme d'aiguilles générant l'arc électrique pulsé. En raison de la forme conique de la réaction d'électrode se produit le long de la surface d'une très petite section, tandis que la cathode perd rapidement son poids. En outre, en raison de la nature des impulsions électriques méthode des décharges d'arc présente une faible productivité. Pour cette raison, il peut être utilisé économiquement que pour le traitement de petites quantités de solutions de déchets ou seulement de réduire le niveau de contamination à des valeurs plus petites.

La publication WO 99/01382 décrit un procédé et un appareil pour le traitement de l'écoulement d'eau contaminée. Conformément à cette méthode de traitement de l'eau par une réaction électrochimique, l'électrolyse plus précisément. L'appareil comprend une cellule électrolytique comprenant entrée et de sortie des conduits, une source de courant, une unité de commande à microprocesseur, et des moyens de réglage pompe d'alimentation. des moyens d'ajustement sont connectés pour alimenter les pompes qui fonctionnent sur des signaux provenant des capteurs mesurer en continu le pH et la conductivité de l'eau traitée. Les électrodes sont immergées dans le fluide dans la cellule électrolytique, les électrodes sont connectées à une tension d'alimentation en courant continu de 25 V. La densité de courant utilisée est de 67 A / m ^2. L'inconvénient de ce procédé réside dans l'impossibilité de décomposition des types de matériaux organiques.

La présente invention est un procédé et un appareil pour la décomposition sous-marine du contenu organique de solutions de déchets aqueux conductrices de l'électricité, qui sont en mesure de réduire ou, dans certains cas, la suppression du contenu organique de solutions aqueuses de déchets, ce qui est économique et respectueux de l'environnement en même temps.

Selon l'invention, le plasma formé par les électrodes le long de la surface de l'arc électrique entre les électrodes et la solution, procédera à une décomposition thermique des matières organiques, et des radicaux libres produits par le plasma va oxyder les matières organiques contenues dans la solution. La décomposition des matières organiques peut être améliorée par l'administration au matériau d'électrode d'oxydation.

Un autre objet de la présente invention est un procédé de décomposition sous l'eau du contenu organique de solutions aqueuses de déchets, qui comprend la mesure et, le cas échéant, pour établir le pH et / ou la conductivité de la solution, le maintien d'un pH optimal et / ou une conductivité électrique au cours du procédé, et en outre la décomposition totale ou partielle de composés organiques matériaux en solution. Le procédé selon la présente électrodes invention étant caractérisée par une immersion dans une solution pour obtenir et maintenir un arc électrique entre la solution et les électrodes immergées dans la solution en appliquant un courant électrique avec une densité de courant d'au moins 0,5 A / cm ² à une tension d'au moins 70 V par l'application alternative symétrique ayant une fréquence d'au moins 10 Hz, puis la décomposition du contenu organique de la solution dans l'eau, le dioxyde de carbone et d'azote. Conformément à une forme de réalisation préférée du pH du procédé et / ou la conductivité de la solution de déchets est établie à l'aide d'une solution de pré-traitement. Selon un mode de réalisation préféré du procédé pour établir un pH de la solution de déchet on a ajouté une solution de prétraitement de l'hydroxyde de sodium. Selon un autre mode de réalisation préféré, le pH de la solution de déchets contenant de l'EDTA est fixé à une valeur située dans la plage allant de 8 à 13. Le mode de réalisation préféré est également, selon lequel une solution de pré-traitement qui est utilisée pour établir le pH de la solution de déchets, l'acide phosphorique est ajouté. De préférence, la solution de prétraitement pour ajuster la conductivité électrique de la solution de déchets ajouter du sulfate de sodium. De préférence, la solution et en tant que prétraitement pour établir le pH et la conductivité de la solution de déchets ajouter du nitrate de sodium. Pour augmenter l'efficacité de la décomposition du contenu organique est utile d'ajouter une solution de peroxyde d'hydrogène oxydant. L'oxydant utile comme peroxydisulfate d'ammonium ou le nitrate de sodium.

Un autre objet de la présente invention est un appareil de décomposition sous l'eau du contenu organique de solutions aqueuses électriquement conductrices de déchets. L'appareil comprend un réservoir d'alimentation pour les matières de départ, au moins une boucle de décomposition, et une capacité de stockage. L'appareil selon la présente invention comporte un circuit de décomposition, fonctionnant en mode discontinu, comprenant un réacteur discontinu pour la poursuite de l'expansion, la cuve tampon et la pompe de circulation, avec un réservoir d'alimentation pour les matières premières et le réservoir de stockage sont reliés à l'extension de la boucle, travaillant en mode discontinu par l'intermédiaire d'une pompe d'alimentation . Circuit décomposition fonctionnant en mode discontinu, relié au réservoir de prétraitement de la solution à travers une unité de commande et d'une pompe d'alimentation, d'un condenseur à reflux relié à un réacteur discontinu pour la poursuite de l'expansion. L'irrigation condenseur condense et retourne au moins partiellement les vapeurs qui y sont produites dans un réacteur discontinu. Les électrodes sont immergées dans la solution de déchets étant dans le réacteur pour la poursuite de l'expansion, en mode discontinu. Ces électrodes sont reliées à une source de courant fournissant du courant électrique à une densité de courant d'au moins 0,5 A / cm ² à une tension d'au moins 70 V qui est capable de former et de maintenir un arc électrique entre la solution de déchets et les électrodes immergées. La source de courant est une fréquence du courant alternatif symétrique d'au moins 10Hz. Conformément à une forme de réalisation préférée du récipient de l'appareil relié au circuit de dilatation d'oxydant fonctionnant en mode batch à travers un dispositif d'alimentation et une pompe d'alimentation.

Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif comprend une extension continue de la voie d'écoulement supplémentaire, qui comprend le réacteur principal de décomposition, un réservoir tampon et une pompe de circulation et une voie d'écoulement expansion continue entre la boucle de décomposition fonctionnant en mode discontinu, et le récipient pour les matières premières, de sorte que l'écoulement la boucle de décomposition en continu est reliée au réservoir de solution par l'unité d'ajustement de pré-traitement. Dans ce cas, un condenseur à reflux relié au réacteur principal de décomposition, dans lequel ladite évaporation du condenseur condense et retourne au moins partiellement les vapeurs qui y sont produites dans le réacteur de décomposition principale. Les électrodes sont immergées dans la solution de déchets dans ledit réacteur de décomposition principale, dans lequel les électrodes sont connectées à une source de courant fournissant du courant électrique à une densité de courant d'au moins 0,5 A / cm ² à une tension d'au moins 70 V, ce qui génère et maintient l'arc électrique décharger solution de déchets entre la solution et les électrodes immergées. La source de courant génère un courant alternatif symétrique ayant de préférence une fréquence d'au moins 10Hz. De préférence, le réservoir de comburant relié au trajet d'écoulement à travers l'expansion continue et la pompe d'alimentation nourricier.

Selon un autre mode de réalisation préféré du circuit d'expansion, fonctionnant en mode discontinu, et le débit continu de boucle de décomposition comprennent des filtres qui y sont construits. Lorsque les électrodes sont connectées à une source de courant fournissant un courant alternatif monophasé. Possible que les électrodes sont connectées à une source de courant fournissant un courant alternatif triphasé.

DESCRIPTION PREDPOSTITELNYH REALISATION

Le procédé selon la présente invention repose sur la destruction des matières organiques dans les solutions de déchets électriquement conductrices au moyen d'un arc électrique produit entre des électrodes immergées et la solution. Les paramètres opératoires sont optimisés de manière expérimentale. Des expériences effectuées par la décomposition du contenu organique de la solution de déchets aqueux contenant de l'EDTA, une solution aqueuse de déchets radioactifs et contenant de l'EDTA et de la destruction du contenu de la solution de déchets de «citrox». Ils ont été étudiés:

• propriétés des électrodes: matériaux, surface, la géométrie de la section transversale, la distance entre les électrodes;
• propriétés de la solution de déchets: valeur initiale du pH, de l'effet de la modification du pH sur la vitesse de décomposition de l'EDTA;
• d'autres propriétés: l'impact des paramètres de source de courant sur le processus.

Des expériences ont été réalisées dans un récipient en verre refroidi, avec la solution de déchets ayant la composition suivante:

En choisissant le métal approprié pour les électrodes sont pris en compte les exigences suivantes: un taux acceptable de décomposition des substances organiques dans la solution de déchets, relativement peu de perte de matériau d'électrode de la décharge d'arc électrique, et le fait que l'enlèvement de métal obtenu à partir d'une solution d'électrodes solubles était assez facile . Les expériences ont été étudiées électrodes en tungstène, le cuivre, le titane, le nickel, l'acier inoxydable et en fer doux non allié. Des expériences ont été effectuées en utilisant des électrodes avec l'eau de refroidissement interne et sans refroidissement. L'effet de refroidissement n'a pas été remarqué lors de l'application d'un courant alternatif monophasé, mais lorsqu'on utilise un courant alternatif triphasé, le refroidissement évite la surchauffe des électrodes.

Conformément aux expériences, il a été prouvé que les électrodes de W ont le taux le plus élevé de dissolution des électrodes Cu ont un taux moyen de dissolution et de l'EDTA capacité de décomposition, mais le dépôt de cuivre de la solution après la décomposition est terminée est compliquée. Ni les électrodes présentent les meilleurs résultats à la fois pour la vitesse de dissolution et de l'EDTA sur la capacité de décomposition, mais, comme le cuivre de nickel peut être éliminé de la solution en ajoutant seule substance supplémentaire. électrodes Ti dissous aussi lentement que Ni, mais avait significativement plus faible capacité de décomposition de l'EDTA. Les valeurs mesurées pour l'acier inoxydable et en fer doux non allié étaient presque identiques. Par rapport aux autres électrodes qu'ils ont une capacité satisfaisante pour EDTA décomposition, avec un taux de dissolution de l'électrode reste relativement faible. Comme un avantage évident de fer non allié d'électrode douce remarqué que le fer qui est dissous au cours de la procédure pourrait être précipité au moyen d'alcalinisation aussi facilement que le fer contenu initialement dans la solution de déchets. l'hydroxyde de fer présent dans la solution en raison de la décomposition du complexe et la dissolution des électrodes de fer se dépose bien et peut être facilement filtré. Le tableau 1 montre les résultats pour le taux de décomposition de l'EDTA et de la vitesse de dissolution de l'électrode par rapport tétraacétique (EDTA moles détruit grammes / dissous d'électrodes) pour chaque métal d'électrode.

Des électrodes de Fe, sont révélés être les meilleurs en termes de décomposition de l'EDTA et du point de vue du traitement ultérieur de la solution de déchets.

Les effets de la surface immergée des électrodes en fonction de l'efficacité de l'EDTA décomposition. Les mesures ont été effectuées dans un récipient en verre à double paroi de 250 cm ^3, qui est muni d'un condenseur à reflux. Lors de la mesure du diamètre de l'électrode deux en fer doux de 6 mm, à une certaine distance de 1,5 cm a été immergé dans la solution progressivement par paliers de 0,5 cm. La gamme de mesure est de 0,5-5 cm. Actuelle, la température et à l'arc tension d'allumage décharge mesuré pendant le fonctionnement continu. Comme les résultats montrent, le courant a augmenté en proportion linéaire à la zone de l'électrode immergée. Pour de faibles valeurs de surfaces submergées d'une décharge d'arc électrique ne se développe que sur les pointes des électrodes, ce qui entraîne de faibles valeurs de courant. A une densité de courant inférieure à 0,5 A / cm ^2, la décharge à arc électrique se produit. Immersion surface plus électrode dans la solution n'a pas donné une augmentation significative de la décharge d'arc, mais l'ébullition est devenue plus intense, ce qui provoque des interruptions plus fréquentes de la décharge d'arc et en augmentant le débit du liquide de refroidissement. La valeur minimale de l'allumage, au cours de laquelle commence à développer un arc électrique est de 70 V.

et examiné les effets de la géométrie en coupe transversale de l'électrode sur l'efficacité de l'EDTA décomposition. des électrodes de la géométrie de section transversale circulaire et rectangulaire avec une distance entre eux ont été étudiés de 1,5 cm. Le diamètre de l'électrode avec une section transversale circulaire est de 3 mm, 5 mm et 7 mm. Les résultats expérimentaux suggèrent que le plus efficace de la décomposition de l'EDTA sont plus minces, des électrodes en forme d'aiguilles. Ceci est le résultat d'une plus forte intensité et de maintenir de manière plus stable de l'arc électrique qui se développe le long de la surface des électrodes. La sélection de la taille de l'électrode, cependant, et il est déterminé par d'autres facteurs tels que l'efficacité des coûts, ce qui peut rendre le choix préféré d'un plus grand diamètre des électrodes. Des expériences avec des électrodes de section transversale rectangulaire donnent des résultats similaires, qui ont confirmé que, dans la sélection de la section transversale de l'électrode section transversale géométrie doit avoir une valeur relativement faible.

et les mesures ont été effectuées afin de déterminer la distance optimale entre les électrodes. Les valeurs suivantes ont été étudiées distance: 14 mm, 20 mm, 28 mm, 40 mm et 60 mm. Lorsque la distance entre les électrodes de courant est réduite de 7 A à 5,5 A. De plus, lorsque la distance entre les électrodes de la zone d'arc électrique diminue, 60 mm de décharge en arc est formée uniquement au niveau des pointes des électrodes.

D'autres expériences ont été réalisées en utilisant des valeurs optimales des paramètres établis ci-dessus. influence a ensuite examiné le pH initial de l'EDTA sur le taux de décomposition. La valeur initiale est d'abord ajustée à pH 9. Comme diminution observée de la valeur du pH de la solution au cours de la décomposition, et simultanément à cela, la vitesse de décomposition de l'EDTA de réduction, puis examiné comment l'augmentation de la valeur initiale du pH devrait affecter la vitesse de réaction. Pour augmenter le pH de la solution à l'aide de NaOH. Les résultats sont présentés dans le tableau 2.

Les résultats montrent que l'EDTA efficacité de décomposition augmente de façon marquée avec la valeur initiale du pH, mais parallèle à cette dernière et est doublée et la dissolution des électrodes de fer. Plusieurs indicateurs plus instructif est le rapport entre la concentration et le taux de perte de masse de l'électrode (AC / Åm). L'accroissement de ce rapport indique que le système se rapproche de paramètres de fonctionnement optimaux. Efficacité maximale EDTA de décomposition est réalisée à un pH de 13, mais pour y parvenir, vous devez ajouter trop de NaOH, et l'arc électrique devient si intense que le processus devient difficile à contrôler. En prenant ces facteurs en compte, on peut supposer que l'efficacité de l'EDTA décomposition est la valeur optimale du pH initial est égal à 12.

Au cours des expériences, on a déterminé que les changements de pH de la solution affecte considérablement l'efficacité de l'EDTA décomposition. Par conséquent, un important objectif de l'expérience suivante a consisté à étudier la façon dont la valeur du pH de la solution varie avec le temps. Les mesures montrent que la concentration de l'EDTA, et les changements de pH de façon exponentielle dans le temps, et que les deux courbes sont très semblables en forme. La vitesse de réaction augmente de façon significative avec l'augmentation de la concentration en EDTA initiale et les valeurs initiales de pH. De cela, nous pouvons conclure que pour contrôler le processus d'une manière économique une solution devrait être progressivement concentré par rapport à l'EDTA et la valeur du pH de la solution doit être augmentée progressivement. En raison de la présence de nitrates dans les taux de dissolution de l'électrode de solution ne pas augmenter avec le temps.

Conformément à la présente invention pour la décomposition des matières organiques à partir de solutions de déchets aqueux et sont utilisés actuellement en cours et alternatif. Pour arc électrique sur les expériences des électrodes ont été effectuées en utilisant une source d'onde sinusoïdale et carrée monophasé et triphasé. Le modèle a été utilisé 300 ml de "citrox", généralement utilisés pour le nettoyage, qui contenait 50 g / l d'acide citrique et 50 g / l d'acide oxalique. Pour déterminer la conductivité électrique et le pH de la solution à 0,1 mol / l de nitrate de sodium. La valeur du pH de la solution était de 1,6. L'expérience a été réalisée à une densité de courant de 1 A / ^cm2. Les résultats expérimentaux sont présentés dans le tableau 3., qui contient des valeurs d'efficacité de décomposition en fonction du temps pour un courant constant de 50 Hz sinusoïdal AC et 1000 Hz AC onde carrée.

Les expériences montrent que, avec l'obtention d'une meilleure efficacité de décomposition du courant alternatif permet de former un arc, un arc électrique et plus stable et plus fiable que celle a été préparé en courant continu.

exemple 1

Procédé conforme à la présente invention a été utilisée pour décomposer la teneur en Fe-EDTA et d'autres matières organiques à partir de solutions de déchets produits lors du nettoyage du générateur de vapeur dans le circuit secondaire des centrales nucléaires. La composition et le pH de la solution est la suivante:

Des expériences ont été réalisées dans deux récipients en verre thermostaté ayant un volume de 220 ^cm3 et 1200 ^cm3. La tension appliquée est de 220 V / 50 Hz, la gamme des valeurs actuelles est 5-8 A, et la gamme de température de 90-95 ° C des électrodes en fer doux utilisés pour l'expérience avaient un diamètre de 7 mm et une profondeur de 2 cm d'immersion. La distance entre les électrodes était de 2 cm dans le vaisseau plus petit, et 4 cm dans la cuve plus grande. Progressivement appliquée aux électrodes à l'aide de la tension nominale du transformateur toroïdal. Les changements dans le contenu de l'EDTA ont été détectés par titrage à l'aide d'oxychlorure de zirconium. le taux de décomposition de l'EDTA dans la solution initiale ont été étudiés, mais aussi après la concentration initiale de la solution est triplée, et la solution d'origine après que la valeur de pH est augmentée. Les résultats sont présentés dans le tableau 4.

On compare les expériences 1 et 3, on peut voir clairement qu'une solution plus concentrée d'EDTA efficacité de décomposition plus. En solution à triple concentration du taux de décomposition de l'EDTA a plus que doublé. De la comparaison des résultats obtenus par les expériences 1 et 2, on peut supposer qu'un plus grand nombre correspond à une plus grande efficacité de l'EDTA EDTA décomposition. En augmentant le volume de la solution cinq fois dans de l'EDTA augmente la vitesse de décomposition de la valeur initiale de 1,7 (le pH reste constant). Sur la base des expériences 2 et 4, on peut dire que le milieu de l'EDTA décomposition alcaline est plus efficace. L'augmentation du pH de la solution de 9,1 à 12,3 conduit à presque le double du taux d'EDTA décomposition.

Mesures de l'activité de la solution a indiqué que, pendant le complexe Fe-EDTA à la suite de la décomposition de l'établissement du pH et l'addition de peroxyde d'hydrogène et de la teneur en manganèse est probable, la totalité du contenu de la solution d'argent est déposée ensemble avec l'hydroxyde de fer. Concentration hautement isotopes ⁽¹³⁴ Cs, ¹³⁷ Cs, ⁵⁸ Co, ⁶⁰ Co) est resté pratiquement constant.

exemple 2

Après l'achèvement des expériences de laboratoire, les propriétés de décomposition de l'EDTA en utilisant un dispositif plus large ont été examinés afin d'obtenir des données supplémentaires pour la conception d'un des dispositifs complexes à l'échelle industrielle pour la décomposition des matières organiques.

Pour augmenter l'efficacité de l'EDTA décomposition a été augmentée nombre d'électrodes. Il en est résulté un champ électrique plus uniforme et a permis d'augmenter la tension appliquée aux électrodes. L'augmentation de la circulation du courant dans le système, il est nécessaire d'utiliser un système à trois phases pour réaliser un réseau électrique plus uniforme de la charge. Le système comprend un réservoir tampon relié au réacteur 2 ^dm3. La solution a été distribuée à partir de la cuve tampon au réacteur et à travers une unité de pré-refroidissement, à l'aide d'une pompe centrifuge. Avant d'entrer dans le réacteur, on a ajouté la solution de peroxyde d'hydrogène en circulation. Le volume de la solution est maintenue constante au moyen d'un condenseur à reflux relié au réacteur.

Pendant le processus utilisé grille carrée de 9 électrodes, l'électrode 3 étaient connectés à chaque phase du réseau. Distance entre électrodes voisines est de 4 cm. Etant donné que les électrodes voisines sont connectées à des phases différentes du circuit principal, la tension entre les électrodes est maximisée. La composition de la solution d'essai était identique à celui utilisé dans l' exemple 1. Le pH initial était de 9,0 _0. Pendant le fonctionnement stationnaire , la température était de 97 ° C, tandis que le courant d'électrode a été de 10,9 A, et la phase 27-30 solution de peroxyde courant par secteur A. L' hydrogène avec une concentration de 30% a été introduite à un débit de 20 ^cm3 / heure. Les résultats expérimentaux sont présentés dans le tableau 5.

En comparant les résultats de l'expérience avec les résultats obtenus dans les expériences à l'échelle du laboratoire peut être conclu que la fois la consommation d'énergie au cours de la décomposition, et la concentration finale ^_d'EDTA (C F EDTA) sont significativement plus faibles dans l'expérience où l'application de courant triphasé et l'injection de peroxyde d'hydrogène que dans l'expérience à l'échelle laboratoire, avec la même durée. Les expériences montrent que la consommation d'énergie spécifique d'EDTA décomposition diminue avec l'augmentation du volume de la solution de déchets qui augmente la quantité d'EDTA.

exemple 3 :

Sur la base des résultats des expériences de laboratoire, la décomposition des matières organiques à 450 ^m3 de solution de déchets a été effectuée en deux étapes à l' aide de l'appareil représenté sur la Fig. A la première étape, la solution a été concentrée et a procédé à l'expansion importante de l'EDTA. Contraintes à la poursuite de la concentration de la solution, en raison de la teneur en acide borique. La décomposition de l'EDTA renforcée par l'addition de peroxyde d'hydrogène. Dans la première étape a été éliminé 70-75% de la teneur d'origine en utilisant l'EDTA à une dégradation continue du réacteur à écoulement.

La deuxième étape a été utilisée pour réacteur discontinu EDTA de décomposition avec un degré final de 96,5% d'élimination de l'EDTA. le taux de décomposition de l'EDTA dans le second circuit est augmentée par l'introduction de NaOH dans le réservoir tampon.

Fer suspension d'hydroxyde, précipité lors de la décomposition de l'EDTA a été éliminé par centrifugation. Les paramètres utilisés lors de la décomposition de l'EDTA:

Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de décomposition sous l'eau du contenu organique de solutions de déchets électriquement conductrices selon la présente invention comprend un chemin d'écoulement 16 (dessin), une expansion continue et le circuit d'expansion 17 fonctionnant en mode discontinu. En flux continu boucle de décomposition en 16, le réacteur principal de décomposition 6, un réservoir tampon 5, un filtre 9, un dispositif d'alimentation 12 et une pompe de circulation 10 sont reliés par des canalisations. Le réservoir tampon 5 de la boucle de décomposition à écoulement continu 16 est relié au réservoir d'alimentation 1 pour les matières premières par l'unité de réglage 18 et une pompe d'alimentation 4. Volume 2 solution de prétraitement est relié à l'unité de réglage 18 et à travers une pompe d'alimentation. Chargeur 12 de chemin d'écoulement continu 16 relié au réservoir d'expansion 3 par une pompe d'alimentation d'oxydant 4. Les électrodes sont immergées dans le réacteur principal de décomposition 6 équipé d'un trop-plein 14. L'espace intérieur de la décomposition réacteur principal 6 est relié à un condenseur à eau 13 condensée dans le condenseur 13 peut être sous vide, ou en variante, recyclé vers le réservoir tampon 5. les électrodes du réacteur principal de décomposition 6 sont reliés à une source de courant fournissant un courant alternatif symétrique.

La configuration du circuit d'expansion 17 fonctionnant en mode discontinu, la configuration est identique à l'expansion continue trajet d'écoulement 16. Circuit de décomposition 17 fonctionnant en mode discontinu, le réacteur 7 contient le démarrage de l'expansion subséquente, un réservoir tampon 5, un filtre 9 et d'un dispositif d'alimentation 11 et est relié au réservoir de stockage 8 par l'intermédiaire d'un conduit. Le réservoir tampon 5 de décomposition en boucle 17 est reliée à la cuve tampon 5, l'expansion continue chemin d'écoulement 16, tandis que alimentateur 11 circuit 17 est reliée à la cuve d'expansion 3 par l'intermédiaire d'oxydant pompe d'alimentation 4. Le condensateur 13 est relié au réacteur par lots 7, avec l'eau de condensation il est retourné totalement ou partiellement dans le réacteur d'alimentation 7.

Le fonctionnement du dispositif est réalisé comme suit

La solution à traiter est introduite à partir d'une solution de réservoir de déchets vers le réservoir d'alimentation 1 (dessin) pour les matières de départ avec une pompe d'alimentation fonctionnant en mode discontinu. La pompe d'alimentation est actionné au moyen d'un détecteur de niveau qui empêche le réservoir d'alimentation 1 pour la matière première de déborder ou de vidange. Une fois que la solution résiduaire est introduite dans la cuve d'alimentation 1 pour la matière première pompe d'alimentation 4 alimente dans l'unité de réglage 18, où le pH et la conductivité de la solution sont réglées pour être égales aux valeurs optimales déterminées expérimentalement au moyen d'ajout d'une solution pour le prétraitement, administré à partir d'une solution contenant 2 pour préliminaire traitement, par la pompe 4. sous forme de solution à prétraiter, de l'hydroxyde de sodium peut être utilisée, l'hydroxyde de potassium ou l'hydroxyde de lithium. La solution prétraitée est introduite dans le réservoir tampon 5 de la boucle de décomposition à écoulement continu 16. Le volume de liquide entrant dans le réservoir tampon 5 est fixé à l'aide d'un système de mesure et de contrôle de l'art connu. La solution a été ensuite introduite dans le dispositif d'alimentation 12 par une pompe de circulation 10 à travers le filtre 9, la vanne 20 est fermée et la vanne 21 ouverte. Le filtre 9 effectue l'enlèvement de matière solide que la solution contient initialement ou qui est formé lors de l'établissement du pH et / ou la conductivité de la solution. Le dispositif d'alimentation 12 est introduit dans la solution d'agent oxydant à une vitesse de distribution prédéterminé qui est établi dans des expériences préliminaires. L'oxydant peut être soit organique ou inorganique, mais il peut aussi être une combinaison de ceux-ci. En tant que la solution oxydante de l'agent aqueux de peroxyde d'hydrogène peut être utilisé, le peroxydisulfate d'ammonium, l'hypochlorite de sodium, le peroxyde de benzoyle ou des mélanges de ceux-ci. La décomposition du contenu organique et peut être mis en oeuvre sans agent oxydant.

Lorsque la solution est retirée du dispositif d'alimentation 12, la pompe de circulation 10 pénètre au réacteur principal de décomposition 6. Le réacteur principal de décomposition 6, les électrodes sont submergées dans la solution, tandis que les électrodes 19 sont connectées à la source d'alimentation. La principale solution de choc chauffée réacteur de décomposition 6 atteint sa température optimale et un arc électrique est formé entre les électrodes et la solution. Bien entendu, la solution peut être préchauffée par d'autres moyens. L'arc électrique entre la solution et les électrodes se décompose la matière organique de la solution résiduaire et amène le liquide bouille. La vapeur d'eau produite dans le réacteur, sont introduits dans le condenseur 13 où ils sont refroidis. Ensuite, l'eau condensée est partiellement ou complètement retourné au réacteur principal de décomposition 6. Le pourcentage d'eau qui doit être retournée peut être ajustée en choisissant le degré d'ouverture des vannes 22 et 23. En réduisant le pourcentage d'eau condensée renvoyée à zéro concentration optimale pour la même solution de matière organique peut être choisi.

La solution de déchets est continuellement mis en circulation dans la dégradation continue de la boucle d'écoulement 16 par la pompe 10 de circulation, de sorte que la solution est introduite à travers le trop-plein 14 du réacteur principal 6, l'expansion dans le réservoir tampon 5. Le niveau de la solution dans le réservoir 5 est réglé en réglant le rapport introduit et pompé de fluide ou de retour de condensat pour obtenir un stationnaire la concentration optimale dans le système. La solution a une concentration optimale si son débit massique est égale à la différence entre l'entrée et les flux pompés.

Lorsque la concentration optimale est obtenue, la solution est introduite dans le circuit d'expansion 17 fonctionnant en mode discontinu par la conduite de trop-plein 5 à un réservoir tampon après l'ouverture de la vanne 24. Dans le circuit de décomposition de 17 la solution de déchets est introduit dans le réacteur discontinu 7 à travers un filtre de décomposition subséquente 9 et un dispositif d'alimentation 11 une pompe de circulation 10, la vanne 25 est fermée et la vanne 26 ouverte. Le rôle du filtre 9 et le dispositif d'alimentation 11 est identique au rôle de leurs homologues dans la boucle d'écoulement d'expansion continue. solution de flux de déchets dans le réservoir tampon 5 du chargement du réacteur 7 par un déversoir 15. Le processus commence dans le circuit d'expansion 17 fonctionnant en mode batch, dès que le réservoir tampon 5 est rempli par le flux continu de boucle tuyau de trop-plein 14 décomposition 16.

7 réacteur discontinu pour la poursuite de l'expansion et de ses électrodes et la source de courant et de structure identique à celle du réacteur principal 6 analogues de décomposition. arc électrique, formé dans un réacteur discontinu 7, entre les électrodes submergées et la solution de déchets, se décompose de la teneur résiduelle en substances organiques dans la solution et amène le fluide à ébullition. La vapeur d'eau produite dans le réacteur est refroidi dans un condenseur 13. L'eau condensée est en partie renvoyée à travers une vanne 27, et le reste est pompé à travers la vanne 28. Dans le réacteur discontinu 7 de la décomposition des matières organiques est effectuée à une concentration biologique optimale. Afin de maintenir une concentration constante de substances organiques, suivant que la décomposition des matières organiques et la quantité de matières organiques est réduit, et diminue la quantité d'eau par pompage d'eau à partir de la partie condensée du système.

Le circuit 17 fonctionne en mode discontinu, fonctionne tant que le degré de décomposition des substances organiques désirée est atteinte.

Les expériences montrent que dans la boucle de décomposition à écoulement continu 16, le degré de décomposition des matières organiques de 70 à 75% peut être obtenu, tandis que dans le circuit, fonctionnant en mode discontinu, il augmente de 96,5%. L'efficacité de ce procédé peut être encore accrue par le fonctionnement prolongé.

En variante, le procédé peut être réalisé en faisant circuler la solution de déchets que dans une boucle de décomposition unique 17 fonctionnant en mode discontinu. Procédé d'un circuit peut être utilisé pour la décomposition du contenu organique de solutions de déchets ne contenant pas d'EDTA. Dans ce cas, l'efficacité de la décomposition de la matière organique sera inférieur.

liste des symboles

REVENDICATIONS

1. Procédé de décomposition sous l'eau du contenu organique de solutions aqueuses de déchets, comprenant ce qui est mesuré et, si nécessaire, le changement en ajoutant une solution de prétraitement du pH et de la conductivité de la solution, maintenir le pH optimal et / ou une conductivité électrique au cours du processus, et est mis en oeuvre la décomposition totale ou partielle du contenu organique de la solution, dans lequel les électrodes sont immergées dans une solution formée et maintenue entre les électrodes et la solution conductrice de l' électricité par application d'une décharge électrique d'un courant électrique avec une densité de courant d'au moins 0,5 a / ^cm2 à une tension d'au au moins 70, et l'application d'une fréquence du courant alternatif symétrique au moins 10 Hz, et la décomposition est effectuée sur la teneur en eau de la solution organique, le dioxyde de carbone et d'azote.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution d'hydroxyde de sodium en tant que prétraitement pour modifier le pH de la solution de déchets.

3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le pH de la solution de déchets contenant de l'EDTA, ajusté dans la plage de 8 à 13.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution de prétraitement utilisée pour modifier le pH de la solution de déchets, l'acide phosphorique est utilisé.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu 'en tant que solution de prétraitement permettant de sélectionner la conductivité électrique de la solution de déchets est le sulfate de sodium.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution de prétraitement pour modifier le pH et la conductivité de la solution de déchets est le nitrate de sodium.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1-6, caractérisé en ce que le déchet est ajouté à une solution d'oxydant pour accélérer la décomposition des matières organiques.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le peroxyde d'hydrogène est l'oxydant utilisé.

9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le peroxodisulfate utilisé comme oxydant d'ammonium ou le nitrate de sodium.

10. Appareil pour la décomposition sous l'eau du contenu organique de solutions aqueuses électriquement conductrices de déchets, comprenant un réservoir d'alimentation (1) pour les matières de départ, au moins un circuit (17), l'expansion et le réservoir de stockage (8), le réservoir d'alimentation (1) pour matières premières et un réservoir de stockage (8) connecté à l'extension circuit (17) par l'intermédiaire d'une pompe d'alimentation (4) et le circuit (17) d'expansion raccordé au connecteur (2) solution de réservoir de pré-traitement par l'intermédiaire de l'unité de régulation (18) et une pompe d'alimentation (4) dans lequel le circuit (17) d'expansion comprend des électrodes immergées dans la solution de déchets et reliés à une source (19) du courant, caractérisé en ce qu 'il comprend un circuit (17) d'expansion, fonctionnant en mode discontinu et contenant un réacteur discontinu (7) pour une décomposition ultérieure un réservoir tampon (5) et une pompe de circulation (10), le condenseur par évaporation (13) connecté au réacteur batch (7) pour condenser au moins un retour partiel au réacteur batch (7) les vapeurs sont formées à l'intérieur à les électrodes sont immergées dans la solution de déchets dans le réacteur batch (7) et relié à une source (19) du courant alimentant un courant électrique ayant une densité d'au moins 0,5 a / cm ² à une tension d'au moins 70 V, ce qui est suffisant pour créer et le maintien d'une décharge d'arc entre les électrodes et la solution de déchets, dans lequel la source (19) pour créer un courant alternatif symétrique de fréquence de courant d'au moins 10 Hz.

11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le récipient (3) avec un agent d'oxydation fixé sur le circuit (17) d'expansion, travaillant en mode discontinu par l'intermédiaire d'un dispositif d'alimentation (11) et une pompe d'alimentation (4).

12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce qu 'il comprend un chemin d'écoulement additionnel (16) par expansion en continu, qui comprend réacteur principal (6) d'expansion, un réservoir tampon (5) et une pompe de circulation (10) et connecté entre le circuit (17) expansion et réservoir d'alimentation (1) pour les matières premières, de sorte que le trajet d'écoulement (16), une expansion continue reliée au réservoir (2) une solution de prétraitement par des moyens (18) d'ajustement du condenseur par évaporation (13) connecté au réacteur principal (6) la décomposition et destiné à la condensation et au moins un retour partiel dans le réacteur principal (6) les vapeurs d'expansion qui sont formées en elle, tandis que les électrodes sont immergées dans la solution de déchets dans le réacteur principal (6) d'expansion et relié à une source (19) du courant alimenter un courant électrique ayant une densité d'au moins 0,5 a / cm ² à une tension d'au moins 70 V, ce qui est suffisant pour établir et maintenir une décharge d'arc entre les électrodes et la solution de déchets, dans lequel la source (19) destiné à créer un courant alternatif symétrique de fréquence de courant d'au moins 10 Hz.

13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que le récipient (3) fixé sur le trajet d'écoulement d'oxydant (16) à travers le dispositif d'alimentation en continu de décomposition (12) et une pompe d'alimentation (4).

14. Appareil selon l'une quelconque pp.10-13, caractérisé en ce que le circuit (17) d'expansion, travaillant en mode batch et / ou le circuit d'écoulement (16) comprend un filtre intégré de décomposition en continu (9).

15. Appareil selon la revendication 14, dans lequel les électrodes sont connectées à une source monophasée (19) courant alternatif.

16. Appareil selon la revendication 14, dans lequel les électrodes sont fixées à la source d'alimentation en courant alternatif triphasé.

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Date de publication 19.02.2007gg

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