DE60203393T2

DE60203393T2 - Verfahren und vorrichtung zur unterwasserzersetzung organischer substanzen in elektrisch leitenden, wässrigen abfalllösungen

Info

Publication number: DE60203393T2
Application number: DE60203393T
Authority: DE
Inventors: István SCHREMMER; Peter Tilky
Original assignee: Gic Kft Budapest; G I C KFT BUDAPEST; GIC Kft
Current assignee: Gic Kft Budapest; G I C KFT BUDAPEST; GIC Kft
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2022-07-17
Also published as: WO2003008340A1; HU0102986D0; NO326498B1; DE60203393D1; US7678238B2; CN1533364A; EP1406843A1; HUP0102986A2; US20040238456A1; EP1406843B1; RU2286949C2; NO20040196L; UA76989C2; KR20040023617A; JP2004534654A; ZA200309503B; JP3841788B2; KR100757516B1; CA2449529C; RU2004104462A

Description

Technisches Gebiet
Die Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung für den Unterwasserabbau des organischen Gehalts von wässrigen, verschmutzten Lösungen.
Das Verfahren und die Vorrichtung können auf das Abbauen oder das Zersetzen von verschiedenen in elektrisch leitenden, verschmutzten Lösungen enthaltenen organischen Stoffen wie etwa auf den Abbau von Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) oder Eisen-EDTA (Fe-EDTA) angewandt werden. Das Verfahren und die Vorrichtung sind insbesondere auf das Abbauen des organischen Gehalts von radioaktiv verschmutzten Lösungen, beispielsweise auf die Behandlung von radioaktivem Abfall, der während der Sekundärkreis-Dampferzeuger-Dekontaminierung in Kernkraftwerken erzeugt wird, anwendbar.
Die Behandlung von organische Stoffe enthaltenden, verschmutzten Lösungen, insbesondere die Behandlung von radioaktiv verschmutzten Lösungen, stellt ein zentrales Problem für den Umweltschutz dar. Das Beseitigen des EDTA- und Fe-EDTA-Gehalts aus der verschmutzten Lösung ist besonders schwierig. Eine Abfallbehandlung, die sowohl an sich bekannte Systeme als auch neu erfundene und eingeführte Verfahren einsetzt, ist durch den EDTA-Gehalt von flüssigem, radioaktivem Abfall stark eingeschränkt, wobei EDTA auch die Stabilität von bereits zur Endlagerung aufbereitetem radioaktivem Abfall stark herabsetzt. Durch Unschädlichmachen oder Zerstören des EDTA-Gehalts der Lösung kann das Volumen der verschmutzen Lösung stark verringert werden, was die Kosten der nachfolgenden Behandlung und Lagerung beträchtlich senkt.
Nichtradioaktive, EDTA enthaltende Lösungen erfordern ebenfalls eine spezielle Behandlung, bevor sie an die Umgebung abgegeben werden. Dies macht die Lagerung von verschmutzten Lösungen der erwähnten Art ein kostenaufwändiges Unterfangen, das gleichzeitig der Umwelt eine hohe Belastung aufbürdet.
Technischer Hintergrund
Zum Senken des organischen Gehalts von wässrigen, verschmutzten Lösungen sind verschiedene Lösungen bekannt.
An sich bekannte Behandlungsverfahren umfassen unter anderem das Umwandeln verschmutzter Lösungen durch thermisches Trocknen in Feststoff, wie es beispielsweise in dem deutschen Patent DE 16 39 299 offenbart ist. Ein Nachteil dieses Verfahrens sind seine hohen Kosten, die durch die große Menge an Energie, die zum Verdampfen des in der Lösung enthaltenen Wassers benötigt wird, verursacht sind. Das Lagern des durch den Prozess erzeugten Stoffs in einer umweltfreundlichen Weise ist kostenaufwändig und beinhaltet weitere Schwierigkeiten.
Ein anderes an sich bekanntes Verfahren ist die Zersetzung von organischem Stoff mittels Ozon. Wie in dem US-Patent 4.761.208 offenbart ist, beinhaltet das Verfahren das Einführen von Wasserstoffperoxid in die organische Stoffe enthaltende, verschmutzte Lösung. Der Wirkungsgrad des Verfahrens ist jedoch ziemlich niedrig, wobei auf Grund dessen, dass die restlichen organischen Radikale – selbst dann, wenn der Wirkungsgrad des Abbaus durch Ozon mit Hilfe eines Katalysators erhöht wird – nicht beseitigt werden können, die Zersetzung unvollständig ist. Ein weiterer Nachteil des Verfahrens ist, dass es schwer zu steuern ist.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wasserdekontaminierung sind in dem US-Patent 5.630.915 offenbart. Nach diesem Verfahren wird zwischen Elektroden, die in die Flüssigkeit eingetaucht sind, ein Lichtbogen erzeugt. Um die Oxidation zu intensivieren, wird der verschmutzten Lösung in dem Vorbehandlungsbehälter Wasserstoffperoxid hinzugefügt. Die Elektroden sind mit einem Kondensator verbunden, der durch Wechselstrom mit einer Frequenz von 60 Hz aufgeladen wird. Zwischen der Anode und der Katode, die nadelförmig sind, wird somit ein Impulslichtbogen erzeugt.
Das Dokument WO 99/01382 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung, die zum Behandeln von fließendem, kontaminiertem Wasser anwendbar sind. Nach diesem Verfahren wird für die Wasserbehandlung eine elektrochemische Reaktion oder genauer die Elektrolyse angewandt. Die Vorrichtung umfasst eine Elektrolysezelle mit Einlass- und Auslasskanälen, eine Stromquelle, eine Mikroprozessor-Steuereinheit, ein Einstellmittel und eine Speisepumpe. Das Einstellmittel ist mit Speisepumpen verbunden, die durch Anlegen von Signalen von Sensoren, die den pH-Wert und die spezifische elektrische Leitfähigkeit des der Behandlung unterzogenen Wasser ständig messen, betrieben werden. In das Fluid in der Elektrolysezelle sind Elektroden eingetaucht, die mit einer Gleichstromquelle einer Spannung von 25 V verbunden sind. Die Dichte des angelegten Stroms beträgt 67 A/m².
Eine weitere Lösung zum Senken des organischen Gehalts in wässrigen Lösungen ist die biologische Zersetzung. Durch dieses Verfahren kann der EDTA-Gehalt der Lösung jedoch nicht beseitigt werden und ferner die Bakterizidie der Lösung nicht verringert werden.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die geeignet ist, den organischen Gehalt von wässrigen, verschmutzten Lösungen zu verringern oder unter bestimmten Bedingungen zu beseitigen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, das erfindungsgemäße Verfahren zum Entfernen von organischem Stoff kostengünstig und gleichzeitig umweltfreundlich zu gestalten.
Der Leitgedanke dieser Erfindung ist, dass Plasma, das durch einen auf den Elektrodenoberflächen entstehenden Lichtbogen zwischen den Elektroden und der Lösung erzeugt wird, die thermische Zersetzung von organischen Stoffen ausführt und durch das Plasma erzeugte freie Radikale in der Lösung enthaltene organische Stoffe oxidieren. Der Abbau von organischen Stoffen kann durch Einführen eines oxidierenden Stoffs in den Elektrodenbereich verstärkt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für den Unterwasserabbau des organischen Gehalts von wässrigen, verschmutzten Lösungen, das die Messung und, falls erforderlich, die Einstellung des pH-Werts und/oder der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit der Lösung, das Beibehalten eines optimalen pH-Werts und/oder einer optimalen spezifischen elektrischen Leitfähigkeit während des Prozesses beinhaltet und ferner den teilweisen oder vollständigen Abbau von organischen Stoffen in der Lösung beinhaltet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Wesentlichen durch das Eintauchen von Elektroden in die Lösung und das Erzeugen und Aufrecherhalten eines Lichtbogens zwischen der Lösung und den in die Lösung eingetauchten Elektroden durch Anlegen eines elektrischen Stroms mit einer Stromdichte von wenigstens 0,5 A/cm² bei einer Spannung von wenigstens 70 V, vorzugsweise durch Anlegen eines symmetrischen Wechselstroms mit einer Frequenz von wenigstens 70 Hz, und durch Zersetzen des organischen Gehalts der Lösung in Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff gekennzeichnet. Gemäß einer bevorzugten Art und Weise der Ausführung des Verfahrens werden der pH-Wert und/oder die spezifische elektrische Leitfähigkeit der verschmutzten Lösung mittels einer Vorbehandlungslösung eingestellt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird Natriumhydroxid als Vorbehandlungslösung zum Einstellen des pH-Werts der verschmutzten Lösung hinzugefügt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung wird der pH-Wert der EDTA enthaltenden, verschmutzten Lösung auf einen Wert zwischen 8 und 13 eingestellt. Gemäß einer ebenso bevorzugten Ausführung wird Phosphorsäure als Vorbehandlungslösung, die zum Einstellen des pH-Werts der verschmutzten Lösung verwendet wird, hinzugefügt. Gemäß einem weiteren bevorzugten Schritt des Ausführens des Verfahrens wird Natriumsulfat als Vorbehandlungslösung zum Einstellen der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit der verschmutzten Lösung hinzugefügt. Gemäß einer nochmals weiteren bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird Natriumnitrat als Vorbehandlungslösung zum Einstellen des pH-Werts und der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit der verschmutzten Lösung hinzugefügt. Zum Steigern des Wirkungsgrads des Abbaus des organischen Gehalts ist es vorteilhaft, der Lösung ein Oxidationsmittel, vorzugsweise Wasserstoffperoxid, hinzuzufügen. Als Oxidationsmittel kann der Lösung in vorteilhafter Weise auch Ammoniumperoxydisulfat oder Natriumnitrat hinzugefügt werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung für den Unterwasserabbau des organischen Gehalts von elektrisch leitenden wässrigen, verschmutzten Lösungen. Die Vorrichtung umfasst einen Vorratsbehälter, wenigstens einen Zersetzungskreis und einen Lagerbehälter. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Chargenbetrieb-Zersetzungskreis umfasst, der einen Nachzersetzungs-Chargenreaktor, einen Zwischenspeicherbehälter und eine Umwälzpumpe umfasst, wobei der Vorratsbehälter und ein Lagerbehälter durch eine Speisepumpe mit dem Chargenbetrieb-Zersetzungskreis verbunden sind. Der Chargenbetrieb-Zersetzungskreis ist durch eine Einstelleinheit und eine Speisepumpe mit einem Vorbehandlungslösungsbehälter verbunden, wobei mit dem Nachzersetzungs-Chargenreaktor ein Einspritzkondensator verbunden ist, der die darin erzeugten Dämpfe kondensiert und wenigstens teilweise in den Chargenreaktor zurückführt. In dem Chargenbetrieb-Nachzersetzungsreaktor sind Elektroden in die verschmutzte Lösung eingetaucht, wobei die Elektroden mit einer Stromquelle verbunden sind, die elektrischen Strom mit einer Stromdichte von wenigstens 0,5 A/cm² bei einer Spannung von wenigstens 70 V zuführt, der geeignet ist, zwischen der verschmutzten Lösung und den eingetauchten Elektroden einen Lichtbogen zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, wobei die Stromquelle einen symmetrischen Wechselstrom erzeugt, der vorzugsweise eine Frequenz von wenigstens 10 Hz besitzt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist ein Oxidationsmittelbehälter durch eine Speisevorrichtung und eine Speisepumpe mit dem Chargenbetrieb-Zersetzungskreis verbunden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen zusätzlichen Dauerdurchfluss-Zersetzungskreis umfasst, der einen Hauptzersetzungsreaktor, einen Zwischenspeicherbehälter und eine Umwälzpumpe umfasst, wobei sich der Dauerdurchfluss-Zersetzungskreis zwischen dem Chargenbetrieb-Zersetzungskreis und dem Vorratsbehälter befindet, so dass er durch die Einstelleinheit mit dem Vorbehandlungslösungsbehälter verbunden ist, wobei mit dem Hauptzersetzungsreaktor ein Einspritzkondensator verbunden ist, der die darin erzeugten Dämpfe kondensiert und wenigstens teilweise in den Hauptzersetzungsreaktor zurückführt, und wobei Elektroden in dem Hauptzersetzungsreaktor in die verschmutzte Lösung eingetaucht sind, wobei die Elektroden mit einer Stromquelle verbunden sind, die elektrischen Strom mit einer Stromdichte von wenigstens 0,5 A/cm² bei einer Spannung von wenigstens 70 V zuführt, der geeignet ist, einen Lichtbogen in der der verschmutzten Lösung zwischen der Lösung und den eingetauchten Elektroden zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, wobei die Stromquelle einen symmetrischen Wechselstrom erzeugt, der vorzugsweise eine Frequenz von wenigstens 10 Hz besitzt. Eine nochmals weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Oxidationsmittelbehälter durch eine Speisevorrichtung und eine Speisepumpe mit dem Dauerdurchfluss-Zersetzungskreis verbunden ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen der Chargenbetrieb-Zersetzungskreis und der Dauerdurchfluss-Zersetzungskreis darin eingebaute Filter. Eine nochmals weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden mit einer Stromquelle verbunden sind, die einen Einphasenwechselstrom zuführt. Eine nochmals weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden mit einer Stromquelle verbunden sind, die einen Dreiphasenwechselstrom zuführt.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun durch Beispiele näher erläutert, wobei auf die beigefügten Figuren Bezug genommen wird, wobei
1 die Vorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.
Wie bereits erwähnt worden ist, basiert das Verfahren gemäß der Erfindung auf dem Unschädlichmachen oder Zerstören organischer Stoffe in elektrisch leitenden, verschmutzten Lösungen mittels eines zwischen eingetauchten Elektroden und der Lösung erzeugten Lichtbogens. Vor dem Entwickeln einer Vorrichtung im industriellen Maßstab wurden die Parameter des Prozesses durch Versuch optimiert. Es wurden Versuche zum Abbauen des organischen Gehalts einer wässrigen, verschmutzten Lösung, die EDTA enthielt, und einer radioaktiven, wässrigen, verschmutzten Lösung, die ebenfalls EDTA enthielt, sowie zum Unschädlichmachen oder Zerstören des "Citrox"-Gehalts einer verschmutzten Lösung durchgeführt. Es wurde die Auswirkung der folgenden Parameter untersucht:

– Elektrodeneigenschaften: Werkstoffe, Oberfläche, Querschnittsgeometrie, relativer Abstand der Elektroden
– Eigenschaften der verschmutzten Lösung: anfänglicher pH-Wert, Auswirkung einer pH-Wertänderung auf die EDTA-Abbaurate
– Weitere Eigenschaften: Einfluss der Parameter der Stromquelle auf den Prozess.

Die Versuche wurden in einem gekühlten Glasgefäß durchgeführt, wobei die verschmutzte Lösung die folgende Zusammensetzung besaß:

Fe 4 g/dm³

EDTA 21,5 g/dm³

H₃BO₃ 32 g/dm³

NH₄OH (25%) 16,5 g/dm³

N₂H₄-Hydrat 0,25 g/dm³
Beim Wählen des geeigneten Metalls für die Elektroden wurden die folgenden Anforderungen berücksichtigt: eine annehmbare Abbaurate in der verschmutzten Lösung, ein relativ kleiner Verlust an Elektrodenmaterial unter dem Lichtbogen und außerdem, dass es einfach genug war, das in die Lösung gelangte Metall von den sich auflösenden Elektroden zu entfernen. Im Verlauf der Versuche wurden aus Wolfram, Kupfer, Titan, Nickel, rostfreiem Stahl und unlegiertem Weicheisen gefertigte Elektroden getestet. Es wurden Versuche mittels Elektroden mit interner Wasserkühlung und ohne Kühlung durchgeführt. Es konnte keine Auswirkung der Kühlung erfasst werden, wenn Einphasenwechselstrom angelegt wurde; wenn jedoch Dreiphasenwechselstrom verwendet wurde, verhinderte die Kühlung ein Überhitzen der Elektroden.
Gemäß den durchgeführten Versuchen wiesen W-Elektroden die höchste Auflösungsrate auf. Cu-Elektroden hatten eine mittlere Auflösungsrate und die Fähigkeit, EDTA zu zersetzen, jedoch war es schwer, Kupfer aus der Lösung abzuscheiden, nachdem die Zersetzung abgeschlossen war. Ni-Elektroden zeigten sowohl hinsichtlich der Auflösungsrate als auch der Fähigkeit, EDTA zu zersetzen, die besten Ergebnisse, jedoch konnte Nickel ähnlich wie Kupfer nur durch Zugabe eines Zusatzmittels aus der Lösung entfernt werden. Ti-Elektroden lösten sich fast so langsam wie Ni auf, besaßen jedoch eine wesentlich niedrigere Fähigkeit, EDTA zu zersetzen. Die gemessenen Werte für rostfreien Stahl und unlegiertes Weicheisen waren nahezu gleich: verglichen mit anderen Elektroden besaßen sie eine zufrieden stellende Fähigkeit, EDTA zu zersetzen, wobei die Elektrodenauflösungsrate sehr niedrig blieb. Als deutlicher Vorteil von unlegierten Weicheisenelektroden wurde vermerkt, dass das Eisen, das sich während des Vorgangs aufgelöst hatte, durch Alkalisierung so leicht wie Eisen, das anfänglich in der verschmutzten Lösung enthalten war, abgeschieden werden konnte. Eisenhydroxid, das wegen der Zersetzung des Eisenkomplexes und der Auflösung der Elektroden in der Lösung vorhanden war, setzte sich gut ab und konnte ohne weiteres herausgefiltert werden. Die Tabelle 1 fasst die Ergebnisse der EDTA-Abbaurate und der relativen Elektrodenauflösungsrate (zerstörte EDTA-Mole/aufgelöste Elektrode in Grammen für jedes Elektrodenmetall zusammen.
Tabelle 1
Fe-Elektroden erwiesen sich sowohl hinsichtlich des EDTA-Abbaus als auch der nachträglichen Behandlung der verschmutzten Lösung als die Besten.
Außerdem wurde die Auswirkung der eingetauchten Elektrodenoberfläche in Abhängigkeit vom Wirksamkeitsgrad des EDTA-Abbaus untersucht. Die Messungen wurden in einem doppelwandigen Glasgefäß mit einem Volumen von 250 cm³, das mit einem Rücklaufkondensator ausgestattet, durchgeführt. Im Verlauf der Messung wurden zwei Weicheisenelektroden mit einem Durchmesser von 6 mm bei einem relativen Abstand von 1,5 cm nach und nach in Schritten von 0,5 cm in die Lösung eingetaucht. Der Messbereich betrug 0,5–5 cm. Der Strom, die Temperatur und die Lichtbogenzündspannung wurden während des ununterbrochenen Vorgangs gemessen. Wie die Ergebnisse zeigen, nahm der Strom in einem linearen Verhältnis zu der eingetauchten Elektrodenoberfläche zu. Bei niedrigen Werten eingetauchter Oberfläche entstand nur an den Elektrodenspitzen ein Lichtbogen, was zu niedrigen Stromwerten führte. Unterhalb einer Stromdichte von 0,5 A/cm² wurde kein Lichtbogen erzeugt. Das Eintauchen von mehr Elektrodenoberfläche in die Lösung verstärkte den Lichtbogen nicht wesentlich, jedoch wurde das Kochen intensiver, was zu einer häufigeren Unterbrechung des Lichtbogens und zu einem erhöhten Bedarf an Kühlmittel führte. Die kleinste Zündspannung, bei der der Lichtbogen zu entstehen begann, betrug 70 V.
Die Auswirkung der Elektrodenquerschnittsgeometrie auf den Wirksamkeitsgrad des EDTA-Abbaus wurde gleichfalls untersucht. Es wurden Elektroden mit einer kreisförmigen und einer rechteckigen Querschnittsgeometrie bei einem relativen Abstand von 1,5 cm untersucht. Der Durchmesser der Elektroden mit einem kreisförmigen Querschnitt betrug 3 mm, 5 mm und 7 mm. Der Versuch ergab, dass dünnere, nadelförmige Elektroden beim EDTA-Abbau wirksamer waren. Dies war das Ergebnis einer intensiveren und besser aufrechterhaltenen Lichtbogenentwicklung entlang ihrer Oberfläche. Die Wahl der Elektrodengröße wird jedoch ebenso von weiteren Faktoren wie etwa der Kosteneffektivität, die Elektroden mit einem größeren Durchmesser zu einer bevorzugten Wahl machen würde, beeinflusst. Versuche mit Elektroden mit einer rechteckigen Querschnittsgeometrie haben ähnliche Ergebnisse erzielt, die bestätigten, dass die Querschnittsgeometrie eine relativ geringe Bedeutung bei der Elektrodenquerschnittswahl hat.
Außerdem wurden Messungen zum Herstellen des optimalen relativen Abstands der Elektroden durchgeführt. Es wurden die folgenden Abstandswerte untersucht: 14 mm, 20 mm, 28 mm, 40 mm und 60 mm. Mit zunehmendem Elektrodenabstand nahm der Strom von 7 A auf 5,5 A ab. Außerdem schrumpfte der Lichtbogen mit zunehmendem Abstand der Elektroden: bei 60 mm war der Bogen nur auf die Elektrodenspitzen beschränkt.
Die weiteren Versuche wurden unter Verwendung der oben festgelegten optimalen Parameterwerte durchgeführt. Als Nächstes wurde der Einfluss des anfänglichen pH-Werts auf die EDTA-Abbaurate untersucht. Der anfängliche pH-Wert wurde zuerst auf 9 gesetzt. Da eine Abnahme des pH-Werts der Lösung während der Zersetzung und gleichzeitig damit eine Abnahme der EDTA-Abbaurate beobachtet wurde, wurde untersucht, wie sich das Erhöhen des anfänglichen pH-Werts auf die Reaktionsgeschwindigkeit auswirken würde. Zum Erhöhen des pH-Werts der Lösung wurde NaOH verwendet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Wie die Ergebnisse zeigen, stieg der Wirksamkeitsgrad des EDTA-Abbaus mit wachsendem anfänglichen pH-Wert an, jedoch verdoppelte sich auch parallel dazu die Auflösung der Eisenelektroden. Eine etwas aufschlussreichere Vergleichszahl ist das Verhältnis zwischen der Konzentrationsänderung und der Rate des Elektrodengewichtsverlusts (Ăc/Ăm). Eine Zunahme dieses Verhältnisses gibt an, dass sich das System optimalen Betriebsparametern annähert. Ein maximaler Wirkungsgrad des EDTA-Abbaus wurde bei dem pH-Wert 13 erreicht, jedoch musste, um dies zu erreichen, eine große Menge NaOH hinzugefügt werden, wobei der Lichtbogen so stark wurde, dass der Prozess schwer zu kontrollieren war. Wenn diese Faktoren berücksichtigt werden, darf behauptet werden, dass der EDTA-Abbau-Wirkungsgrad bei einem anfänglichen pH-Wert von 12 optimal war.
Wie während der Versuche offenbar wurde, beeinflussen Änderungen des pH-Werts der Lösung den Wirkungsgrad des EDTA-Abbaus stark. Somit war eine wichtige Aufgabe der nachfolgenden Versuche, zu untersuchen, wie sich der pH-Wert der Lösung zeitlich ändert. Die Messungen zeigten, dass sich sowohl die EDTA-Konzentration als auch der pH-Wert exponentiell mit der Zeit änderten und dass die zwei Kurven der Form nach sehr ähnlich sind. Die Reaktionsgeschwindigkeit nahm mit zunehmender anfänglicher EDTA-Konzentration und zunehmendem anfänglichem pH-Wert zu. Daraus kann geschlossen werden, dass die Lösung, um den Prozess in einer ökonomischen Weise zu steuern, nach und nach in Bezug auf EDTA konzentriert werden sollte und der pH-Wert der Lösung nach und nach erhöht werden sollte. Wegen des Vorhandenseins von Nitrat in der Lösung nimmt die Elektrodenauflösungsrate zeitlich nicht zu.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurden sowohl Gleichstrom als auch Wechselstrom verwendet, um organische Stoffe in wässrigen, verschmutzten Lösungen abzubauen. Es wurden Versuche mit Sinus- und Rechteckwellen-, -Einphasen- und -Dreiphasenstromquellen zum Erzeugen eines Lichtbogens an den Elektroden durchgeführt. Als Simulant wurden 300 ml "Citrox", das gewöhnlich zur Dekontaminierung verwendet wird und eine Konzentration von 50 g/l Zitronensäure und 50 g/l Oxalsäure enthielt, verwendet. Zum Einstellen der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit und des pH-Werts der Lösung wurden 0,1 mol/l Natriumnitrat verwendet. Der pH-Wert der Lösung betrug 1,6. Der Versuch wurde bei einer Stromdichte von 1 A/cm² durchgeführt. Die Ergebnisse des Versuchs sind in der Tabelle 3 gezeigt, die Werte des Zersetzungswirkungsgrads als Funktion der Zeit für Gleichstrom, 50-Hz-Sinuswellen-Wechselstrom und 1000-Hz-Rechteckwellen-Wechselstrom enthält.
Tabelle 3
Die Versuche zeigten, dass die Verwendung von Wechselstrom, außer dass sie einen höheren Zersetzungswirkungsgrad ergab, die Bildung eines Lichtbogens ermöglichte, der stabiler und zuverlässiger war als jener, der durch Gleichstrom erzeugt wurde.
Beispiel 1

Das Verfahren gemäß der Erfindung wurde zum Abbauen des Fe-EDTA-Gehalts und anderer organischer Stoffe aus während der Sekundärkreis-Dampferzeuger-Dekontaminierung in Kernkraftwerken erzeugten verschmutzten Lösungen angewandt. Die Zusammensetzung und der pH-Wert der Lösung waren wie folgt:

Fe-Eisenionen	3,8 g/dm³
EDTA	16,5 g/dm³
H₃BO₃	23 g/dm³
Na⁺	4,22 g/dm³
K⁺	0,35 g/dm³
NO₃ ^–	3,64 g/dm³
Dichte	1,025 g/dm³
Feststoffgehalt	56,04 g/dm³
pH-Wert	9,10
Aktivitätskonzentration
⁵¹Cr	< 2543 Bg/dm³
⁵⁴Mn	58500 Bq/dm³
⁵⁹Fe	< 846 Bq/dm³
⁵⁸Co	54100 Bq/dm³
¹³⁴Cs	18100 Bq/dm³

¹³⁷Cs	34900 Bq/dm³
^110mAg	3450 Bq/dm³

Die Versuche wurden in zwei temperaturgeregelten Glasgefäßen mit einem Volumen von 220 cm³ und 1200 cm³ durchgeführt. Die angelegte Spannung betrug 220 V/50 Hz, der Strombereich war 5–8 A, und der Temperaturbereich war 90–95°C. Die für den Versuch verwendeten Weicheisenelektroden besaßen einen Durchmesser von 7 mm bei einer Eintauchtiefe von 2 cm. Der Abstand der Elektroden betrug in dem kleineren Gefäß 2 cm und in dem größeren 4 cm. Die Nennspannung wurde nach und nach an die Elektroden angelegt, wobei ein Ringtransformator verwendet wurde. Die Änderungen des EDTA-Gehalts wurden mittels Zirkoniumoxychlorid-Titrierung erfasst. Die Rate des EDTA-Abbaus wurde in der ursprünglichen Lösung sowie nach einer Verdreifachung der anfänglichen Konzentration der Lösung und nach dem Erhöhen des pH-Werts in der ursprünglichen Lösung untersucht. Die Ergebnisse der Versuche sind in der Tabelle 4 zusammengefasst.
Tabelle 4
Bei einem Vergleich der Versuche 1 und 3 ist deutlich zu erkennen, dass der Wirkungsgrad des EDTA-Abbaus in einer stärker konzentrierten Lösung größer ist. In einer Lösung mit dreifacher Konzentration hatte sich die Rate des EDTA-Abbaus mehr als verdoppelt. Aus dem Vergleich der sich durch die Versuche 1 und 2 ergebenden Resultate lässt sich feststellen, dass eine größere EDTA-Menge einen größeren Wirkungsgrad des EDTA-Abbaus beinhaltet. Durch Verfünffachen des Volumens der Lösung nahm die Rate des EDTA-Abbaus auf das 1,7fache des Ursprünglichen zu (bei konstant bleibendem pH-Wert). Anhand der Versuche 2 und 4 lässt sich feststellen, dass der EDTA-Abbau in einer basischen Umgebung wirksamer ist. Das Erhöhen des pH-Werts der Lösung von 9,1 auf 12,3 führte zu einer nahezu verdoppelten EDTA-Abbaurate.
Messungen der Lösungsaktivität ergaben, dass während der Zersetzung des Fe-EDTA-Komplexes als Ergebnis der pH-Wert-Einstellung und der Zugabe von Wasserstoffperoxid ein Teil des Mangangehalts und im Grunde der gesamte Silbergehalt der Lösung zusammen mit dem Eisenhydroxid abgeschieden wurde. Die Konzentration von hochaktiven Isotopen (¹³⁴Cs, ¹³⁷Cs, ⁵⁸Co, ⁶⁰Co) blieb praktisch konstant.
Beispiel 2
Nachdem die Laborversuche abgeschlossen waren, wurden mit dem Ziel, zusätzliche Daten für das Entwickeln einer komplexen Vorrichtung zum Abbau des organischen Gehalts in industriellem Maßstab die Eigenschaften des EDTA-Abbaus unter Verwendung einer größeren Vorrichtung untersucht.
Im Hinblick auf einen höheren Wirkungsgrad des EDTA-Abbaus wurde die Anzahl von Elektroden erhöht. Dies führte zur Erzeugung eines gleichmäßigeren elektrischen Felds und ermöglichte das Erhöhen der an die Elektroden angelegten Spannung. Das vermehrte Stromziehen des Systems bedurfte zum Erzielen einer gleichmäßigeren Netzlast der Anwendung eines Dreiphasensystems. Das System enthielt einen mit dem 2-dm³-Reaktor verbundenen Zwischenspeicherbehälter. Die Lösung wurde durch eine Vorkühlungseinheit mittels einer Kreiselpumpe vom Zwischenspeicherbehälter zum Reaktor und zurück umgewälzt. Der umgewälzten Lösung wurde vor dem Eintritt in den Reaktor Wasserstoffperoxid hinzugefügt. Das Lösungsvolumen wurde mittels eines mit dem Reaktor verbundenen Rücklaufkondensators konstant gehalten.
Während des Prozesses wurde ein Rechteckgitter aus 9 Elektroden angelegt, wobei jeweils 3 Elektroden an eine Netzphase angeschlossen waren. Der Abstand zwischen benachbarten Elektroden betrug 4 cm. Da die benachbarten Elektroden mit verschiedenen Netzphasen verbunden waren, war die Spannung zwischen den Elektroden maximal. Die Zusammensetzung der Testlösung war zu jener, die im Beispiel 1 verwendet wurde, gleich. Der anfängliche pH₀-Wert betrug 9,0. Während des stationären Betriebs betrug die Temperatur 97°C, wobei der Strom pro Elektrode 9–10 A betrug und der Strom pro Netzphase 27–30A betrug. Eine Wasserstoffperoxidlösung mit einer Konzentration von 30% wurde mit einer Rate von 20 cm³/Stunde zugeführt. Die Ergebnisse des Versuchs sind in der Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5
Wenn die Ergebnisse des Versuchs auf der Produktionsebene mit den auf Laborebene erzielten Ergebnissen verglichen werden, lässt sich daraus schließen, dass sowohl der Energiebedarf des Abbaus als auch die endgültige EDTA-Konzentration (C^F _EDTA) in dem Versuch, in dem ein Dreiphasenstrom verwendet und die Wasserstoffperoxidinjektion angewandt wurden, bei gleicher Zeitdauer wesentlich niedriger als bei dem Versuch auf Laborebene waren. Die Versuche ergaben, dass der spezifische Energiebedarf des EDTA-Abbaus mit zunehmendem Volumen an verschmutzter Lösung, d. h. erhöhter EDTA-Menge, abnahm.
Beispiel 3
Auf Grund der Ergebnisse der Laborversuche wurde der Abbau von organischen Stoffen in 450 m³ verschmutzter Lösung unter Verwendung der in 4 gezeigten Vorrichtung in zwei Stufen durchgeführt. In der ersten Stufe war die Lösung konzentriert und wurde der Haupt-EDTA-Abbau ausgeführt. Durch den Borsäuregehalt wurde der weiteren Konzentration der Lösung eine Grenze gesetzt. Der EDTA-Abbau wurde durch Zugabe von Wasserstoffperoxid intensiviert. In der ersten Stufe wurden unter Verwendung eines Dauerdurchfluss-Zersetzungsreaktors 70–75% des ursprünglichen EDTA-Gehalts entfernt.
In der zweiten Stufe wurde ein Chargenreaktor für den EDTA-Abbau bei einem endgültigen EDTA-Entfernungsgrad von 96,5% verwendet. Die EDTA-Abbaurate in dem zweiten Kreis wurde durch Zuführen von NaOH in den Zwischenspeicherbehälter erhöht.
Eisenhydroxidschlamm, der sich während des EDTA-Abbaus absetzte, wurde mittels einer Zentrifuge entfernt.
Während des EDTA-Abbaus verwendete Parameter:

Spannung 380 V

Strom 3 × 350 A

Behandlungszeit 4000 Stunden

Energiebedarf 1–1,2 GWh

Eisenelektrodenverlust 600–800 kg

NaOH 5000–5500 kg

H₂O₂ 10–12 m³
Die Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 1 zu sehen.
Die Vorrichtung umfasst einen Dauerdurchfluss-Zersetzungskreis 16 und einen Chargenbetrieb-Zersetzungskreis 17. Im Dauerdurchfluss-Zersetzungskreis 16 sind der Hauptzersetzungsreaktor 6, ein Zwischenspeicherbehälter 5, ein Filter 9 eine Speisevorrichtung 12 und ein Umwälzpumpe 10 durch Leitungen miteinander verbunden. Der Zwischenspeicherbehälter 5 des Dauerdurchfluss-Zersetzungskreises 16 ist durch eine Einstelleinheit 18 und eine Speisepumpe 4 mit dem Vorratsbehälter 1 verbunden. Der Vorbehandlungslösungsbehälter 2 ist gleichfalls durch eine Speisepumpe mit der Einstelleinheit 18 gekoppelt. Die Speisevorrichtung 12 des Dauerdurchfluss-Zersetzungskreises 16 ist durch eine Speisepumpe 4 mit einem Oxidationsmittelbehälter 3 verbunden. Die Elektroden sind in den mit einem Überlauf 14 versehenen Hauptzersetzungsreaktor 6 eingetaucht. Der Innenraum des Hauptzersetzungsreaktors 6 ist mit einem Kondensator 13 verbunden. Im Kondensator 13 kondensiertes Wasser kann abgezogen werden oder alternativ in den Zwischenspeicherbehälter 5 zurückgeführt werden. Die Elektroden des Hauptzersetzungsreaktors 6 sind mit einer Stromquelle verbunden, die symmetrischen Wechselstrom zuführt.
Die Konfiguration des Chargenbetrieb-Zersetzungskreises 17 ist zu jener des Dauerdurchfluss-Zersetzungskreises 16 gleich. Der Chargenbetrieb-Zersetzungskreises 17 umfasst einen Nachzersetzungs-Chargenreaktor 7, einen Zwischenspeicherbehälter 5, ein Filter 9 und eine Speisevorrichtung 11 und ist durch eine Leitung mit dem Vorratsbehälter 8 verbunden. Der Zwischenspeicherbehälter 5 des Chargenbetrieb-Zersetzungskreises 17 ist mit dem Zwischenspeicherbehälter 5 des Dauerdurchfluss-Zersetzungskreises 16 verbunden, während die Speisevorrichtung 11 des Chargenbetrieb-Zersetzungskreises 17 durch eine Speisepumpe 4 mit dem Oxidationsmittelbehälter 3 verbunden ist. Mit dem Chargenreaktor 7 ist ein Kondensator 13 verbunden, wobei darin kondensiertes Wasser teilweise oder vollständig zum Chargenreaktor 7 zurückgeführt wird.
Nun wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand eines Beispiels näher erläutert.
Die zu behandelnde Lösung wird durch eine Chargenbetrieb-Speisepumpe von einem Behälter für verschmutzte Lösung zum Vorratsbehälter 1 geleitet. Die Speisepumpe wird durch einen Pegeldetektor betätigt, der ein Überfüllen oder Entleeren des Vorratsbehälters 1 verhindert. Sobald die verschmutzte Lösung dem Vorratsbehälter 1 zugeführt ist, leitet eine Speisepumpe 4 sie in die Einstelleinheit 18, wo der pH-Wert und die spezifische elektrische Leitfähigkeit der Lösung durch Hinzufügen einer durch eine Speisepumpe 4 aus dem Vorbehandlungslösungsbehälter 2 zugeführte Vorbehandlungslösung auf experimentell bestimmte optimale Werte eingestellt wird. Als Vorbehandlungslösung kann Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Lithiumhydroxid verwendet werden. Die vorbehandelte Lösung wird dann in den Zwischenspeicherbehälter 5 des Dauerdurchfluss-Zersetzungskreises 16 geleitet. Das in den Zwischenspeicherbehälter 5 eintretende Fluidvolumen wird mittels eines an sich bekannten Mess- und Steuersystems eingestellt. Die Lösung wird nun bei geschlossenem Ventil 20 und geöffnetem Ventil 21 durch eine Umwälzpumpe 10 über ein Filter 9 der Speisevorrichtung 12 zugeführt. Das Filter 9 führt die Beseitigung von Feststoff, der anfänglich in der Lösung enthalten war oder während der Einstellung des pH-Werts und/oder der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit erzeugt worden ist, aus. In der Speisevorrichtung 12 wird der Lösung mit einer spezifizierten Zuteilrate ein Oxidationsmittel zugeführt, wobei die genaue Rate in früheren Versuchen festgestellt worden ist. Das Oxidationsmittel kann entweder organisch oder anorganisch sowie eine Kombination davon sein. Als Oxidationsmittel kann eine wässrige Lösung aus Wasserstoffperoxid, Ammoniumperoxydisulfat, Natriumhypochlorit, Benzoylperoxid oder deren Mischung verwendet werden. Der Abbau des organischen Gehalts kann auch ohne Oxidationsmittel ausgeführt werden.
Wenn die Lösung die Speisevorrichtung 12 verlässt, leitet die Umwälzpumpe 10 sie in den Hauptzersetzungsreaktor 6. Im Hauptzersetzungsreaktor 6 sind Elektroden in die Lösung eingetaucht, wobei die Elektroden mit einer Stromquelle 19 verbunden sind. Die durch den Strom erwärmte Lösung erreicht im Hauptzersetzungsreaktor 6 eine optimale Temperatur, wobei zwischen den Elektroden und der Lösung ein Lichtbogen entsteht. Die Lösung kann natürlich durch andere Mittel vorgewärmt werden. Der zwischen der Lösung und den Elektroden erzeugte Lichtbogen baut den organischen Gehalt der verschmutzten Lösung ab und bewirkt ein Kochen des Fluids. Der im Reaktor erzeugte Wasserdampf wird in den Kondensator 13 geleitet, wo er abgekühlt wird. Das kondensierte Wasser wird dann teilweise oder vollständig in den Hauptzersetzungsreaktor 6 zurückgeführt. Der Prozentsatz des zurückzuführenden Wassers kann durch Festlegen des Grads der relativen Öffnung der Ventile 22 und 23 eingestellt werden. Durch Senken des Prozentsatzes an zurückgeführtem Kondenswasser gar bis auf Null kann eine optimale organische Konzentration für die Lösung festgelegt werden.
Die verschmutzte Lösung wird im Dauerdurchfluss-Zersetzungskreis 16 durch die Umwälzpumpe 10 ständig umgewälzt, so dass die Lösung über den Überlauf 14 des Hauptzersetzungsreaktors 6 in den Zwischenspeicherbehälter 5 geleitet wird. Der Lösungspegel im Zwischenspeicherbehälter 5 wird durch das Verhältnis von Fluidzufuhr zu Fluidentnahme oder durch Zurückführen des Kondensats so festgelegt, dass eine bleibende Konzentration in dem System erzielt wird. Die Lösung besitzt eine optimale Konzentration, wenn ihr Mengenfluss gleich der Differenz zwischen dem dem Behälter zugeführten Mengenfluss und dem diesem entnommenen Mengenfluss ist.
Wenn eine optimale Konzentration erreicht ist, wird die Lösung nach dem Öffnen des Ventils 24 über das Überlaufrohr des Zwischenspeicherbehälters 5 in den Chargenbetrieb-Zersetzungskreis 17 geleitet. Im Chargenbetrieb-Zersetzungskreis 17 wird die verschmutzte Lösung durch die Umwälzpumpe 10 bei geschlossenem Ventil 25 und geöffnetem Ventil 26 über ein Filter 9 und eine Speisevorrichtung 11 in den Nachzersetzungs-Chargenreaktor 7 geleitet. Die Funktion des Filters 9 und der Speisevorrichtung 11 ist zu jener ihrer Gegenstücke im Dauerdurchfluss-Zersetzungskreis gleich. Die verschmutzte Lösung strömt aus dem Chargenreaktor 7 über einen Überlauf 15 zurück in den Zwischenspeicherbehälter 5. Der Prozess wird im Chargenbetrieb-Zersetzungskreis 17 gestartet, sobald sein Zwischenspeicherbehäiter 5 über das Überlaufrohr 14 des Dauerdurchfluss-Zersetzungskreises 16 aufgefüllt worden ist.
Der Nachzersetzungs-Chargenreaktor 7 sowie seine Elektroden und die Stromquelle gleichen im Aufbau jenen des Hauptzersetzungsreaktors 6. Der zwischen den eingetauchten Elektroden und der verschmutzten Lösung erzeugte Lichtbogen im Chargenreaktor 7 baut den restlichen organischen Gehalt der Lösung ab und bewirkt ein Kochen des Fluids. Der im Reaktor erzeugte Wasserdampf wird in einem Kondensator 13 abgekühlt. Das kondensierte Wasser wird über das Ventil 27 teilweise zurückgeführt, während der Rest über das Ventil 28 abgezogen wird, Im Chargenreaktor 7 wird die Zersetzung von organischen Stoffen bei einer optimalen organischen Konzentration ausgeführt. Damit jene organische Konzentration konstant gehalten wird, wenn die Zersetzung von organischen Stoffen fortschreitet und die Menge an organischen Stoffen abnimmt, wird auch die Wassermenge gesenkt, indem dem System ein Teil des kondensierten Wassers entnommen wird.
Der Chargenbetriebkreis wird betrieben, bis das gewünschte Maß an organischer Zersetzung erreicht ist.
Die Versuche zeigten, dass im Dauerdurchfluss-Zersetzungskreis 16 ein organischer Zersetzungsgrad von 70–75% erreicht werden kann, während er im Chargenkreis auf 96,5% zunimmt. Der Wirkungsgrad des Prozesses kann durch einen verlängerten Betrieb weiter erhöht werden.
Alternativ kann der Prozess durch ausschließliches Umwälzen der verschmutzten Lösung in einem einzigen Zersetzungskreis (dem Chargenkreis) stattfinden. Ein Einkreis-Prozess kann primär für den Abbau des organischen Gehalts von verschmutzten Lösungen, die kein EDTA enthalten, angewandt werden. In jenem Fall ist der Wirkungsgrad der Zersetzung von organischem Stoff niedriger.

1: Vorratsbehälter
2: Vorbehandlungslösungsbehälter
3: Oxidationsmittelbehälter
4: Speisepumpe
5: Zwischenspeicherbehälter
6: Hauptzersetzungsreaktor
7: Chargenreaktor
8: Lagerbehälter
9: Filter
10: Umwälzpumpe
11: Speisevorrichtung
12: Speisevorrichtung
13: Kondensator
14: Überlaufrohr
15: Überlaufrohr
16: Dauerdurchfluss-Zersetzungskreis
17: Chargenbetrieb-Zersetzungskreis
18: Einstelleinheit
19: Stromquelle
20: Ventil
21: Ventil
22: Ventil
23: Ventil
24: Ventil
25: Ventil
26: Ventil
27: Ventil
28: Ventil

Claims

Verfahren für den Unterwasserabbau des organischen Gehalts von wässrigen, verschmutzten Lösungen, das die Messung und, falls erforderlich, die Einstellung des pH-Werts und der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit der Lösung mittels einer Vorbehandlungslösung, das Beibehalten eines optimalen pH-Werts und/oder einer optimalen spezifischen elektrischen Leitfähigkeit während des Prozesses beinhaltet und ferner den vollständigen oder teilweisen Abbau des organischen Gehalts der Lösung beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden in die Lösung eingetaucht sind und zwischen den Elektroden und der elektrisch leitenden Lösung ein Lichtbogen erzeugt und aufrechterhalten wird, indem elektrischer Strom mit einer Stromdichte von wenigstens 0,5 A/cm² bei einer Spannung von wenigstens 70 V angelegt wird und ein symmetrischer Wechselstrom mit einer Frequenz von wenigstens 10 Hz angelegt wird; und ferner gekennzeichnet durch Zersetzen des organischen Gehalts der Lösung in Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Natriumhydroxid als Vorbehandlungslösung zum Einstellen des pH-Werts der verschmutzten Lösung hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der EDTA enthaltenden, verschmutzten Lösung auf einen Wert zwischen 8 und 13 eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Phosphorsäure als Vorbehandlungslösung zum Einstellen des pH-Werts der verschmutzten Lösung hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Natriumsulfat als Vorbehandlungslösung zum Einstellen der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit der verschmutzten Lösung hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Natriumnitrat als Vorbehandlungslösung zum Einstellen des pH-Werts und der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit der verschmutzten Lösung hinzugefügt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass der verschmutzten Lösung ein Oxidationsmittel hinzugefügt wird, um die Zersetzung organischer Stoffe zu fördern.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Ammoniumperoxydisulfat oder Natriumnitrat als Oxidationsmittel hinzugefügt wird.
Vorrichtung für den Unterwasserabbau des organischen Gehalts von elektrisch leitenden, wässrigen verschmutzten Lösungen, die einen Vorratsbehälter (1), wenigstens einen Zersetzungskreis (17) und einen Lagerbehälter (8) umfasst, wobei der Vorratsbehälter (1) und ein Lagerbehälter (8) durch eine Speisepumpe (4) mit dem Zersetzungskreis (17) verbunden sind, wobei der Zersetzungskreis (17) durch eine Einstelleinheit (18) und eine Speisepumpe (4) mit einem Vorbehandlungslösungsbehälter (2) verbunden ist, wobei der Zersetzungskreis (17) Elektroden umfasst, die in die verschmutzte Lösung eingetaucht sind, wobei die Elektroden mit einer Stromquelle (19) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Chargenbetrieb-Zersetzungskreis (17) umfasst, der einen Nachzersetzungs-Chargenreaktor (7), einen Zwischenspeicherbehälter (5) und eine Umwälzpumpe (10) umfasst, wobei mit dem Chargenreaktor (7) ein Einspritzkondensator (13) verbunden ist, der die darin erzeugten Dämpfe kondensiert und wenigstens teilweise in den Hauptzersetzungsreaktor zurückführt, und wobei Elektroden in dem Chargenreaktor (7) in die verschmutzte Lösung eingetaucht sind, wobei die Elektroden mit einer Stromquelle (19) verbunden sind, die elektrischen Strom mit einer Stromdichte von wenigstens 0,5 A/cm² bei einer Spannung von wenigstens 70 V zuführt, der geeignet ist, einen Lichtbogen zwischen den Elektroden und der verschmutzten Lösung zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, wobei die Stromquelle (19) einen symmetrischen Wechselstrom erzeugt, der eine Frequenz von wenigstens 10 Hz besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oxidationsmittelbehälter (3) durch eine Speisevorrichtung (11) und eine Speisepumpe (4) mit dem Chargenbetrieb-Zersetzungskreis (17) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen zu sätzlichen Dauerdurchfluss-Zersetzungskreis (16) umfasst, der einen Hauptzersetzungsreaktor (6), einen Zwischenspeicherbehälter (5) und eine Umwälzpumpe (10) umfasst, wobei sich der Dauerdurchfluss-Zersetzungskreis (16) zwischen dem Chargenbetrieb-Zersetzungskreis (17) und dem Vorratsbehälter (1) befindet, so dass er durch die Einstellmittel (18) mit dem Vorbehandlungslösungsbehälter (2) verbunden ist, wobei mit dem Hauptzersetzungsreaktor (6) ein Einspritzkondensator (13) verbunden ist, der die darin erzeugten Dämpfe kondensiert und wenigstens teilweise in den Hauptzersetzungsreaktor (6) zurückführt, und wobei Elektroden in dem Hauptzersetzungsreaktor (6) in die verschmutzte Lösung eingetaucht sind, wobei die Elektroden mit einer Stromquelle (19) verbunden sind, die elektrischen Strom mit einer Stromdichte von wenigstens 0,5 A/cm² bei einer Spannung von wenigstens 70 V zuführt, der geeignet ist, einen Lichtbogen zwischen den Elektroden und der Lösung zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, wobei die Stromquelle (19) einen symmetrischen Wechselstrom erzeugt, der eine Frequenz von wenigstens 10 Hz besitzt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oxidationsmittelbehälter (3) durch eine Speisevorrichtung (12) und eine Speisepumpe (4) mit dem Dauerdurchfluss-Zersetzungskreis (16) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–13, dadurch gekennzeichnet, dass der Chargenbetrieb-Zersetzungskreis (17) und/oder der Dauerdurchfluss-Zersetzungskreis (16) ein darin eingebautes Filter (9) umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden mit einer Stromquelle (19) verbunden sind, die Einphasenwechselstrom zuführt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden mit einer Stromquelle (19) verbunden sind, die Dreiphasenwechselstrom zuführt.