Procedimiento para el acondicionamiento de una solución de residuos que contiene substancias orgánicas y metales en forma iónica que se producen en la limpieza química por vía húmeda de instalaciones convencionales o nucleares.

Procedimiento para el acondicionamiento de una solución de residuos procedente de la limpieza por víahúmeda de instalaciones convencionales o de la técnica nuclear,

que contiene por lo menos una substanciaorgánica y por lo menos un metal en forma iónica, en donde por lo menos una parte de la substancia orgánicase disgrega mediante un tratamiento electroquímico de la solución de residuos, y precipita por lo menos unmetal mediante la adición de ácido fosfórico, y el precipitado de fosfato que aparece, se elimina de la soluciónde residuos.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/058407.

Solicitante: AREVA GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: PAUL-GOSSEN-STRASSE 100 91052 ERLANGEN ALEMANIA.

Inventor/es: AMMANN,FRANZ, SCHUSS,SILVIA, TOPF,CHRISTIAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C02F1/32 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C02 TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS.C02F TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS (procedimientos para transformar las sustancias químicas nocivas en inocuas o menos perjudiciales, efectuando un cambio químico en las sustancias A62D 3/00; separación, tanques de sedimentación o dispositivos de filtro  B01D; disposiciones relativas a las instalaciones para el tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla en los buques, p. ej. para producir agua dulce, B63J; adición al agua de sustancias para impedir la corrosión C23F; tratamiento de líquidos contaminados por radiactividad G21F 9/04). › C02F 1/00 Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad). › por luz ultravioleta.
  • C02F1/467 C02F 1/00 […] › por desinfección electroquímica.
  • C02F1/52 C02F 1/00 […] › por floculación o precipitación de las impurezas en suspensión.
  • C02F101/20 C02F […] › C02F 101/00 Naturaleza del contaminante. › Metales pesados o sus compuestos.
  • C02F101/30 C02F 101/00 […] › Compuestos orgánicos.
  • C02F9/00 C02F […] › Tratamiento en varias etapas del agua, agua residual o de alcantarilla.

PDF original: ES-2411915_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para el acondicionamiento de una solucion de residuos que contiene substancias organicas y metales en forma ionica que se producen en la limpieza quimica por via humeda de instalaciones convencionales o 5 nucleares.

La invencion se refiere a un procedimiento para el acondicionamiento de una solucion de residuos que contiene substancias organicas y metales en forma ionica que se producen en la limpieza quimica por via humeda de instalaciones convencionales o nucleares. Dichas soluciones se forman cuando por ejemplo en la limpieza secundaria de generadores de vapor de centrales nucleares, se eliminan depositos que contienen magnetita. Para esta finalidad se emplean soluciones de limpieza, las cuales por ejemplo contienen por lo menos un agente organico que forma un complejo soluble en agua con iones metalicos como Fe-II y/o Fe-III, por ejemplo, un acido organico como EDTA. Despues de finalizar la limpieza se obtienen unas soluciones de residuos, las cuales contienen los citados compuestos complejos asi como eventualmente parte del agente organico sin utilizar. Ademas, pueden tambien contener otros compuestos organicos como aminas y compuestos inorganicos, por ejemplo iones nitrato y

iones amonio. Como medida para el contenido de substancias organicas se utiliza habitualmente el valor CSB. Este valor da la necesidad quimica de oxigeno (chemischen Sauerstoffbedarf) que es preciso para la degradacion de substancias organicas en C02 y agua. Este tipo de soluciones de residuos, debido a que contienen generalmente un alto contenido en metal y valor CSB,

necesitan una eliminacion respetuosa con el medio ambiente. En el caso de soluciones no contaminadas radioactivamente, algunos paises, como por ejemplo, Alemania, permiten una eliminacion mediante incineracion como residuos peligrosos. Cuando la solucion de residuos esta radioactivamente contaminada, lo cual por ejemplo puede suceder en la limpieza del generador de vapor de centrales nucleares, o no esta permitida una incineracion de soluciones de residuos no radioactivos, este tipo de forma de proceder no entra en cuestion. En un procedimiento corriente de acondicionamiento, los componentes organicos se descomponen completamente de manera ideal, electroquimicamente en dioxido de carbono y agua. Para la eliminacion de los iones metalicos de la solucion, esta se lleva a cabo mediante intercambiadores ionicos. A este respecto, se producen cantidades considerables de resinas intercambiadoras, cargadas, eventualmente contaminadas radioactivamente, como residuo secundario, el cual debe ser almacenado o eliminado de una forma extraordinariamente costosa. En las resinas intercambiadoras,

cargadas con metales, la relacion de volumenes entre la resina intercambiadora y el volumen o respectivamente la masa de iones metalicos es extremadamente desfavorable.

A consecuencia de ello, la invencion asume la tarea de proponer un procedimiento con el cual una solucion de residuos de la clase citada al principio, se acondiciona de manera sencilla y economica.

Esta tarea se soluciona mediante un procedimiento segun la reivindicacion 1 y un procedimiento segun la reivindicacion 4. En el procedimiento citado en primer lugar se degrada por lo menos una parte de las substancias organicas mediante tratamiento electroquimico de la solucion de residuos, y por lo menos precipita un metal mediante la adicion de acido fosforico, y el precipitado de fosfato aparecido se elimina de la solucion de residuos. El procedimiento descrito en la reivindicacion 4 se diferencia porque los metales obtenidos en la solucion de residuos, no se disgregan mediante un procedimiento electroquimico sino mediante un tratamiento con luz UV.

A base de un tratamiento electroquimico o de la irradiacion con luz UV se descomponen los compuestos organicos finalmente en C02 y agua. Los compuestos complejos de metales liberan estos solamente en el curso de la descomposicion de sus iones metalicos unidos al complejo metalico. En ambas variantes del procedimiento es aconsejable trabajar en solucion acida hasta debilmente basica, a saber, en un margen de pH de aproximadamente 45 3 hasta 9, puesto que se evita o disminuye la formacion de precipitados de hidroxidos metalicos. Los precipitados aparecidos en el margen alcalino sedimentan muy lentamente y se pueden separar solo muy dificilmente, por ejemplo, por filtracion. De manera muy diferente por el contrario se comporta el precipitado de fosfato. Estos son poco voluminosos y se pueden separar con poco desembolso de aparatos tecnicos, sin problemas, mediante filtracion o centrifugacion. Por el contrario, en una separacion con un intercambiador de iones tiene lugar en este 50 procedimiento un volumen evidentemente mas pequeno de residuo. El acido fosforico empleado para la precipitacion del metal tiene ademas la ventaja de que simultaneamente puede servir para el ajuste del citado margen del valor del pH (pH de aproximadamente 3 a 9) , y principalmente puesto que se trata de un oxiacido, produce una aceleracion de la degradacion de los compuestos organicos. A partir de un 55 oxiacido o respectivamente, a partir del correspondiente radical acido (fosfato) se forman en el anodo, peroxicompuestos (peroxifosfatos) , los cuales como agentes muy fuertes de oxidacion aceleran la descomposicion oxidativa de las substancias organica en dioxido de carbono y agua. El acido fosforico empleado segun la invencion, el cual forma precipitados muy dificilmente solubles con muchos metales como por ejemplo, el hierro, el cobalto o el niquel, garantiza por un lado una separacion sin problemas de muchos metales de la solucion de residuos, en 60 particular del hierro, y por otro lado una aceleracion del proceso de degradacion.

En la descomposicion electroquimica, de por si ya conocida, de substancias organicas en solucion acuosa se emplearon oxiacidos, por ejemplo el acido sulfurico solamente por lo que se refiere a una aceleracion de la degradacion. Una reaccion de precipitacion a este respecto no estaba prevista. Debido a la reaccion muy rapida entre los iones metalicos y los iones fosfato, asi como a la rapida formacion de precipitado, como mas adelante se aclara con mas detalle, las turbulencias y otros efectos adversos, por lo menos, disminuyen.

En el caso de la variante UV del procedimiento, se anade un fuerte agente oxidante como el peroxido de hidrogeno para la aceleracion de la degradacion.

En ambas versiones del procedimiento puede concebirse en primer lugar efectuar la degradacion de las substancias organicas contenidas en la solucion de residuos hasta la medida deseada, y a continuacion provocar, mediante la adicion de acido fosforico, la precipitacion de los metales. En ambas versiones del procedimiento es, sin embargo, ventajoso empezar antes con la precipitacion, y en particular ya desde el principio, es decir, en un momento en el que las substancias organicas del contenido no estan todavia completamente destruidas o respectivamente no lo estan en la medida deseada. En ambas versiones del procedimiento la efectividad del procedimiento aumentara,

como se describe mas adelante con detalle.

La ejecucion practica del procedimiento es posible con un relativamente pequeno desembolso tecnico. La solucion de residuos que hay que tratar, se electroliza en un deposito apropiado, o bien se irradia con luz UV, hasta que las substancias organicas se degradan totalmente o hasta una cantidad residual tolerable. En el caso de un tratamiento electrolitico, se emplea como minimo un electrodo de diamante, para suprimir la eventual molesta formacion de 20 oxigeno y posibilitar la aparicion de compuestos peroxidos fuertemente oxidantes (de oxicompuestos, en particular de acido fosforico) . Cuando la solucion de residuos es una solucion de limpieza ya utilizada, que ha sido empleada para la limpieza del generador de vapor de una central nuclear, entonces dicha solucion contiene una gran cantidad de hierro que procede de los depositos de magnetita del generador de vapor. Para la eliminacion de este deposito, la solucion de limpieza contiene un formador de complejos organicos como el EDTA. Para impedir durante la limpieza 25 un ataque sobre el material metalico del generador de vapor, por regla general acero, se trabaja en un medio alcalino, es decir, la solucion de limpieza contiene un agente alcalinizante como por ejemplo el amoniaco o respectivamente iones amonio o morfolino. Ademas, la solucion de limpieza contiene un agente reductor como por ejemplo, la hidrazina para evitar un ataque oxidante sobre el material del generador de vapor. Despues de la limpieza, el hierro que esta presente, principalmente en forma de complejo de hierro divalente, se disuelve en forma 30 de complejo de hierro, por ejemplo como complejo de EDTA. ºunto al hierro, pueden estar presentes en una solucion de residuos de esta clase,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para el acondicionamiento de una solucion de residuos procedente de la limpieza por via humeda de instalaciones convencionales o de la tecnica nuclear, que contiene por lo menos una substancia organica y por lo menos un metal en forma ionica, en donde por lo menos una parte de la substancia organica se disgrega mediante un tratamiento electroquimico de la solucion de residuos, y precipita por lo menos un metal mediante la adicion de acido fosforico, y el precipitado de fosfato que aparece, se elimina de la solucion de residuos.

2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el cual para el tratamiento electroquimico, se emplea un anodo con una sobretension de oxigeno.

3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, en el cual en la solucion de residuos junto con el acido fosforico esta contenido otro oxicompuesto.

4. Procedimiento para el acondicionamiento de una solucion de residuos producida en la limpieza por via quimica, de instalaciones convencionales o de tipo nuclear, que contiene por lo menos una substancia organica y por lo menos un metal en forma ionica, en la cual por lo menos una parte de la substancia organica, se desintegra de la solucion de residuos mediante irradiacion con rayos UV, y por lo menos

precipita un metal mediante la adicion de acido fosforico, y el precipitado de fosfato que aparece se elimina de la solucion de residuos.

. Procedimiento segun una de las reivindicaciones precedentes, en el cual, frente a por lo menos una substancia organica, se anade un agente oxidante eficaz a la solucion de residuos.

. Procedimiento segun la reivindicacion , en el cual, como agente oxidante, se anade peroxido de hidrogeno a la solucion de residuos.

º. Procedimiento segun una de las reivindicaciones precedentes, en el cual, el acido fosforico se anade en un 30 momento en el cual, por lo menos una substancia organica no esta todavia completamente desintegrada.

. Procedimiento segun la reivindicacion º, en el cual, el acido fosforico se anade al principio.

9. Procedimiento segun una de las precedentes reivindicaciones, en el cual, el acido fosforico se anade en una 35 cantidad estequiometrica respecto al contenido de metal.

1. Procedimiento segun una de las precedentes reivindicaciones, en el cual en la solucion de residuos se ajusta un valor del pH desde 3 hasta 9.

11. Procedimiento segun una de las precedentes reivindicaciones, el cual se emplea para el tratamiento de soluciones de residuos que contienen hierro.

12. Procedimiento segun una de las precedentes reivindicaciones, el cual se emplea para el acondicionamiento de una solucion de residuos, que contiene un compuesto complejo organico de un metal.


 

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