CZ16826U1

CZ16826U1 - Both static and mobile apparatus for carrying out decontamination of solid and liquid substances with protection against escape of hazardous matters during decontamination

Info

Publication number: CZ16826U1
Application number: CZ200617873U
Authority: CZ
Inventors: Kastánek@Frantisek; Petr@Jirí; Adamík@Libor; Brázdil@Jirí
Original assignee: Kastánek@Frantisek; Petr@Jirí; Adamík@Libor; Brázdil@Jirí
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2006-08-31

Description

(54) Název užitného vzoru:(54) Utility model name:

Statické i mobilní zařízení pro provádění dekontaminace pevných, plynných a kapalných substancí s jištěním proti únikům nebezpečných látek při dekontaminaciStatic and mobile equipment for decontamination of solid, gaseous and liquid substances with protection against leakage of dangerous substances during decontamination

CZ 16826 UlCZ 16826 Ul

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká mobilního zařízení pro provádění dekontaminace pevných a kapalných substancí způsobem vedení takových procesů v reaktorech a/nebo separátorech umístěných v dalším uzavřeném prostoru s řízeným složením atmosféry a s řízeným tlakem, a způsobu provádění dekontaminace přímo v místě jejich výskytu či užití.The invention relates to a mobile device for carrying out the decontamination of solid and liquid substances by means of conducting such processes in reactors and / or separators placed in another enclosure with controlled atmospheric composition and under controlled pressure, and a method for carrying out decontamination directly at their site of use.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Snaha o zvyšování kvality života vyvolává mimo jiné potřebu zneškodňovat v životním prostředí nebezpečné látky, které se do něj dostaly lidskou činností, a které mohou vstupovat do organismů a negativně ovlivňovat jejich zdraví. Způsobů zneškodnění nebezpečných látek byla popsána celá řada a mnohé došly praktického uplatnění. Příkladem takových nebezpečných látek mohou být polychlorované bifenyly, polybromované bifenyl éteiy, pesticidy, ropné látky, polyaromatické uhlovodíky, organická rozpouštědla, těžké kovy a jiné látky, vyráběné účelově nebo jako meziprodukty jiných chemických reakcí.Efforts to improve the quality of life give rise, among other things, to the need to dispose of dangerous substances that enter the environment through human activity and which may enter organisms and adversely affect their health. Methods for the disposal of hazardous substances have been described in a number of ways and many have been applied in practice. Examples of such hazardous substances are polychlorinated biphenyls, polybrominated biphenyl ethers, pesticides, petroleum substances, polyaromatic hydrocarbons, organic solvents, heavy metals and other substances produced for the purpose or as intermediates of other chemical reactions.

Ukazuje se však, že většina takových technologií pro zneškodnění nebezpečných látek může paradoxně během zneškodňovacího procesu produkovat meziprodukty a produkty, které mohou být mnohem toxičtější, než původní nebezpečné látky. Týká se to nejen spalovacích postupů, při kterých je tento efekt běžný, ale i alternativních postupů, jako je chemické ošetření, termální desorpce, ale i biodegradace. Příkladem mohou být zejména polychlorované bifenyly a/nebo polybromované bifenyl étery, obecně polyhalogenované aromatické organické látky, které mohou za určitých podmínek, např. za přítomnosti alkalických látek, nebo v atmosféře s obsahem kyslíku, produkovat velmi toxické polychlorované a/nebo polybromované -p-dioxiny a furany, což jsou látky, které při kontaktu nebo expozici mohou vyvolat nevratné zdravotní poškození nebo smrt.However, it appears that most such technologies for the disposal of hazardous substances may paradoxically produce intermediates and products that may be much more toxic than the original hazardous substances during the disposal process. This applies not only to combustion processes in which this effect is common, but also to alternative processes such as chemical treatment, thermal desorption, but also biodegradation. In particular, polychlorinated biphenyls and / or polybrominated biphenyl ethers, generally polyhalogenated aromatic organic substances, which, under certain conditions, e.g. in the presence of alkaline substances or in an oxygen-containing atmosphere, may produce very toxic polychlorinated and / or polybrominated -p- dioxins and furans, which may cause irreversible health damage or death on contact or exposure.

V současnosti se tento problém řeší tak, že na výstupu plynů, tuhých nebo kapalných produktů z dekontaminačních zařízení, kterými jsou zneškodňovací reaktory a/nebo separátory těchto látek, např. z kontaminované zeminy v termickém desorpčním zařízení, nebo z kalů v reaktoru za přídavku reagujících příměsí, se instalují různé filtry a záchytná zařízení, pracující na íyzikálněchemických principech, které mají tyto látky náhodně unikající ze zneškodňovacích reaktorů nebo separátoru zachytit tak, aby se nedostaly do okolní atmosféry. Taková dekontaminační zařízení jsou obvykle umístěna přímo v životním prostředí, a při porušení filtrů, které vzniká často např. opožděnou výměnou opotřebených a nefunkčních filtrů nebo naplněním záchytného zařízení, tak dochází k úniku těchto nebezpečných produktů a meziproduktů přímo do životního prostředí. Často byly popsány i rozsáhlé úniky takových látek ve značném množství, které způsobily zamoření celých rozsáhlých oblastí s nevratným poškozením populace. I při technologických postupech jinak zajištěných proti úniku zplodin dochází běžně k otevření vstupů nebo výstupů do zneškodňovacích reaktorů a/nebo separátorů za účelem vložení kontaminovaného odpadu nebo vyjmutí odpadu ošetřeného. Atmosféra uvnitř zneškodňovacích reaktorů a/nebo separátorů může obsahovat nebezpečné plyny a páry, kapalné podíly, nebo tuhé částice, zachycené na vnitřních stranách těchto zařízení, a ty mohou otevřenými vstupy nebo výstupy unikat ven. Tyto látky se do okolního prostředí dostávají rovněž při manipulaci s filtry a záchytným zařízením, a obecně při haváriích.At present, this problem is solved by leaving gases, solid or liquid products from the decontamination plants, which are disposal reactors and / or separators of these substances, eg from contaminated soil in a thermal desorption plant, or from sludges in the reactor with the addition of reacting In addition, various filters and containment devices, based on physicochemical principles, are installed to collect these substances accidentally escaping from the disposal reactor or separator so that they do not enter the atmosphere. Such decontamination devices are usually located directly in the environment, and in the event of filter breakage, which is often caused, for example, by the delayed replacement of worn and non-functioning filters or by the filling of the containment device, these hazardous products and intermediates leak directly into the environment. Widespread leakages of such substances have also been reported in large numbers, causing infestation of large areas with irreversible population damage. Even in process techniques otherwise secured against the escape of waste products, inlets or outlets to the disposal reactors and / or separators are normally opened for the purpose of inserting contaminated waste or removing the treated waste. The atmosphere inside the disposal reactors and / or separators may contain hazardous gases and vapors, liquid fractions, or solid particles trapped on the inside of these devices, and these may escape through open inlets or outlets. These substances also enter the environment when handling filters and arresting equipment, and in general in accidents.

Další riziko možného úniku těchto látek představuje jejich transport. Většina technologií používaných k dekontaminaci zamořených látek pracuje jako stabilní, tzn. látky určené k dekontaminaci musí být transportovány k tomuto zařízení, což představuje riziko úniku po celé trase a také vysoké přepravní náklady. Některé technologie dále pracují jako převozné jednotky, tzn. technologie je převezena na místo v blízkosti výskytu substance určené k dekontaminaci, tam je se- 1 CZ 16826 Ul stavena, zprovozněna, a substance k dekontaminaci jsou sváženy z nejbližšího okolí. Po jejich vyčerpání se technologie demontuje a převeze na další místo. V této variantě je ekologické riziko i přepravní náklady nižší, nicméně nejsou zcela odstraněny. Vzniká zde nový problém, který představuje nutnost zapojení technologie na zdroj energie. Tato nutnost omezuje možnosti použití převozných jednotek.Another risk of leakage of these substances is their transport. Most technologies used for decontamination of contaminated substances work as stable, ie. substances to be decontaminated must be transported to this facility, posing a risk of leakage along the route as well as high transport costs. Some technologies also work as transport units, ie. the technology is transported to a location in the vicinity of the occurrence of the substance to be decontaminated, where it is built, put into operation, and the substance to be decontaminated is collected from the immediate vicinity. When they are exhausted, the technology is dismantled and taken to the next location. In this variant, the environmental risk and the transport costs are lower, but they are not completely eliminated. There is a new problem, which is the need for technology to be plugged into an energy source. This necessity limits the possibility of using transport units.

Výše uvedené nedostatky řeší toto technické řešení.The above-mentioned shortcomings solve this technical solution.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Úkolem tohoto technického řešení je navržení bezpečného, plně mobilního a energeticky samostatného zařízení pro dekontaminaci plynných, pevných a kapalných substancí na bezpečném místě nebo s velkou výhodou mobility přímo v místě jejich užití (provádění dekontaminace v místě kontaminace „in šitu”), plně zajištěného proti únikům nebezpečných látek do životního prostředí a způsobu tohoto zajištění.The purpose of this technical solution is to design a safe, fully mobile and energetically independent device for decontamination of gaseous, solid and liquid substances in a safe place or with the great advantage of on-site mobility (decontamination at the site of contamination) the release of dangerous substances into the environment and the manner of this provision.

Podstatou tohoto technického řešení je umístění zařízení pro dekontaminaci plynných, pevných a kapalných substancí, výhodně zdokonalené termální desorpční jednotky podle užitného vzoru CZ 5751 Ul, s celým svým příslušenstvím, do uzavřené komory s uzavíratelným přístupem, umožňujícím vstup a výstup obsluhy dekontaminačního zařízení. Zařízení i s uzavřenou komorou je pevně umístěno na korbu vhodného nákladního automobilu a nebo na přívěs či návěs jako samostatná jednotka.The essence of this technical solution is to place a device for decontamination of gaseous, solid and liquid substances, preferably an improved thermal desorption unit according to utility model CZ 5751 U1, with all its accessories, in a closed chamber with a closable access allowing the entry and exit of the decontamination device. The device, even with a closed chamber, is firmly placed on the back of a suitable lorry or on a trailer or semi-trailer as a separate unit.

Termální desorpční jednotka sestává z desorpční pece opatřené vstupem pro inertní plyn, např. dusík. Tato pec je spojena s vodním chladičem pro kondenzaci par resorbovaných látek a jímačem kondenzátu s mokrou vypírkou k zachycení prachových částic. Mokrá vypírka je spojena se sorpční komorou naplněnou aktivním uhlím, kde se pročistí inertní plyn odcházející přes vývěvu zčásti do atmosféry a část recykluje zpět do desorpční pece. Zařízení může být doplněno součástmi, způsobujícími pohyb desorbované matrice a přídavky netoxických aditiv.The thermal desorption unit consists of a desorption furnace provided with an inlet for an inert gas such as nitrogen. This furnace is connected to a water condenser for the condensation of vapors of the resorbed substances and a condensate trap with a wet scrubber to trap dust particles. The wet scrubber is connected to a sorption chamber filled with activated carbon, where the inert gas leaving the pump is partially purged into the atmosphere and some is recycled back to the desorption furnace. The device may be supplemented with components causing movement of the desorbed matrix and the addition of non-toxic additives.

Soustava dekontaminačního zařízení, výhodně termální desorpční jednotka, je celá uzavřena v komoře s uzavíratelným přístupem. Celá soustava funguje tak, že složení plynné fáze v dekontaminačním zařízení a v prostoru komory se liší, a liší se i tlaky a teploty v obou soustavách. Hodnoty všech těchto veličin je možné kontrolovat a ovládat nezávisle na sobě. V případě, že dojde k náhodnému úniku části obsahu dekontaminačního zařízení nebo jeho složek, se tyto látky dostanou pouze do prostoru komory, odkud mohou být bezpečně odstraněny např. odsátím přes účinné filtry. Nedochází tak k přímému úniku do okolního prostředí, a tím je zabráněno případnému poškození životního prostředí a organismů. Vhodnou regulací tlaku v komoře a v dekontaminačním zařízení je možné regulovat, resp. zabránit únikům i do prostředí komory, což při dosavadním uspořádání takových zařízení nebylo možné. Komora je spojena s atmosférou přes filtr s vrstvou aktivního uhlí a zařízení pro chemickou sorpci a absorpci kyselých plynů. V komoře může být výhodně upraveno různé složení plynů a výše tlaku. S výhodou je v komoře použit dusík. Například během průběhu zneškodňovacího procesu v dekontaminačním zařízení může být v komoře nastaven zvýšený tlak oproti tlaku v těchto zařízeních, aby byla potlačena možnost úniku ze zařízení do prostoru komory.The assembly of the decontamination device, preferably the thermal desorption unit, is completely enclosed in a closable access chamber. The whole system works in such a way that the composition of the gaseous phase in the decontamination device and in the chamber space differs, and the pressures and temperatures in both systems also differ. The values of all these variables can be controlled and controlled independently. In case of accidental leakage of a part of the contents of the decontamination device or its components, these substances only reach the chamber space from where they can be safely removed, for example by suction through efficient filters. There is no direct leakage to the environment, thus preventing possible damage to the environment and organisms. By suitable regulation of the pressure in the chamber and in the decontamination device it is possible to regulate, respectively. to prevent leaks into the chamber environment, which was not possible with the prior art arrangement of such devices. The chamber is connected to the atmosphere through an activated carbon filter and a device for chemical sorption and absorption of acid gases. Different gas compositions and pressure levels can be advantageously provided in the chamber. Preferably nitrogen is used in the chamber. For example, during the disposal process in the decontamination device, an increased pressure may be set in the chamber relative to the pressure in these devices to suppress the possibility of leakage from the device into the chamber space.

Komora i s dekontaminačním zařízením je výhodně pevně nainstalována na korbu nákladního automobilu nebo jiný vhodný podvozek, a jako taková je plně mobilní. Zařízení podle tohoto technického řešení je možné přemístit přímo do místa, kde se nachází substance, které je nutné dekontaminovat (např. zemina, vodní plocha, atd.). Součástí této mobilní jednotky je i vlastní generátor elektrické energie, takže zařízení podle tohoto technického řešení je připraveno k činnosti ihned po přesunu do příslušné lokality v případě náhle vzniklé krizové situace. Podvozek jednotky podle tohoto technického řešení je výhodně proveden v terénní úpravě, takže při transportu není závislý ani na existenci vhodných vozovek v bezprostřední blízkosti kontaminovaného materiálu.The chamber even with the decontamination device is preferably fixedly mounted on the body of a lorry or other suitable chassis, and as such is fully mobile. The device according to this technical solution can be moved directly to the location of the substance to be decontaminated (eg soil, water surface, etc.). This mobile unit also has its own electric power generator, so the device according to this technical solution is ready for operation immediately after moving to the appropriate location in case of sudden crisis situation. The chassis of the unit according to this invention is preferably landscaped so that during transport it is not dependent on the existence of suitable pavements in the immediate vicinity of the contaminated material.

-2CZ 16826 Ul-2CZ 16826 Ul

Výhody tohoto technického řešení spočívají především v jeho mobilitě, v rychlém pohotovostním zásahu přímo v místě znečištění, kde pak není třeba převážet kontaminovaný materiál zpět k tomuto zařízení na velké vzdálenosti. Další výhodou je, že jednotka je umístěna do uzavřené komory s uzavíratelným přístupem, který chrání přímé okolí od úniků nebezpečných látek. Nezanedbatelnou výhodou je také energetická nezávislost, kterou zajišťuje energetická jednotka generátoru, který plně napájí celý mobilní systém.Advantages of this technical solution consist mainly in its mobility, quick emergency intervention directly in the area of contamination, where it is not necessary to transport contaminated material back to this device over long distances. Another advantage is that the unit is placed in a closed chamber with a closable access that protects the direct environment from leakage of hazardous substances. A significant advantage is also the energy independence provided by the power unit of the generator, which fully supplies the entire mobile system.

Příklady provedení technického řešeníExamples of technical solution

Další úkoly, součásti a výhody zařízení podle tohoto technického řešení budou odborníkům zřejmé z následujícího popisu příkladu provedení technického řešení:Other tasks, components and advantages of the device according to this invention will be apparent to those skilled in the art from the following description of an exemplary embodiment of the invention:

V popisovaném příkladě je dekontaminačním zařízením separátor. Separátorem je nádoba opatřená vstupem, po jehož otevření byla do nádoby vložena zemina kontaminovaná PCB v množství 300 mg/kg. Po uzavření byla vrstva zeminy v nádobě nepřímo přes jeho stěny vyhřívána. Jako nosný plyn byl do nádoby vpraven dusík. Páry vlhkosti a odpařených PCB byly z nádoby průběžně vynášeny do příslušenství, tedy trubkou do kondenzátoru, kde kondenzují, a kondenzáty, obsahující emulzi PCB ve vodě, byly jímány. Nosný plyn procházel alkalickou vodní pračkou a pračkou, kde byly odstraněny případné stopy kyslíku, a nosný plyn byl čerpán zpět ventilátorem v trubce do nádoby, a takto neustále cirkuluje. Při poklesu tlaku v nádobě byl automaticky tlak upraven vnesením dusíku. Celý separátor i s příslušenstvím byl umístěn do komory s vraty, umožňujícími hermetické uzavření této komory. Tato komora je pevně namontována na korbě nákladního automobilu s vlastním generátorem elektrického proudu. Komora byla po zahájení procesu dekontaminace hermeticky uzavřena a naplněna dusíkem. Tlak v komoře byl o 10 % vyšší, než tlak v nádobě. Komora je spojena s vnější atmosférou přes filtr s aktivním uhlím a se vstupem dusíku. Po skončení procesu bylo přerušeno elektrické vytápění nádoby. Po ochlazení prostoru uvnitř nádoby na cca 70 °C byla komora po úpravě složení její atmosféry otevřena. Bylo zjištěno, že cca 2 % celkového objemu jímané kapaliny unikla do vany v komoře, ve které byl umístěn separátor. Tato kapalina o teplotě cca 45 °C byla odčerpána a odeslána ke zneškodnění. Ukázalo se, že kdyby nebyl separátor vložen do komory, i při použití záchytné vany by docházelo po celou dobu k úkapům horké kapaliny a následně ke kontaktu par s atmosférou. Vnitřní stěny komory vykazovaly poněkud snížené pH (pH 4) a stěry z vnitřní strany komory obsahovaly nepatrná množství polychlorovaných -p- furanů, které by jinak unikly do atmosféry. Stejně tak by do atmosféry mohly uniknout kyselé plyny (HC1). Vnitřní stěny komory byly za přísných bezpečnostních opatření omyty rozpouštědlem, které bylo předáno ke zneškodnění. Během dekontaminace byl měřen na výstupu z filtru komory do atmosféry obsah kyselých plynů a dioxinů a neprokázala se přítomnost oxidačních produktů typu dioxinů a furanů. Zemina měla po dekontaminaci 0,1 mg/kg PCB (suma indikačních kongenerů).In the example described, the decontamination device is a separator. The separator is a vessel provided with an inlet, after opening of which 300 mg / kg of PCB contaminated soil was placed in the vessel. After closing, the soil layer in the vessel was indirectly heated through its walls. Nitrogen was introduced into the vessel as the carrier gas. The vapors of moisture and vaporized PCBs were continuously discharged from the vessel to an accessory, i.e. a condenser tube where they condense, and condensates containing the PCB emulsion in water were collected. The carrier gas was passed through an alkaline water scrubber and a scrubber, where any traces of oxygen had been removed, and the carrier gas was pumped back into the vessel by a fan in a tube, thus circulating continuously. When the vessel pressure dropped, the pressure was automatically adjusted by introducing nitrogen. The entire separator and accessories were placed in a chamber with gates to hermetically close the chamber. This chamber is rigidly mounted on the back of a truck with its own electric generator. The chamber was hermetically sealed and filled with nitrogen after the start of the decontamination process. The chamber pressure was 10% higher than the vessel pressure. The chamber is connected to the outside atmosphere through an activated carbon filter and a nitrogen inlet. At the end of the process, the electrical heating of the vessel was interrupted. After cooling the space inside the vessel to about 70 ° C, the chamber was opened after adjusting the composition of its atmosphere. It was found that about 2% of the total volume of collected liquid escaped into the tub in the chamber in which the separator was placed. This liquid, at a temperature of approx. 45 ° C, was drained and sent for disposal. It has been shown that, even if the separator was not inserted into the chamber, even with the use of the sump, hot liquids would drip and the vapor would contact the atmosphere at all times. The inner walls of the chamber exhibited somewhat reduced pH (pH 4) and the smears from the inside of the chamber contained minute amounts of polychlorinated-p-furans that would otherwise escape into the atmosphere. Likewise, acid gases (HCl) could escape into the atmosphere. The internal walls of the chamber were washed with solvent for strict safety precautions, which were handed over for disposal. During decontamination, acidic gases and dioxins were measured at the outlet of the chamber filter into the atmosphere and the presence of oxidation products such as dioxins and furans was not detected. The soil after decontamination had 0.1 mg / kg PCB (sum of indicator congeners).

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Toto technické řešení je využitelné všude tam, kde je potřeba dekontaminovat souvislé vodní plochy, velké množství zeminy, plynů, ale i např. elektrická zařízení, jako jsou výkonové transformátory či tlumivky, a to přímo na místě jejich výskytu při nutnosti zamezení úniku škodlivých meziproduktů do okolního prostředí.This technical solution can be used wherever it is necessary to decontaminate contiguous water surfaces, large amounts of soil, gases, but also eg electrical equipment such as power transformers or chokes, on the spot where it is necessary to prevent the release of harmful intermediates into environment.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

Apparatus for carrying out decontamination of solid, gaseous and liquid substances, characterized in that it consists of: a reactor and / or a separator and / or a thermal desorption unit located inside a thermally and pressure insulated outer chamber with a closable opening provided with a pressure regulator, the chamber consists of an insulated bottom, ceiling, side wall and openings of inlets and outlets with the location of the whole device on a static or mobile base, construction or chassis.

- 3 CZ 16826 Ul

Device for decontamination of solid, gaseous and liquid substances according to claim 1, characterized in that the composition of the gas phase, the pressure and the temperature in the device differ from the composition of the gas phase, the pressure and the temperature in the outer chamber in which the reactor is located; and / or a separator and / or a thermal desorption unit.

Device for decontamination of solid, gaseous and liquid substances according to claims 1 and 2, characterized in that the composition of the gas phase, the pressure and temperature values in the device and inside the chamber are controllable, controllable from outside and around.

Device for decontamination of solid, gaseous and liquid substances according to claim 1, characterized in that it is fixed or removably mounted on the truck chassis or has a separate mobile chassis.

Device for decontamination of solid, gaseous and liquid substances according to claim 1, characterized in that the outer chamber is connected to the atmosphere through a pressure regulator opening through an activated carbon filter and a device for chemical adsorption and / or absorption of gases or liquids.

Device for decontamination of solid, gaseous and liquid substances according to claims 1 to 5, characterized in that the outer chamber is equipped with a catch pan to prevent leakage of liquids or solids into the environment.

Device for decontamination of solid, gaseous and liquid substances according to claims 1 to 6, characterized in that the whole decontamination device into which the substance for decontamination is inserted and from which the substance is removed after decontamination is placed in heat and pressure with accessories an insulated chamber having a ceiling, a bottom and side walls and having a closable access and / or access where pressure and temperature can be controlled.

Device for decontamination of solid, gaseous and liquid substances according to claims 1 to 7, characterized in that the chamber is provided with gas inlets and outlets and probes for measuring the chemical-physical properties in the chamber, in particular temperature and pressure during regulation, and monitoring decontamination.

Device for decontamination of solid, gaseous and liquid substances according to claims 1 to 8, characterized in that the mobile unit consisting of a reactor and / or separator and / or thermal desorption unit located inside the thermally and pressure insulated outer chamber uses a generator power unit which fully power the entire mobile decontamination system.

Device for decontamination of solid, gaseous and liquid substances according to claims 1 to 9, characterized in that the atmosphere composition, temperature and pressure can be adjusted and controlled in the chamber, the quantities being adjustable independently of these in the decontamination device and inside the chamber outer packaging.

Device for decontamination of solid, gaseous and liquid substances according to claims 1 to 10, characterized in that the chamber containing the decontamination device with accessories is independently fixed to the movable bogie.

Device for decontamination of solid, gaseous and liquid substances according to claims 1 to 10, characterized in that the power unit: generator is part of a mobile device which independently supplies energy to the decontamination device and other necessary equipment which are necessary for operation without the possibility wired network connection.