BG63354B1

BG63354B1 - Метод и апаратура за обработване на масла и разтворители, замърсени с радиоактивни вещества

Info

Publication number: BG63354B1
Application number: BG101819A
Authority: BG
Inventors: Johanes DEGUITRE; Maurice Stingre
Original assignee: DEGUITRE Joanes; Maurice Stingre
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 2001-10-31
Also published as: CZ243297A3; SK283180B6; BR9607727A; HUP9801212A3; CA2211104C; DE69602520D1; WO1996024937A1; EP0808504B1; EA199700094A1; AU4833896A; US5948259A; HUP9801212A2; CZ293133B6; SK104497A3; FR2730584B1; JP3256240B2; CA2211104A1; KR19980702096A; MX9706099A; FI973070A

Abstract

Методът включва следните етапи: а) приготвя се предварително определен обем вода с предварително зададени характеристики като съдържание на разтворенкислород, рН и редоксипотенциал; б) към обема вода се прибавя предварително определено количество от масла и разтворители, замърсени с радиоактивни вещества, което количество съответства на обема от масла и разтворители, представляващ предварително определена фракция на предварително определения обем вода; в) посоченото в етап б) количество се подлага на действието на микроорганизми при предварително зададена температура и за предварително определен период от време; г) отделя се поне една порция от получения изтичащ поток; д) водата се отделя от веществата, присъстващи в изтичащия поток; е) веществата, отделени от водата, се рециклират или отстраняват; ж) свободната от материали вода, съдържаща се в изтичащия поток, се регенерира, така че да се получат отново предварително определените характеристики; з) поне една част от регенерираната вода се рециклира; и) цикълът от етап а) се повтаря.

Description

Изобретението се отнася до метод и апаратура за обработване на масла и разтворители, замърсени с радиоактивни вещества.

Отработени масла и разтворители се обработват чрез горене или при действието на предварително подбрани микроорганизми, които ги разграждат до междинни продукти и/ или до прости вещества, някои от които по естествен път се превръщат във въглероден диоксид и вода.

Микроорганизмите взаимодействат в присъствие на много голямо количество вода и в присъствие на кислород, като съотношението между съответните обеми на вода и масло е около 100/5 (20/1).

За т.нар. ’’червен прилив” (black tide) е известно, че разпръскването на микроорганизми върху повърхността на воден басейн, покрит с петролни продукти, води до разлагането им, като обемът на водата и съдържанието на кислород във водата удовлетворяват посочените по-горе условия.

Известно е също обработването на вода, съдържаща много по-малко от 5 об. % масло с микроорганизми, в инсталация за пречистване на вода.

В тези два случая и в редица други известни случаи, количеството на водата по отношение на обема на обработваните масла или разтворители е в значителен излишък и страничните продукти от това разграждане на масла и разтворители са толкова разредени или отсъстват, доколкото се образуват, че такива странични продукти не се вземат под внимание.

И обратно, маслата и разтворителите, които са замърсени с радиоактивни вещества, са предмет на изисквания, които стават все постриктни, и които забраняват замърсяването на атмосферата или системите за отстраняване на отпадъчни води, за предотвратяване диспергирането в околната среда на радиоактивни вещества, които се съдържат в масла и разтворители. Така ядрените електроцентрали във Франция и други страни съхраняват увеличаващи се обеми замърсени масла и разтворители, които трябва да бъдат държани, докато се намери решение, което удовлетворява изискванията, валидни в момента за тяхната обработка.

Задачата на изобретението е да се преодолеят недостатъците на известните методи и апаратури и да се създаде метод и апаратура за обработване на масла и разтворители, замърсени с радиоактивни вещества, като с метода и апаратурата се създаде възможност да се изпускат в атмосферата или в събирателни системи за въздух и вода, имащи необходимите характеристики съгласно регламента, като радиоактивните вещества се събират в много малък обем замърсени продукти, който лесно се обработва и съхранява, за да се предотврати замърсяването на околната среда.

Съгласно първи аспект на изобретението методът за обработване на масла и разтворители, замърсени с радиоактивни вещества, включва етап на подлагане на маслата и разтворителите на действието на предварително подбрани микроорганизми в присъствието на въздух и много голямо количество вода по отношение обема на маслата и разтворителите, които се обработват, като микроорганизмите са приспособени да разрушават органични молекули, по-специално да ги трансформират във въглероден двуокис и вода.

Съгласно настоящото изобретение този метод се характеризира се с това, че включва допълнително и следните етапи:

а) приготвяне на предварително определен обем вода с предварително зададени характеристики на концентрацията на разтворен кислород, pH и редоксипотенциал;

в) прибавяне на предварително определено количество от масла и разтворители, замърсени с радиоактивни вещества, към този обем вода, като количеството съответства на обема от масла и разтворители, който представлява предварително определена фракция от предварително определения обем вода;

c) подлагане на това количество материал на действието на микроорганизми при предварително зададена температура и за предварително определен период от време;

d) отстраняване на поне една част от получения изтичащ поток;

e) отделяне на водата от веществата, съдържащи се в изтичащия поток;

f) рециркулиране или отстраняване на посочените вещества, отделени от водата;

g) регенериране на водата, от която са отделени веществата, съдържащи се в изтичащия поток, така че да се получат отново предварително определените характеристики;

i) рециркулиране поне на една част от водата

j) повторение на цикъла от етап а).

Тъй като при известните методи могат да се обработват малки количества нерадиоактивни масла и разтворители в присъствие на голям обем вода, няма причина да се говори за странични продукти при обработката, които във всички случаи са значително разредени, така че да удовлетворяват изискванията, и е възможно да се рециркулира поне една част от получената при разграждането на маслата и разтворителите вода, при условие, че тя е регенерирана така, че непрекъснато да се достигнат пак условията на етап а).

Съгласно изобретението е създадена възможност с инсталацията да се реши проблемът с увеличението на концентрацията на обработените остатъци, дължащо се на рециркулирането на възстановените изтичащи потоци, така че непрекъснато да се възстановяват условията, които са близки до изходните, при които е известно, че микроорганизмите са способни да разграждат и да разлагат маслата и разтворителите. Възможно е превръщането на почти всички органични молекули във въглероден диоксид и вода.

При тези условия радиоактивните вещества и другите вещества, съдържащи се във възстановения изтичащ поток, се разделят от водата в етап е) и се рециклират или обработват в етап f), за да се получи само малък обем остатъци, които много по-лесно се обработват и съхраняват от първоначалния обем на замърсените масла и разтворители.

В един вариант на изобретението се отстранява предварително определен обем регенерирана вода, по същество съответстващ на обема на нова порция масла и разтворители, замърсени с радиоактивни вещества, така че работата съответно да може да се контролира.

Обемът на отпадъчните течности, получени при прилагането на метода съгласно настоящото изобретение, следователно е в значителна степен равен на обема на разградените масла и разтворители и тези отпадъчни течности напълно удовлетворяват изискванията съгласно установените норми.

В друг вариант на изобретението се използват предварително подбрани минерални носители за микроорганизмите, за да фиксират поне част от присъстващите в порцията метали чрез йонообмен.

В един вариант на изобретението изходящият поток се избистря чрез декантиране и полученият остатък се рециркулира към етап с).

В предпочитан вариант на изобретението водата от изтичащия поток се изпарява под вакуум и в етап g) се използва възстановената след изпарение и кондензация вода, като получените остатъци се възстановяват чрез изпарение под вакуум и сушене в кипящ слой.

В друг аспект изобретението предлага апаратура за изпълнение на метода съгласно изобретението, която включва:

- средства, формиращи резервоар за получаване и съхранение на предварително определен обем вода и предварително определена порция масла и разтворители, замърсени с радиоактивни вещества, и средства за впръскване на въздух в средствата, формиращи резервоара за съхранение;

- средства за отстраняване и поемане на поне една част от получения изтичащ поток;

- средства за отделяне на водата от веществата, съдържащи се в изтичащия поток;

- средства за рециркулиране или евакуиране на веществата, съдържащи се в изтичащия поток;

- средства за регенериране на водата, от която са отстранени веществата, съдържащи се в изтичащия поток, така че тя да придобие отново посочените предварително определени характеристики на използваната в етап а) вода и за рециркулиране на поне една част от тази вода.

Други предимства от изобретението са посочени в описанието по-нататък.

. Приложените фигури поясняват изобретението, без да го ограничават.

Фигура 1 е функционална схема на едно изпълнение на апаратурата съгласно изобретението.

Фигура 2 е разрез в перспектива на апаратурата съгласно фиг.1.

Фигура 3 е поглед, подобен на този от фиг.1, на друго изпълнение на апаратурата съгласно изобретението.

Фигура 4 е схематичен страничен поглед на апаратура за реактивиране и развитие на микроорганизмите.

Фигура 5 - е схематичен разрез на воден ежектор.

Фигура 6 - е схематичен разрез на сушилня с кипящ слой.

Съгласно фигури 1 и 2 апаратура 1 включва предварителен смесител 2, приспособен да получава предварително определен обем вода, предварително определена порция онечистени масла и разтворители и микроорганизми, описани по-нататък; първи реактор 3, приспособен за получаване поне на една порция от сместа от предварителния смесител 2, и микроорганизмите и минералните носители, показани схематично като 4, които ще бъдат описани по-нататък; втори реактор 5, приспособен за получаване на сместа, напускаща първия реактор 3, и микроорганизмите; средства, показани схематично като 6, за впръскване на въздух в предварителния смесител 2 и във всеки от реакторите 3 и 5; утаител 7 за разделяне на водата от веществата, съдържащи се в сместа, напускаща втория реактор 5; вакуумизпарител 8 и кондензатор 9 за отделяне на водата от веществата, съдържащи се в изтичащия поток, напускащ утаителя 7 и за кондензиране на тази вода, която е много чиста.

Апаратурата съгласно изобретението включва също така гравитачни или помпени средства, показани в схематична форма като 10, за пренасяне на течната среда, съдържаща се в предварителния смесител 2 към първия реактор 3, като подобни средства са показани в схематична форма като 11 за пренасяне на сместа, напускаща първия реактор 3 към втория реактор 5, подобни средства са показани в схематична форма като 12 за пренасяне на сместа, напускаща втория реактор 5 към утаителя 7, подобни средства са показани в схематична форма като 13 за въвеждане на супернатантния ликвор, намиращ се в утаителя 7, в изравняващия резервоар 16, показани са подобни средства 14 за рециклиране на утайката, която се натрупва на дъното на утаителя 7 към предварителния смесител 2, подобни средства са показани в схематична форма като 15 за подаване на водата в изравняващия резервоар 16 към изпарителя 8, и подобни средства са показани в схематична форма като 17 за рециркулиране на изпарената и кондензирана вода, възстановена в резервоар 19, където се регенерира, към предварителния смесител 2 и в даден случай към външната мрежа 18.

В посочения пример средствата 6 за впръскване на въздух включват линия 20 за разпределяне на въздуха под налягане и раз5 пределители 21 да впръскване на въздух под налягане към дънната част на предварителния смесител 2, първия реактор 3 и втория реактор 5. Впръскването на въздух добавя кислород към средата във всеки съд и разбърква течността.

От фигура 1 може да се види, че първият реактор 3 е снабден с устройство за смесване, което включва помпа 22, която подава реакционната смес от реактора 3 към смесителен резервоар 22а, преливащият поток, показан схематично като 23, който отново пада в реактор 3.

Утаителят 7 може да е всеки известен тих утаител. Избистрянето настъпва чрез утаяване, сместа от втория реактор 5 прониква в утаителя 7 през тръбна, аксиално разположена колона 24 и ако е необходимо, влиза в контакт с флокулиращите агенти, въведен по какъвто и да е начин (не е показано).

Остатъците, получени от по-ниската част на изпарителя 8, се изпращат към обработващо устройство 25, в което те се сушат, опаковат и съхраняват, доколкото тези остатъци съдържат радиоактивни вещества. Ако е необходимо, утайката, събрана на дъното на утаителя 7, може също да се изпрати към обработващото устройство 25.

Резервоарът за съхранение 19, за събиране и регенериране на кондензираната вода е снабден с известни средства за регенериране на тази вода.

В предпочитано изпълнение от фиг. 2 апаратът за обработка съгласно изобретението е монтиран върху платформа 26, която може да се транспортира върху платформа на камион или ремарке. Платформата включва периферна странична стена 27. Конструкцията, образувана от платформата 26 и стената 27, формира херметизиран резервоар 28, който пречи на изплискването на радиоактивната течност в случай на инцидент. Херметизираният резервоар 28 е покрит с по същество запечатан кожух 29, който се държи при слабо намалено налягане чрез вентилираща и филтрираща въздуха система 30 от известен тип, която не е необходимо тук да се описва.

На фигура 1 е показан също вход 31 за зареждане на масла и разтворители, замърсе ни с радиоактивни вещества и вход 32 за микроорганизми в широкия смисъл, т.е. смес от микроорганизми с хранителни вещества, активатори и други обичайни добавки, олигоелементи и други, всички от които са известни.

Методът, който се ползва в апарата 1 от изобретението за обработване на масла и разтворители, замърсени с радиоактивни вещества, включва обичаен етап на подлагане на маслата и разтворителите на действието на предварително подбрани микроорганизми в присъствие на въздух и много голям обем вода по отношение обема на маслата и разтворителите, които се обработват, като тези микроорганизми са приспособени да разрушават органични молекули, по-специално да ги трансформират във въглероден диоксид и вода.

Съгласно изобретението този метод се характеризира с това, че включва и следните етапи:

a) приготвяне на предварително определен обем вода с предварително зададени характеристики на концентрация на разтворен кислород, pH и редоксипотенциал;

b) прибавяне на предварително определена порция от масла и разтворители, замърсени с радиоактивни вещества, към този обем вода, като споменатата порция съответства на обема от масла и разтворители, който е предварително определена фракция от предварително определения обем вода;

c) подлагане на споменатата порция на действието на микроорганизми при предварително зададена температура и за предварително определен период от време;

d) отстраняване на поне част от получения изтичащ поток;

e) разделяне на водата от веществата, присъстващи в изтичащия поток;

f) рециркулиране или отстраняване на веществата, отделени от водата;

h) рециркулиране на част от регенерираната вода;

i) повторение на цикъла от етап а);

j) отстраняване на обем вода, който е по същество равен на обема разградени и разрушени масла и разтворители.

Методът е разработен за обработване на масла и разтворители, замърсени с радиоактивни вещества, и се осъществява чрез механична експлоатация на завод, разположен в контролираната област на ядрени електроцентрали и други ядрени инсталации и реактори.

Маслата и разтворителите, които се съхраняват в контейнери, са радиоактивни и замърсени, по-специално със следните радиоактивни елементи с дълъг период на полуразпадане: кобалат 58, 60 и 62, манган 54, сребро 110, цезий 134 и 137, цинк 65, ниобий 95 и антимон 124 и 125.

Средната активност на замърсените продукти е от порядъка на 700 Bq/Ι, с активност, варираща от контейнер до контейнер, от 50 до 9000 Bq/1.

Повече от 98% от маслата и разтворителите се състоят от неполярна фракция, съдържаща главно наситени въглеводороди С_пН_2п+2, най-вече пС_м и пС₂₁ алкани, които съответстват на разклонени алифатни въглеводороди.

Установени са също така следи от ароматни съединения като:

- бензоена киселина;

- n-алкани с къса верига (С, до С₁₂);

- арахинова киселина СН₃ (СН₂)₁₈СООН;

- карбонилни съединения (кетони);

- ациклени въглеводороди, съдържащи двойни връзки (алкени).

Окислението на арахиновата киселина и n-алканите, катализирано от присъстващите в реактора микроорганизми, може да доведе до желиране на средата.

Съгласно изобретението е решен проблемът със желирането, при което образуването от метаболити може да бъде по-бързо от разлагането им, като е създаден метод за редуциране и премахване на желирането.

Микроорганизмите атакуват маслата и разтворителите в реакцията на разлагане със следната опростена обща форма:

(СН,),, + 3/2 пО₂ —nCO₂ + ηΗ,Ο + биомаса (микроорганизми)

Най-важният и най-типичен механизъм е разлагането на алканите чрез окисляване на крайна метилова група. Въглеродният атом на крайната метилова група -СН₃ се окислява до първичен алкохол -СН₂ОН, след това до алдехид -СНО, след това до първична киселина СООН. Тази киселина след това метаболизира чрез β - окисление или директно, или през об разуване на дикиселина (ω-хидроксилиране).

Тази последователност от реакции е известна сама по себе си.

При ненаситените алифатни въглеводороди се счита, че окисляването на метиловата група е принципният метаболитен път. Механизмът на окисление на метиловата група не се различава от механизма на окисление на палканите.

Това разпадане на въглеводородните вериги причинява образуване в реакционната среда на междинни странични продукти от различен тип, по-специално:

- диетиленгликолдибутилов етер [СН₃ (СН,) з-ОСНз-СНз-СН,] ₂0;

- полиетиленгликолметилов етер СН₃(ОСН₂СН₂)_пОН;

- 2,6-дитретбутил-4-метилфенол.

Образуването на полиетиленгликол води до получаване на съединения, които са течни или твърди, в зависимост от боря на мономерните звена, като сместа се превръща във вискозен продукт, който е близо до желирано състояние.

Наличието на такъв гел би предотвратило всяко следващо развитие и цялата дейност на микроорганизмите, тъй като кислородът не би могъл повече да се разтвори в реакционната среда.

При тази реакция получената свободна вода представлява около 80% от теглото на обработваните масла и разтворители, ако не се вземат предвид естественото изпарение и добавянето на вода, необходима за зараждането и жизнената дейност на микроорганизмите (растеж и възпроизвеждане).

За растежа и действието на микроорганизмите се препоръчват температура от 30 до 35°С и pH от 6.5 до 7.5.

Микроорганизмите се подбират от налични на пазара промишлени микроорганизми. Например те се подбират от “Bio activ 200” серия от ТВА (TECHNIQUES ЕТ BIOCHIMIE APPLIQUEES).B обичайна форма тези микроорганизми могат да бъдат фиксирани върху минерални носители и да се използват обичайно с подходящи хранителни вещества и с емулгиращи агенти.

Използваните микроорганизми са смеси от известни щамове, които са съществено специализирани да атакуват специфични продукти. Тези смеси се приготвят по обичаен начин така, че ефективно да разлагат главните компоненти на маслата и разтворителите, които трябва до бъдат разградени, и междинните странични продукти на разлагането на тези компоненти, както е отбелязано по-горе.

Следователно, в посочената серия 200 на ТВА сместа от микроорганизми включва щамове със следните кодове:

- 201 - подходящ за обработване на халогенирани и нехалогенирани леки алифатни въглеводороди;

- 202 - подходящ за обработване на прости нехалогенирани ароматни съединения;

- 203 - подходящ за обработване на промишлени животински и растителни мазнини;

- 206 - подходящ за обработване на полихлоробифенили и хлоробензоати;

- 208 - подходящ за обработване на въглеводороди и нехалогенирани нефтени производни.

Може да се добави и всякакъв друг щам, подходящ за специфичен продукт или страничен продукт, както и хранителни вещества и олигоелементи и също, ако е необходимо, минерални носители, необходими за растежа и действието на тези микроорганизми.

Следвайки изискванията на доставчик на тези микроорганизми, хранителният баланс на средата трябва постоянно да се поддържа в съотношение въглерод към азот и фосфор, близко до 100:5:1.

Концентрацията на микроорганизмите и хранителните вещества в реакционната среда са такива, че да са нормални за тези вещества.

Ще бъде описан метод, при който се отстранява предварително определен обем регенерирана вода, отговарящ по същество на обема на нова порция масла и разтворители, замърсени с радиоактивни вещества. Това съответства на максимална скорост на рециркулиране на регенерирана кондензирана вода.

Възможно е да се рециркулира по-нисък процент регенерирана вода и да се допълни с вода от водната захранваща мрежа, но това е забранено според настоящите правила във Франция.

За предпочитане се използват предварително подбрани минерални носители, върху които са фиксирани микроорганизмите, и които ще фиксират радиоактивните тежки метални йони чрез йонообмен.

Минералните носители обикновено включват следните компоненти:

-алуминиев силикат, по-специално калиево-алуминиев силикат;

- порьозен калциев карбонат;

- неаморфен алуминиев силикат;

-зеолити.

Тези минерални носители се получават и доставят от всички доставчици на микроорганизми.

Възможно е също така да се използват микроорганизмите без минерални носители, достъпни като разтвори.

Както е посочено по-горе, сместа от втория реактор се избистря чрез утаяване и ако е необходимо, се прибавя флокулиращ агент, който не влияе на процеса, а получената утайка се рециркулира към етап с).

След това водата се изпарява под вакуум от изтичащия поток, напускащ процеса на избистряне и водата, възстановена след изпаряването и кондензирането, се използва за етап g).

В края на процедурите минералните носители, натоварени с радиоактивни метали, се възстановяват. Тези метали се обхващат в напълно неразтворим аморфен кристал. Следователно металите са уловени, предотвратявайки замърсяването на околната среда и улеснявайки съхранението на тези метали.

В етап g) водата, от която са отделени веществата, съдържащи се в изтичащия поток, се регенерира, така че отново да придобие изходните характеристики, например следните характеристики: разтворен кислород: около 3 mg/1; pH: между около 6.9 и 7.1; редоксипотенциал: по-голям от -150 mV, за предпочитане положителен (до 70 mV).

Регенерирането може да се проведе, например, чрез прибавяне на водороден пероксид и натриев хидроксид.

Установено е, че качеството на използваната за разграждане вода е от решаващо значение. Разграждането на масла и разтворители чрез използваните микроорганизми води до получаване на странични продукти от типа на диетиленгликолдибутиловия етер и съединения от типа на полиетиленгликолметиловия етер.

Ако не се внимава, концентрацията на тези странични продукти в реакционната среда може само да се повиши и да предизвика истинска полимеризация, която води до желиране на средата в реактора, пречейки на по нататъшния растеж на микроорганизмите.

Ако описаните условия са спазени, страничните продукти се разлагат по-бързо, отколкото се образуват, и разлагането на въглеводородите и органичните вещества може да продължи без съществени проблеми, следвайки описаната по-горе реакция.

При тези условия се получават само малки количества отпадъчни продукти. Тези отпадъчни продукти включват двата, посочени по-горе продукта, и полиетиленгликол. Количеството на тези отпадъчни продукти е от порядъка на 3 на 1000% тегл., което означава, че около 3 kg краен отпадък ще бъде възстановен за около 1000 kg разградени масла или разтворители.

Описаният процес може да бъде провеждан непрекъснато или периодично. Възможно е непрекъснато да се обработва изтичащият поток, който представлява около 20 пъти обема на маслата за разграждане, а водата може да се изпраща обратно към предварителния смесител, при това тя има същите характеристики, както изходната вода от водната обществена захранваща мрежа, т.е.:

- химично потребление на кислород (COD), по-малко от 125 mg/1;

- неутрално pH;

- слабо положителен редоксипотенциал от около 70 до 80 mV;

- въглеродно число, по-малко от 10 mg/1;

- метали, по-малко от 15 mg/1.

Съгласно изобретението с метода и апарата за обработване на масла и разтворители се осигурява напълно безопасна околна среда. Разлагането протича главно до получаване на въглероден диоксид и вода, само напълно инертни газове, по-специално въглероден диоксид и вода, които се отделят в атмосферата и само регенерирана вода, която отговаря на установените изисквания, като се изпраща във водни колектори или в захранващата мрежа.

Апаратът съгласно изобретението, който представлява инсталация, монтирана поне на една пътнотранспортна платформа, може лесно да се придвижва от едно място на друго, за да обработва замърсени масла и разтворители на всяко място и да ги разлага съществено до въглероден диоксид и вода, с много малко количество отпадък, съдържащ радиоактивни вещества от порядъка от 3 на 1000 по отношение на теглото на обработваните масла и разт7 ворители. Този апарат има допълнително предимство да елиминира необходимостта от транспортиране на радиоактивните масла и разтворители до местата за обработка на такива масла и разтворители.

Във варианта от фигура 3 устройствата, като тези от фиг. 1, имат същите номера.

Сместа, получена при биоразграждането в реактор 3, се пренася през помпа 37 до първичен утаител 41 със скорост на потока много по-голяма от номиналната скорост за инсталацията.

Биомасата, възстановена от дъното на първия утаител 41, се връща в предварителния смесител 2 през помпа 14.

Супернатантната течност и част от излишния обем преливат във втори утаител 42, след което преливат обратно в реактор 3.

Сместа, чиято главна съставна част суспендирани вещества и ненапълно разградени мастни вещества са отстранени по този начин, се пренася до реактор 5 чрез помпа 11. Химичното потребление на кислород (COD) в това време е от порядъка на 40000 ррт.

Сместа, пренесена по този начин в реактора 5, се подлага на действието на нови микроорганизми, които разграждат мастните киселини. Това понижава химичното потребление на кислород (COD) до ниво, близко до 300 ррт.

Сместа, обработена в реактор 5, се изпраща към утаител 7 чрез помпа 54 със скорост, малко по-голяма от номиналната, така че последните мастни елементи, които могат да избегнат действието на микроорганизмите, преливат във възстановителен резервоар 52, от който чрез помпа 12 се изпращат към предварителния смесител 2.

Малкото количество от флокулирана утайка, която се отлага на дъното на утаителя 7, чрез помпа 55 се връща в реактор 3.

Избистрената вода съдържа малко количество смесващи се продукти, странични продукти от биоразлагането като диетиленгликолдибутилов етер, полиетиленгликолметилов етер и дитрет.бутил-4-метил-фенол, плюс остатъци от въглеродни вериги (С„ до С₂₁ алкани) и се изпраща във вакуумизпарител 8.

Деминерализпраната вода, получена в кондензатора 9 на изпарителя 8, се изпраща в резервоар 19, където системата 40 възстановява редоксипотенциала си с водороден пероксид, възстановява своето pH с натриев хидроксид и се аерира чрез принудителна рециркулация през микропорест пулверизатор. Тази възстановена вода с характеристики на промишлена вода се изпраща в предварителния смесител 2, от където се използва за нов цикъл на разлагане. Такава обработка е известна по същността си. Кондензаторът 9 е свързан с конвенционално охлаждащо устройство 9а.

Крайният отпадък, възстановен от дъното на изпарителя 8, се изпраща към буферен резервоар 24, чийто обем съответства на тридневна работа на инсталацията. Продуктът се хомогенизира чрез прибавяне на вода и въздух и след това се изпраща под налягане през пулверизатор в сушилня с кипящ слой 25.

Всеки ден количеството вода, регенерирана в резервоар 19, съответстващо на количеството разградено масло, се отстранява през време на преместването и от резервоар 19 до предварителния смесител 2. Тази вода се съхранява в резервоар 39, от който тя се зарежда чрез помпа 35 във филтър с активен въглен 36 за пречистване. Тази вода, чиито характеристики отговарят на установените изисквания, се изпуска в околната среда при 39а в края на операцията.

Филтърът с активен въглен отстранява практически всички от последните органични съединения (COD), съдържащи се в тази регенерирана кондензирана вода.

Съгласно фиг.4, в резервоар за съхранение 60 се реактивират и нарастват микроорганизмите, като хранителните вещества се доставят през три дозиращи устройства 61а, 6lb, 61с. Три различни изхода за потоците 62а, 62Ь, 62с захранват предварителния смесител 2 и реакторите 3 и 5 с микроорганизмите. Осигурява се подаване на въздух или кислород 63.

Водата, отстранена от предварителния смесител 2, пристига в 64. Тя се държи при температура 35“С чрез нагревател с циркулиращ флуид, така че микроорганизмите никога да не могат да влезнат в нагревателя с циркулиращия флуид, чиято вътрешна температура е фатална за тях.

Програма, добре дефинирана по отношение на време и количество, подходящо за капацитета на инсталацията, осигурява подаването през разпределителя с три отделения 61а, 61Ь, 61с на микроорганизмите олигоелемнтите и хранителните вещества към резервоара за съхранение 60.

Микроорганизмите се съживяват и растат до образуване на биомаса със структура хиляди пъти по-висока от тази, намираща се в инсталацията, вследствие на което се повишава скоростта на разкъсване на въглеродните вериги и получаващото се химично потребление на кислород (COD). Този метод на получаване може да повиши капацитета на устройството за обработка с фактор приблизително 50%.

Аерацията може да бъде заменена с барботиране или микробарботиране, при използване на микропорести бутала, монтирани върху разпределителите 21 или чрез хидроежекторите 66, със следните три функции:

- поддържане на подходяща концентрация на кислород в средата (от 2.5 до 3 mg/1 вода);

- предотвратяване образуването на пяна и блокиране на отворите;

- поддържане на стабилност на редоксипотенциала при подходящ положителен волтаж приблизително 70 mV.

Хидроежекторът 66, от фиг.5 има конвенционална структура и включва центрофужна помпа (не е показана), захранваща централна калибрирана дюза 67, поставена на оста на кръгова камера 68, смесителна тръба за въздух/вода 69 и дифузор 70. Той е допълнен с тръба за въздух към атмосферата, оксиметър и клапан за регулиране на водата (не е показан).

Действието е следното.

Водният поток от помпата се насочва към хидроежоектора 66 и влиза в тялото му през дюза 67. В тази точка скоростта на потока се повишава до създаване на много голям пад на налягането. Чрез входна тръба 67а въздухът влиза в камера 68 за създаване на тяга със скорост, достатъчна за смесването му с водата, изпращана в смесителна тръба 69. Дифузорът 70 усилва този ефект чрез забавяне на потока от комбинацията вода и въздух. Водната помпа е поставена през преливник, така че тя изтегля вода малко под повърхността и така изпуска пяната, която може да се е образувала на повърхността, и мастни вещества, като ги подава към дъното на реактора за непрекъснато разбъркване на порцията. Оксиметърът фиксира скоростта на въздуха на входа, за да се поддържа стабилно съдържание на кислород в средата.

Изсушаването на крайния отпадък, радиоактивността на който може да достигне 10000 Bq, се постига чрез флуидизиране в статична сушилня 71, която не съдържа механични части, които да направят невъзможно обеззаразяването им в края на операцията.

Апаратът съгласно изобретението (виж. фиг.6) включва сушител 71, състоящ се от подходящо цилиндрично тяло, затворено в основата му с перфорирана основна плоча, на която са инсталирани дюзи за хомогенно разпределяне на въздуха, необходим за сушенето. Под основната плоча 72 е поместена конична въздушна камера 73 с вход за горещ въздух при 250°С, който преминава през дюзите за изсушаване на продукта; Над цилиндричното тяло, в което продуктът се суши, е разположен пресечен обърнат конус, свързан с цилиндрична част с диаметър, два пъти по-голям от този на сушилното отделение, така че да се предотврати изпускането на много малките сухи частици, като значително се понижи скоростта на въздушно-парогазовата смес; Кръгъл капак, затварящ горната част на отделението за разширяване и образуващ покрив на сушителя с отвори, снабдени с втулки и фланци, съответно за отделяне на газовете и за монтиране на инжекционна тръба за продукта, който ще се суши; Вентилатор за осигуряване на необходимия въздушен поток, който пристига във въздушната камера на сушителя след загряването му до 250°С в циркулационен флуиден нагревател; Уред за измерване на налягането и сензори за температурата, инсталирани във въздушната камера на сушителното отделение и във водната линия.

Разбира се настоящото изобретение не се ограничава до вариантите, които са описани, като могат да се правят редица промени и модификации, без да се излиза от обхвата на изобретението.

Следователно могат да бъдат използвани микроорганизми с различен произход или утаителят, или вакуумизпарителят могат да бъдат заменени с еквивалентни системи.

Допълнително, по известен начин, към реактора може да се добави мощен окислителен агент, например водороден пероксид.

Патентни претенции

Claims

1. Метод за обработване на масла и разт ворители, замърсени с радиоактивни вещества, включващ етап на подлагане на маслата и разтворителите на действието на предварително подбрани микроорганизми в присъствието на въздух и много голямо количество вода по отношение обема на маслата и разтворителите, които се обработват, като микроорганизмите са приспособени да разрушават органични молекули, по-специално да ги трансформират във въглероден диоксид и вода, характеризиращ се с това, че включва и следните етапи:

в) прибавяне на предварително определена порция от масла и разтворители, замърсени с радиоактивни вещества, към този обем вода, като тази порция съответства на обем от масла и разтворители, който представлява предварително определена фракция от предварително определения обем вода;

c) подлагане на порцията на действието на микроорганизмите при предварително определена температура и за предварително определен период от време;

d) отстраняване поне на част от получения изтичащ поток;

e) отделяне на водата от веществата, съдържащи се в споменатия изтичащ поток;

f) рециркулиране или отстраняване на споменатите вещества, отделени от водата;

g) регенериране на тази вода, от която са отделени веществата, съдържащи се в изтичащия поток, така че да се получат отново предварително определените характеристики;

i) рециркулиране поне на част от регенерираната вода;

j) повторение на цикъла от етап а).

2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че предварително определеният обем регенерирана вода по същество съответства на обема на нова порция масла и разтворители, замърсени с радиоактивни вещества.

3. Метод съгласно претенциите 1 или 2, характеризиращ се с това, че се използват предварително избрани минерални носители (4) за микроорганизмите, за фиксиране поне на част от металите, присъстващи в порцията, чрез йонообмен.

4. Метод съгласно претенция 3, харак теризиращ се с това, че минералните носители включват алуминиев силикат, зеолити или калциев карбонат.

5. Метод съгласно която да е от претенциите от 1 до 4, характеризиращ се с това, че изтичащият поток се избистря чрез утаяване в етап е) и получената утайка се връща в етап с).

6. Метод съгласно която и да е от претенциите от 1 до 5, характеризиращ се с това, че водата от изтичащия поток се изпарява и водата, възстановена след изпаряването и кондензирането, се използва в етап g).

7. Метод съгласно претенция 6, характеризиращ се с това, че остатъците, получени след изпарението, се възстановяват и изсушават в кипящ слой.

8. Метод съгласно претенция 3 или която и да е от зависещите от нея претенции, характеризиращ се с това, че в края на работния цикъл минералните носители (4), натоварени с радиоактивни метали, се възстановяват.

9. Метод съгласно която и да е от претенциите от 1 до 8, характеризиращ се с това, че микроорганизмите и необходимите им хранителни елементи се прибавят към водата с предварително определена температура и характеристики, така че да се реактивира и способства растежа на тези микроорганизми във водата, при което водата, в която микроорганизмите растат, се въвежда в етап с).

10. Метод съгласно която и да е от претенциите от 1 до 9, характеризиращ се с това, че в етап g) водата, от която са отделени веществата, съдържащи се в изтичащия поток, се регенерира, така че отново да има следните характеристики: разтворен кислород: около 3 mg/1; pH: между около 6.9 и 7.1; редоксипотенциал, по-голям от - 150 mV, за предпочитане положителен (до 70 mV).

11. Апаратура (1) за изпълнение на метода съгласно която да е от претенциите от 1 до 10, характеризиращ се с това, че включва средства, формиращи резервоар (3) за получаване и съхранение на предварително определен обем вода и предварително определено количество масла и разтворители, замърсени с радиоактивни вещества, и средство за впръскване на въздух в средствата, формиращи резервоара (3) за съхранение; средства (11, 5) за отстраняване и приемане на поне част от получения изтичащ поток; средства (7) за от деляне на водата от веществата, съдържащи се в изтичащия поток; средства (14, 25) за рециркулиране или евакуиране на веществата, съдържащи се в изтичащия поток; средства (19) за регенериране на водата, от която са отстранени веществата, съдържащи се в изтичащия поток, така че тя да придобие отново предварително определените характеристики; средства за рециркулиране поне на част от регенерираната вода.

12. Апаратура съгласно претенция 11, характеризираща се с това, че средствата за отделяне на водата от веществата, съдържащи се в изтичащия поток, включват средства (7) за пречистване на изтичащия поток чрез флокулация.

13. Апаратура съгласно претенциите 11 или 12, характеризираща се с това, че включва средства (8) за изпарение на водата от изтичащия поток под вакуум.

14. Апаратура съгласно която и да е от претенциите от 11 до 13, характеризираща се с това, че включва предварителен смесител (2), приспособен за получаване на предварително определен обем вода, предварително определена порция замърсени масла и разтворители, и микроорганизми; първи реактор (3), приспособен за получаване на поне една порция от сместа от предварителния смесител (2) и микроорганизмите; втори реактор (5), приспособен за получаване на сместа, напускаща първия реактор (3); средства (6, 20, 21) за ин5 жектиране на въздух в предварителния смесител (2) и във всеки от реакторите (3, 5); утаител (7) за разделяне на веществата, съдържащи се в сместа, напускаща втория реактор (5); изпарител (8) и кондензатор (9) на възстано10 вяване на водата от изтичащия поток, напускащ утаителя.

15. Апаратура съгласно която и да е от претенциите от 11 до 14, характеризираща се с това, че включва средства за сушене на ве-

15 ществата, отделени от водата, при използване на кипящ слой.

16. Апаратура съгласно която и да е от претенциите от 11 до 15, характеризираща се с това, че всички нейни компоненти са монтирани в херметизиран резервоар (28).

17. Апаратура съгласно претенция 16, характеризираща се с това, че херметичният резервоар (28) е покрит с кожух (29), който по същество е запечатан и поддържан при леко понижено налягане чрез система (30) за вентилация и филтруване на извлечения въздух.