ES2197074T3

ES2197074T3 - Procedimiento de tratamiento de ceniza, procedente de plantas incineradoras de basura, por desalinizacion y envejecimiento artificial, mediante procesos electrodinamicos bajo agua.

Info

Publication number: ES2197074T3
Application number: ES00904918T
Authority: ES
Inventors: Christoph Schultheiss; Christel Adelhelm; Britta Bergfeldt; Ralf Straessner; Volker Neubert; Helmut Dennig; Bernard Kotte
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 1999-01-21
Filing date: 2000-01-15
Publication date: 2004-01-01
Anticipated expiration: 2020-01-15
Also published as: JP3811355B2; JP2002535123A; EP1153149B1; DK1153149T3; US6761858B2; DE19902010A1; US20030206850A1; WO2000043557A1; DE50002723D1; EP1153149A1; ATE244315T1; DE19902010C2

Abstract

Procedimiento para el tratamiento de ceniza procedente de plantas incineradoras de basuras y de residuos minerales, por desalinización y envejecimiento artificial, mediante procesos electrodinámicos bajo agua, compuesto de los pasos, el producto compuesto de la ceniza o de los residuos, se transporta hacia arriba mediante un dispositivo transportador, a un reactor lleno y recorrido por un líquido de proceso, durante el transporte, el líquido de proceso procedente del reactor, circula en contracorriente a través del producto, desde arriba, en la cantidad necesaria para lavar las sales en los granos de producto, las disuelve en él, y se hacen flotar al volver a la piscina de reserva. (desalinización en contracorriente) de donde la solución salina saturada recogida se alimenta a un vaporizador para la precipitación de las sales, el producto se expone en el líquido de proceso en el reactor, a las ondas de choque producidas en él por descargas electrodinámicas en forma de impulsos, de chispas dealta tensión entre dos electrodos sumergidos, en una cantidad predefinida y con tasa predefinida de repetición, la descarga eléctrica se efectúa con las siguientes gamas de parámetros: intensidad de campo eléctrico en los límites entre 100 y 300 kV/cm, el tiempo de crecimiento del impulso, no sobrepasa 500 ns, y la chispa produce una onda de choque depositando de 120 a 400 J por centímetro de recorrido de descarga, los componentes de la ceniza, solubles en el líquido, se precipitan en el agua de proceso mediante el tratamiento de choque, y se evacuan con esta para ulterior tratamiento, los radicales oxhidrilos libres procedentes de la onda de choque y de procesos de plasma inducidos por la chispa, se utilizan para la oxidación y pasivación inmediatas de las partículas de ceniza, con lo que en el producto de la elución (DEV S4) de los componentes procesados de la ceniza, están reducidas las concentraciones de metales pesados, de tal manera que a continuación la ceniza puede alimentarse al menos para una utilización inmediata en la gama de la clase 1 de basuras, el producto prelavado, tratado de choque y precipitado en el fondo de la tina exterior, es sacado por el segundo dispositivo transportador, y transportado a una parada, sufriendo un lavado secundario en contracorriente con el líquido de proceso.

Description

Procedimiento de tratamiento de ceniza, procedente de plantas incineradoras de basura, por desalinización y envejecimiento artificial, mediante procesos electrodinámicos bajo agua.

La invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento de ceniza procedente de plantas incineradoras de basuras y de residuos minerales, por desalinización y envejecimiento artificial, mediante procesos electrodinámicos bajo agua, y a una instalación para la realización del procedimiento.

En el documento DE-195 34 232 hay un procedimiento y una instalación para la trituración y desintegración de cuerpos sólidos mediante la descarga rápida de un acumulador eléctrico de energía en un líquido de proceso en el que están sumergidos los cuerpos sólidos. Los cuerpos sólidos son en parte, metálicos, como por ejemplo, fragmentos de hormigón armado. Al contrario que en los procedimientos electrohidráulicos en los que la trituración se lleva a cabo desde el exterior mediante la acción de onda de choque sobre el cuerpo sólido, mediante este procedimiento el cuerpo sólido estalla por la producción de la onda de choque en su interior. Esto no se produce, manteniendo diversos juegos de parámetros con vistas a la amplitud de la tensión disruptiva, hasta después de un tiempo mínimo para alcanzar esta amplitud y el suministro máximo posible de energía a los cuerpos sólidos.

Hasta ahora, para la reducción del extracto acuoso de metales pesados, la ceniza tenía que almacenarse transitoriamente tres meses, y después de ello emplearse sin contacto con agua subterránea, solamente para el rellenado de conformidad con la clase 1 de basura.

Las cenizas de óxido procedentes de plantas incineradoras de basuras, representan en primer lugar una sustancia contaminante. Para contener los costes se intenta aprovechar económicamente en cualquier forma las cenizas que se producen en las plantas incineradoras de basuras, y no solamente depositarlas con mucho coste. Para ello el legislador ha publicado el trabajo de regulación TA (Technische Anleitung = Instrucción técnica) de residuos urbanos (TASi). Según este, después de su proceso de formación, la ceniza tiene que reposar primeramente algún tiempo (3 meses) para la mejora de la calidad en parques de almacenamiento, erigidos especialmente para ellas, aislados del agua subterránea. Los costes para el tratamiento se elevan actualmente para el productor a unos 40,--DM por tonelada de ceniza de óxido.

La clasificación de la ceniza como sustancia contaminante resulta de tres factores:

1.: Del elevado contenido salino,

2.: De la capacidad de elución de los metales pesados y de los aniones,

3.: De que la combustión no sea completa, o sea, del contenido en carbono (TOC, Total Organic Carbon).

La tabla siguiente proporciona un resumen de los valores permitidos, diferenciados por clases, en comparación con los valores de ceniza reciente procedente de incineración de basuras:

TABLA 1

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|}\hline
 Parámetro  \+ Clase 1  \+ LAGA  \+ Ceniza \\   \+ de basura  \+  \+
reciente \\\hline  Pérdida por calcinación en %  \+ 3 \+ \+ \\\hline
 TOC  \+ 1  \+ 1  \+ 9,5 \\\hline  DEV S4 \+ \+ \+ \\\hline  Valor
del pH   \+ 5,5–13  \+ 7–13  \+ 12,6 \\\hline  Componentes volátiles
en %  \+ 3 \+ \+ \\\hline  Conductividad eléct. en mS/m  \+ 1000  \+
600  \+ 775 \\\hline  Cl en mg/l  \+  \+ 250  \+ 231 \\\hline  Cu en
mg/l  \+ 1  \+ 0,3  \+ 0,31 \\\hline  Zn en mg/l  \+ 2  \+ 0,3  \+
0,75 \\\hline  Cd en mg/l  \+ 0,05  \+ 0,005  \+  <0,01 \\\hline 
Pb en mg/l  \+ 0,2  \+ 0,05  \+ 3,42
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

Es sorprendente el alto contenido en plomo soluble en la ceniza reciente. Esto es debido a que las sales de plomo, como también las sales de otros metales pesados, son fácilmente solubles en medio básico, o sea, para un valor alto del pH. El alto contenido en plomo es determinante para el necesario almacenamiento intermedio. La ceniza se estabiliza químicamente en el tiempo del almacenamiento por absorción de oxígeno y dióxido de carbono. Aquí hay que citar en especial el enlace de hidróxido básico de calcio y la transformación en carbonato mediante la absorción de dióxido de carbono, que reduce el valor del pH. Adicionalmente se estabiliza el plomo durante el almacenamiento intermedio, por formación de carbonato de plomo, insoluble en agua.

Actualmente las plantas incineradoras de basura en la República Federal de Alemania, producen 3x10^{6} kg de cenizas de óxido por día. En comparación con otros países todavía hay que contar en el futuro con un claro crecimiento de las cantidades.

Después del final del almacenamiento, la ceniza se sigue usando principalmente, como material de relleno en construcción de carreteras, allí no tiene contacto ninguno con el agua subterránea, o no entra en contacto con ella.

La exigencia es pues -y de ella se deduce la misión en que se basa la invención- buscar un procedimiento que modifique la ceniza en el menor tiempo posible, de manera que no sea necesario un almacenamiento intermedio, y que pueda utilizarse ulteriormente al menos en la clase 1 de basura.

La misión se resuelve mediante un procedimiento para el tratamiento y envejecimiento artificial de la ceniza de óxido procedente de plantas incineradoras de basuras y de residuos minerales según los pasos de la reivindicación 1. Para ello el producto se transporta mediante un dispositivo transportador a un reactor lleno de líquido de proceso, y allí se vierte en él. En general el líquido de proceso es agua, pero también puede ser otro tipo de líquido apropiado para el proceso.

Durante el transporte hacia arriba, al reactor, se conduce al producto líquido de proceso en contracorriente, procedente de aquel. De este modo se disuelven las sales lavadas en los granos, se hacen flotar en una piscina de reserva, y desde allí se conducen a la eliminación de residuos, en la que la solución saturada de las sales se conduce a un vaporizador para precipitar las sales.

En el líquido de proceso penetran dos electrodos aislados, o un electrodo aislado está situado opuesto a un electrodo antagonista plano anclado en el reactor, puesto a tierra. El electrodo que conduce alta tensión está desnudo en su zona distante, en una longitud apropiada para el proceso (unos 3 cm). Los extremos o puntas metálicas desnudas de los dos electrodos o de una punta respecto al electrodo antagonista plano, tienen una separación una de otra, apropiada para el proceso, que orientada al material de proceso, puede ser de 2 a 7 cm. Por experiencia se obtienen buenos resultados cuando el electrodo puesto a tierra, está configurado como tamiz debajo del electrodo que conduce alta tensión. También son posibles otras disposiciones de los electrodos. Condicionados por el proceso, los electrodos sumergidos están paralelos uno a otro, o forman un pequeño ángulo agudo uno con otro. Pero esto se optimiza en forma conocida de antemano, de proceso a proceso, mediante descargas previas de ensayo.

Para triturar la ceniza lo menos posible, se acredita una disposición de tamiz con gran abertura de malla de \sim40 mm, y con un marco de entrada de unos 100 mm de diámetro. Gracias a la capacidad de ajuste de la tasa de repetición de la descarga de chispas de alta tensión, se consigue que durante la caída por el tamiz y por el marco de entrada, a cada grano se le aplique una cantidad de choques. En general el tamaño de los granos de ceniza no debe de reducirse, por consiguiente, los electrodos, al menos sus zonas terminales, se rodean con redes dieléctricas que los mantienen retirados de los granos (reivindicación 2).

Para el desarrollo óptimo del proceso, antes del procesamiento regular se determina un juego de parámetros funcionales; estos se refieren a la tensión de descarga, la duración del impulso, la energía de la descarga individual y la tasa de repetición con la que las mismas se suceden unas a otras (reivindicación 3). Se acreditan las siguientes gamas de los parámetros:

-: intensidad del campo eléctrico en los límites entre 100 y 300 kV/cm,

-: el tiempo de crecimiento del impulso, no sobrepasa 500 ns, y

-: la chispa produce una onda de choque depositando de 120 a 400 J por centímetro de recorrido de descarga (véase también documento DE 195 43 232).

Con este juego de parámetros se asegura que se conseguirá un empleo económico para un consumo específico mínimo de energía y al mismo tiempo para un desgaste mínimo de los interruptores en el generador de impulsos de alta tensión y en el sistema de electrodos.

Mediante la onda de choque desencadenada en la descarga eléctrica entre las dos puntas libres de los electrodos, se transfieren los componentes solubles en el líquido, del producto de proceso, casi totalmente al líquido de proceso, y se disuelven en él. Entonces esta solución se evacua finalmente al ulterior tratamiento (reivindicación 4).

El tratamiento del líquido acaece en contracorriente respecto al movimiento continuo del producto a través de la instalación. El producto tratado de choque se somete a un lavado secundario durante el transporte desde el reactor a una parada, o en una cubeta, con líquido fresco de proceso en contracorriente, para hacer flotar totalmente las sustancias contaminantes que quedan. Este líquido de proceso, enriquecido con los residuos, se introduce en el reactor, y en el procesamiento que tiene lugar allí, absorbe nuevas sustancias solubles en el líquido. Desde un rebosadero en el reactor, se desvía después el líquido de proceso y se introduce en el final de otro dispositivo transportador con el que se conduce el producto a procesar al reactor. Desde el final de este dispositivo transportador hasta su comienzo, el líquido de proceso lava la superficie de los granos y la libra de las primeras sustancias, y finalmente desagua saturado en el comienzo del dispositivo transportador, en una tina de recogida, desde donde se hace seguir a la precipitación de las sustancias disueltas.

Mediante una descarga correspondiente y la onda de choque desencadenada por ella, se generan en el líquido de proceso, radicales oxhidrilos que sirven para la oxidación inmediata y pasivación de las partículas sumergidas de ceniza.

En el líquido de proceso se introduce, además, dióxido de carbono. De este modo se precipita hidróxido cálcico que reduce el valor del pH del líquido de proceso, y como consecuencia de ello se consigue una reducción de la solubilidad de los metales pesados (reivindicación 4 y 5). Finalmente de este modo se reduce también en general la duración del procesamiento del producto.

En el producto de proceso terminado, tomado por muestreo del producto de elución (DEV S4), se determina la concentración residual de metales pesados y sustancias contaminantes. Aquí se muestra la eficacia del procedimiento y de la instalación utilizada para él: La descomposición es realmente tal que, inmediatamente después de este procesamiento, la ceniza puede conducirse al menos a una utilización en la gama de la clase 1 de basura.

En la reivindicación 6 está caracterizada, y en la figura 1 del dibujo está representada en principio, la instalación con la que se realiza el procedimiento según las reivindicaciones 1 a 5, con mayor eficacia y economía.

Se compone de los dos dispositivos transportadores, por una parte, para la alimentación de producto de proceso, por otra parte, para la evacuación del producto procesado con ondas de choque. Al comienzo del dispositivo transportador hay un dispositivo de recogida en el que se vierte el material a procesar, por ejemplo, con una pala mecánica, y desde allí se transporta con el dispositivo transportador al reactor. Mediante el segundo dispositivo transportador se saca el producto procesado del punto más profundo del reactor y se transporta a una parada o a una cubeta. Las dos tinas tienen en su colocación una zona de fondo, situada inclinada. En la zona situada más profunda de la tina interior está una rejilla o una red a cuyo través pasa poco a poco el producto procesado, y que se asienta sobre el fondo de la tina exterior (reivindicación 8).

Entre los dos dispositivos transportadores está el reactor compuesto de dos tinas. La tina interior está sumergida en el líquido de proceso. En ella penetran los dos electrodos que pueden posicionarse, o penetra el electrodo que puede posicionarse, en caso de que el electrodo antagonista sea plano y esté anclado en la tina interior. Los electrodos están anclados a un sistema elevador y unidos con la salida del generador de impulsos de alta tensión.

Líquido fresco de proceso se introduce de forma continua en la instalación, mediante una alimentación a la salida del dispositivo transportador para la retirada del material procesado, desde donde fluye en contracorriente hacia el reactor, sometiendo al producto a un lavado secundario. Allí es extraído por una bomba y lo introduce en el dispositivo transportador de alimentación, en el que sale como solución saturada con sales, al dispositivo de recogida, sometiendo al producto alimentado a un prelavado. Para el procesamiento de cenizas, el líquido de proceso es agua. Para otros materiales, en ciertas circunstancias son más apropiados otros líquidos, esto se decide caso por caso (reivindicación 7).

Para el procesamiento con ondas de choque la instalación funciona eléctricamente con corriente de baja intensidad, de manera que a pesar de la alta capacidad, los componentes de la instalación (interruptores del generador de impulsos de alta tensión, y electrodos) tengan una larga vida útil para una extraordinaria calidad medioambiental producida muy económicamente, del producto procesado final.

Para una comprensión más profunda del procedimiento, se abordará primeramente la acción de las ondas de choque:

Ondas de choque que se propagan en un líquido, producen en su zona de enrarecimiento, burbujitas de cavitación. Estas producen al colapsar radicales libres como consecuencia de procesos térmicos en la compresión adiabática. Como es notorio los radicales libres pertenecen a los reactivos químicos más enérgicos. Por ejemplo, las burbujitas de cavitación que colapsan, producen en el agua (H_{2}O), átomos de hidrógeno (H) y radicales oxhidrilos (OH) en estado naciente. Durante la fase de enfriamiento rápido de las burbujitas, se unen de nuevo los átomos de hidrógeno con otros átomos de hidrógeno, para formar moléculas de hidrógeno (H_{2}), y los radicales oxhidrilos se unen para formar peróxido de hidrógeno (H_{2}O_{2}). En cada descarga este proceso dura tan sólo microsegundos. Al aplicar a agua químicamente pura, ondas de choque, se concentra peróxido de hidrógeno y se desprende gas hidrógeno. En agua impurificada químicamente, con la aparición de los radicales oxhidrilos, se llega a procesos espontáneos de oxidación que se refuerzan mediante procesos de desarrollo más lento, sostenidos por el peróxido de hidrógeno.

Ondas de choque bajo el agua pueden producirse por emisores de ultrasonidos, explosivos y descargas electrodinámicas. Es especialmente intensiva la producción de burbujitas de evitación en detonaciones de explosivos y en descargas eléctricas de gran potencia, en cada caso bajo el agua. A causa de la posibilidad de control y del pequeño potencial de peligro, las últimas son apropiadas con ventaja para el empleo en un procedimiento industrial continuo. La producción adicional de radicales libres procedentes de procesos de plasma inducidos por chispas en descargas de alta potencia bajo el agua, entre dos electrodos, favorecen adicionalmente el procedimiento, de manera que finalmente la ceniza no tenga que envejecerse ya más en una parada durante semanas.

El tratamiento de la ceniza de óxido con ondas de choque, conduce a los siguientes efectos:

1.: Como consecuencia de la baja temperatura de combustión la ceniza de óxido es de estructura arenosa con apelmazamientos porosos. Una porción menor de la ceniza se compone de escoria. Así que la ceniza tiene una superficie relativamente grande en la que se adhieren los componentes solubles, y de la que con el tiempo se efectúa la elusión de los componentes solubles. Bajo la acción de la onda de choque se disgregan los conglomerados inestables y los componentes solubles adheridos se lavan con una intensidad comparable con una limpieza por ultrasonidos.

2.: A causa de la combustión pobre en oxígeno, muchos óxidos no son estables. Esto está situado en el grado bajo de oxidación (óxido deficiente). Por ello se produce una solubilidad elevada de metales pesados en agua, cuando el valor del pH no es neutro. En caso de ceniza reciente es el alto contenido en hidróxido cálcico el que ajusta básico el valor del pH. Más tarde pueden ser ácidos disueltos en agua de lluvia, aunque también ácidos orgánicos los que pueden disolver el óxido deficiente e incorporarlo al agua subterránea. Esto se impide según el procedimiento haciendo que en el entorno fuertemente oxidante de la onda de choque, se formen en la superficie del grano óxidos estables que pasiven la superficie y que formen una barrera contra la ulterior elución.

3.: La ceniza no está totalmente quemada. Todavía se encuentran componentes orgánicos en la ceniza. Esta porción se designa con TOC (total organic carbon). Los radicales oxhidrilos libres y el peróxido de hidrógeno oxidan intensivamente los componentes orgánicos, y pueden cuidarse de una amplia neutralización de los olores después del tratamiento.

La tabla 2 es la tabla 1 ampliada con ``ceniza lavada'' y ``ceniza lavada y tratada con ondas de choque bajo el agua''.

TABLA 2

\nobreak\vskip.5\baselineskip\centering\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|l|}\hline
 Parámetro  \+ Clase 1  \+ LAGA  \+ Ceniza  \+ Ceniza  \+ Ceniza \\ 
 \+ de  \+  \+ nueva  \+ lavada  \+ lavada y \\   \+ basura  \+  \+ 
\+  \+ fragmentada \\\hline  Pérdida por calcinación en %  \+ 3 \+
\+ \+ \+ \\\hline  TOC en mg/l para  \+ 20.000  \+ 20.000  \+ 9,5 
\+ 4,25  \+ 2,48 \\   \rho  = 2 kg/l \+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  DEV S4
\+ \+ \+ \+ \+ \\\hline  Valor del pH  \+ 5,5  -  13  \+
7  -  13  \+ 12,6  \+ 12,4  \+ 12,0 \\\hline 
Componentes volátiles en %  \+ 3 \+ \+ \+ \+ \\\hline  Conductividad
eléct. en  \+ 1000  \+ 600  \+ 775  \+ 386  \+ 150 \\  mS/m \+ \+ \+
\+ \+ \\\hline  Cl en mg/l  \+  \+ 250  \+ 231  \+ 58  \+ 47
\\\hline  Cu en mg/l  \+ 1  \+ 0,3  \+ 0,31  \+ 0,07  \+ 0,03
\\\hline  Zn en mg/l  \+ 2  \+ 0,3  \+ 0,75  \+ 0,11  \+ 0,03
\\\hline  Cd en mg/l  \+ 0,05  \+ 0,005  \+  <0,01  \+  <0,01 
\+  <0,01 \\\hline  Pb en mg/l  \+ 0,2  \+ 0,05  \+ 3,42  \+ 0,51
 \+ 0,08
\\\hline\end{tabular}\par\vskip.5\baselineskip

De la tabla 2 se deduce la contaminación superficial de la ceniza con sales solubles en agua de metales alcalinotérreos y pesados, así como con aniones. El plomo asume una importancia especial, porque la cantidad preponderante de plomo, se adhiere en forma soluble a la ceniza, y puede lavarse. Sin embargo, después de un lavado a fondo, la ceniza también continúa cediendo plomo en cantidad excesiva desde el interior del grano al agua circundante, de manera que es ineludible el almacenamiento de tres meses, citado al comienzo, para una formación de carbonato y para la reducción del valor del pH, y de la solubilidad de las sales de plomo que lleva consigo.

El punto central de la invención es la constatación de que no es necesario un almacenamiento de la ceniza de óxido, cuando inmediatamente después de su generación, bajo el líquido de proceso, aquí agua, se expone a las ondas de choque de descargas electrodinámicas pulsatorias de chispas de alta tensión, durante unos 20 segundos para una frecuencia de repetición de 4Hz, lavándose por una parte componentes solubles en agua de la ceniza en forma efectiva en el agua de proceso, y evacuándose con esta, y por otra parte dando lugar los radicales oxhidrilos libres procedentes de la onda de choque y de procesos de plasma inducidos por las chispas, a una oxidación y pasivación de los granos de ceniza, de manera que después de esto, en el producto de la elución de la ceniza tratada, las concentraciones mesurables de metales pesados estén reducidas conforme al DEV S4 según TA de residuos urbanos, y en cada caso según la duración del tratamiento y las condiciones del proceso (véase más abajo) sea posible con ello una utilización inmediata al menos en la gama de la clase 1 de basuras.

En la figura 2, en el ejemplo del producto de elución de plomo, está indicada la influencia del lavado y tratamiento con ondas de choque, en función del tiempo. En este ejemplo experimental de realización se yerra por poco la concentración de plomo exigida por LAGA [LänderArbeitsGemeinschaft Abfall = Grupo de Trabajo de los Estados - Basuras]Z2.

La ceniza debe de emplearse como material de construcción. Pero la condición es que no se baje de un tamaño de grano de 1 mm. Por consiguiente, es conveniente estructurar el proceso de manera que, para la obtención del envejecimiento exigido, la ceniza se triture solamente lo que sea absolutamente necesario. Por lo tanto, el sistema de electrodos y la potencia de las ondas de choque que salen de ellos, hay que estructurarlos de manera que la ceniza no se exponga directamente a la descarga de las chispas, con lo que se tritura y pierde su valor como material de construcción, sino que pase por delante a distancia del sistema de electrodos, y se envejezca químicamente por los radicales producidos localmente por la onda de choque.

También se procura una limitación de potencia de la descarga de chispas, por otro motivo. A pesar de que la producción de burbujitas de cavitación crece más que proporcionalmente con la potencia de descarga, es conveniente limitar el tono energético de las descargas de chispas, para evitar en el sistema de electrodos, un desgaste excesivo de los interruptores que se apoyan en tramos de chispas gaseosas, en el generador de impulsos de alta tensión. Esto se consigue limitando la corriente (I) que pasa por los interruptores y por los electrodos o por las chispas, a la gama del kiloamperio. La potencia a ajustar (N = UI) en la chispa para la producción de ondas intensivas de choque, se ajusta mediante la tensión (U).

Un tipo apropiado de generador de impulsos de alta tensión, que puede operar hasta a 400kV, se describe en el documento DP 195 43 232. Se utiliza preferentemente para este proceso.

En la solicitud DP 195 43 232 se hace valer ciertamente que para duraciones de los impulsos por debajo de 500 ns, el agua muestra mejores propiedades de aislamiento que la mayoría de los cuerpos sólidos dieléctricos y, por consiguiente, la descarga pasa por los cuerpos sólidos. Pero en la solicitud presente debe de evitarse una fuerte fragmentación porque la ceniza se devalúa como material de construcción. Para soslayar este obstáculo se conduce pues la ceniza a distancia por delante del sistema de electrodos. Esta distancia se determina experimentalmente mediante descargas de ensayo en función del material de proceso. Para vencer la resistencia a alta tensión del agua, se reduce la distancia mutua de los electrodos hasta que tenga lugar una ruptura en una chispa.

En el procedimiento se produce agua salificada de proceso. Esto actúa desventajosamente en las descargas de alta tensión, puesto que una parte cada vez mayor de la energía, se descarga a través de la resistencia del electrolito. Por lo tanto es forzosa la adición continua de agua fresca y la evacuación de agua salificada. El aprovisionamiento de agua fresca y la evacuación de agua salificada, no representa ningún problema crítico en las plantas incineradoras de basuras, por motivos sinérgicos. Toda la instalación dispone en general de grandes reservas de agua de lluvia, puesto que por causa de las condiciones técnicas, el agua de lluvia se recoge en la zona de la central eléctrica.

Las centrales eléctricas de basuras tienen una costosa limpieza de los gases de escape, secándose en un lavador todas las sustancias contaminantes (gips) extraídas por filtración y combinadas químicamente con agua. Con ello el agua de proceso conteniendo metales alcalinos, alcalinotérreos y pesados, puede vaporizarse asimismo en lavadores propios de la central eléctrica, y arrojarse y depositarse subterráneamente como sustancia sólida, junto con otras sustancias sólidas generadas en la limpieza de los humos.

El dibujo se compone de las figuras 1 y 2. La figura 1 muestra la estructura esquemática de la instalación (véase arriba el texto), y la figura 2 la marcha de la elución.

En la figura 2 está representada la marcha de la elución para distintas fases discretas del procesamiento de la ceniza procedente de una planta incineradora de basuras. Como era de esperar la concentración de plomo es muy alta al comienzo, pero se reduce pronunciadamente durante la fase de prelavado en el dispositivo transportador que alimenta hasta la carga en el reactor, a aproximadamente 0,5 mg/l. En el reactor, primeramente la concentración de plomo apenas se modifica al comienzo del tratamiento con ondas de choque, pero después se reduce de nuevo pronunciadamente y, después de 20 segundos, para una tasa de repetición de 4Hz, desciende ya por debajo del umbral de la clase 1 de basura. Después de esto la concentración de plomo se reduce más moderadamente y alcanza después de unos 40 segundos, un mínimo de 0,08 mg/l, que está situada notablemente por debajo del umbral de la clase 1 de basura. Así pues el tratamiento con ondas de choque puede terminarse en este ejemplo de realización después de unos 50 segundos para esta carga, puesto que con él la ceniza tratada ha alcanzado ya una calidad para la utilización inmediata apropiada para el medio ambiente -y no hasta después de un tiempo ulterior de envejecimiento de tres meses-.

Claims

1. Procedimiento para el tratamiento de ceniza procedente de plantas incineradoras de basuras y de residuos minerales, por desalinización y envejecimiento artificial, mediante procesos electrodinámicos bajo agua, compuesto de los pasos:

el producto compuesto de la ceniza o de los residuos, se transporta hacia arriba mediante un dispositivo transportador, a un reactor lleno y recorrido por un líquido de proceso,

durante el transporte, el líquido de proceso procedente del reactor, circula en contracorriente a través del producto, desde arriba, en la cantidad necesaria para lavar las sales en los granos de producto, las disuelve en él, y se hacen flotar al volver a la piscina de reserva (desalinización en contracorriente) de donde la solución salina saturada recogida se alimenta a un vaporizador para la precipitación de las sales,

el producto se expone en el líquido de proceso en el reactor, a las ondas de choque producidas en él por descargas electrodinámicas en forma de impulsos, de chispas de alta tensión entre dos electrodos sumergidos, en una cantidad predefinida y con tasa predefinida de repetición,

la descarga eléctrica se efectúa con las siguientes gamas de parámetros:

intensidad de campo eléctrico en los límites entre 100 y 300 kV/cm,

el tiempo de crecimiento del impulso, no sobrepasa 500 ns, y

la chispa produce una onda de choque depositando de 120 a 400 J por centímetro de recorrido de descarga,

los componentes de la ceniza, solubles en el líquido, se precipitan en el agua de proceso mediante el tratamiento de choque, y se evacuan con esta para ulterior tratamiento,

los radicales oxhidrilos libres procedentes de la onda de choque y de procesos de plasma inducidos por la chispa, se utilizan para la oxidación y pasivación inmediatas de las partículas de ceniza, con lo que en el producto de la elución (DEV S4) de los componentes procesados de la ceniza, están reducidas las concentraciones de metales pesados, de tal manera que a continuación la ceniza puede alimentarse al menos para una utilización inmediata en la gama de la clase 1 de basuras,

el producto prelavado, tratado de choque y precipitado en el fondo de la tina exterior, es sacado por el segundo dispositivo transportador, y transportado a una parada, sufriendo un lavado secundario en contracorriente con el líquido de proceso.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el producto se mantiene espacialmente a distancia de la zona de las descargas eléctricas de los dos electrodos, de manera que sus granos, durante la acción de las ondas de choque que proceden de la descarga entre los dos electrodos, no se trituren más, y el producto solamente sea envejecido químicamente por los radicales producidos por las ondas de choque.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el agua de proceso que contiene metales alcalinos, alcalinotérreos y pesados, se transporta a un lavador, allí se evapora y como sustancia sólida, se lleva subterráneamente y se deposita, con otras sustancias sólidas procedentes de la limpieza de los humos.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque mediante la adición de gas dióxido de carbono, se precipita el hidróxido cálcico y se reduce el valor del pH del agua del proceso, lo que conduce a una reducción de la solubilidad de los metales pesados.

5. Procedimiento según la reivindicación 1 a 5, caracterizado porque para la reducción del tiempo de elaboración, se agrega al producto, y para la elevación de la capacidad, al material del líquido de proceso, gas dióxido de carbono para la formación de carbonato insoluble en agua, de los metales pesados.

6. Instalación para el tratamiento de ceniza procedente de plantas incineradoras de basuras y de residuos minerales, por desalinización y envejecimiento artificial, mediante procesos electrodinámicos bajo agua, compuesta:

-: de un primer dispositivo transportador en cuya entrada hay un colector para la carga, y en cuya salida está ajustado un reactor,

-: del reactor lleno con un líquido de proceso hasta un nivel predefinido, compuesto de dos tinas con la zona más profunda del fondo, situada una sobre la otra, de las que la tina interior está sumergida, y sobre la tina interior está ajustada la salida del dispositivo transportador,

-: de al menos un par de electrodos unidos con un generador de impulsos de alta tensión, de los que el electrodo superior penetra mediante un sistema elevador con su aislamiento, anclado exteriormente

-: pudiendo ajustarse en altura, lateralmente y bascular, en la tina interior, y está desnudo en el extremo distante en una longitud predefinida, y el segundo electrodo o bien es un electrodo plano situado en la segunda tina, o bien lo es del tipo del electrodo situado alto,

-: de un segundo dispositivo transportador que se asienta en el punto más profundo de la tina exterior, mediante el cual se descarga la sustancia procesada y precipitada en el reactor, y se dirige a un punto de recogida,

-: de una alimentación de líquido de proceso en la salida del segundo dispositivo transportador que conduce arriba, para la introducción del líquido fresco de proceso, y de una unión tubular con bomba entre el reactor y la salida del primer dispositivo transportador que conduce arriba, así como de una salida de líquido de proceso en la entrada del primer dispositivo transportador, con lo que el líquido fresco de proceso se dirige en contracorriente a través de la instalación absorbiendo sustancias solubles y que pueden flotar, y puede volver a salir de nuevo como solución.

7. Instalación según la reivindicación 6, caracterizada porque el líquido fresco de proceso es agua o un líquido apropiado para la sustancia prevista para el procesamiento.

8. Instalación según la reivindicación 7, caracterizada porque la zona del fondo, situada más profunda en la tina interior, es una rejilla o un tamiz, a cuyo través puede pasar poco a poco el producto procesado con ondas de choque.

9. Instalación según la reivindicación 8, caracterizada porque los dos dispositivos transportadores se componen de un accionamiento de tornillo sin fin, o de un accionamiento circular de rejilla, o si no, de un accionamiento permeable al líquido.