RU2228212C1

RU2228212C1 - Neutralization method for chemical waste products and chemical weapons

Info

Publication number: RU2228212C1
Application number: RU2003104993/15A
Authority: RU
Inventors: Г.М. Мельников; Ю.А. Парахин; И.Я. Акимов
Original assignee: Мельников Геннадий Максимович; Парахин Юрий Алексеевич; Акимов Иван Яковлевич
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-05-10

Abstract

FIELD: neutralization method for agricultural insecticides, medical and industrial chemicals and chemical toxic agents. SUBSTANCE: method involves initial dissolving chemicals into receiving bin having perforated bottom; transferring the solution into electrical reactor of the first stage; performing electrolysis operation; translating the solution including water and sludge particles to sump-coagulator having perforated bottom and sorbing filter; moving the solution to the second stage for final neutralization and contaminants removing into electrical reactor and sump. EFFECT: provision of full and effective chemicals neutralization.

Description

Изобретение относится к обезвреживанию ядохимикатов, применяемых в сельском хозяйстве, медицине, промышленности, а также боевых отравляющих веществ.The invention relates to the neutralization of pesticides used in agriculture, medicine, industry, as well as chemical warfare agents.

Известны около десятка основных отечественных и зарубежных технологий по обезвреживанию всех видов отравляющих химических веществ, в том числе и химического оружия.About a dozen basic domestic and foreign technologies are known for the neutralization of all types of toxic chemicals, including chemical weapons.

К ним относятся пиролиз и сжигание, химические методы, уничтожение ядерным взрывом, электрохимический метод, плазменный метод, метод биологической детоксикации, высокотемпературный метод, паровой пиролиз.These include pyrolysis and burning, chemical methods, destruction by a nuclear explosion, electrochemical method, plasma method, biological detoxification method, high temperature method, steam pyrolysis.

Недостатками известных способов является большая энергоемкость процесса, сложность конструкции устройств, в процессе их реализации появляется большое количество твердых, жидких и газообразных вредных отходов, что значительно увеличивает нагрузку экологии на окружающую среду.The disadvantages of the known methods is the high energy intensity of the process, the complexity of the design of the devices, in the process of their implementation a large amount of solid, liquid and gaseous harmful waste appears, which significantly increases the environmental load on the environment.

Наиболее предпочтительным в настоящее время в промышленности является метод сжигания, т.к. продукты сгорания либо практически безвредны, либо достаточно абсорбируются в скрубберах (см. "Оборудование и технология для очистки сточных вод машиностроительных предприятий". Альбом. - М.: ВНИИТЭМР, 1991).The most preferred method currently in industry is the combustion method, as combustion products are either practically harmless or are sufficiently absorbed in scrubbers (see "Equipment and technology for wastewater treatment of machine-building enterprises." Album. - M .: VNIITEMR, 1991).

Но и этот метод обладает рядом недостатков: большие энергозатраты, длительность технологического процесса, большое количество отходов, требующих специального хранения или дальнейшего уничтожения, очень высокая стоимость всего цикла уничтожения отходов ядохимикатов и химического оружия.But this method also has a number of disadvantages: high energy consumption, the duration of the process, a large amount of waste requiring special storage or further destruction, the very high cost of the entire cycle of destruction of waste chemicals and chemical weapons.

Серьезным недостатком данного процесса является и то, что при высоких температурах вследствие реакции галогенов и органических соединений образуются высокотоксичные соединения - диоксины, которые при данной технологии нейтрализовать невозможно и применение данной технологии в больших объемах является бесперспективным.A serious drawback of this process is that, at high temperatures, due to the reaction of halogens and organic compounds, highly toxic compounds are formed - dioxins, which cannot be neutralized with this technology and the use of this technology in large volumes is unpromising.

Цель изобретения - снижение затрат и повышение эффективности обезвреживания ядохимикатов и холодного оружия, исключение образования диоксинов и других токсичных отходов, обеспечение полного обезвреживания любых органических и неорганических веществ до экологически безопасных продуктов без опасности загрязнения окружающей среды.The purpose of the invention is to reduce costs and increase the effectiveness of the neutralization of pesticides and cold weapons, the elimination of the formation of dioxins and other toxic waste, ensuring the complete neutralization of any organic and inorganic substances to environmentally friendly products without danger of environmental pollution.

Поставленная цель решается тем, что в способе обезвреживания отходов ядохимикатов и химического оружия, включающем электрохимическое обезвреживание и фильтрацию, согласно изобретению обезвреживание осуществляют в две стадии, на первой из которых ядохимикаты направляют в бункер с перфорированным днищем и фильтром из нерастворимого зернистого материала, где их растворяют в воде, кислой или щелочной среде, а затем полученный раствор обрабатывают в электрореакторе, снабженном железными электродами с расстоянием между ними 15-20 мм при плотности тока 8-10 А/дм² и продолжительности обработки 10-15 мин, после чего раствор ядохимикатов в виде воды с частицами шлама и пены подают в отстойник-коагулятор с перфорированным днищем и слоем гранулированного сорбента на нем, откуда воду направляют на доочистку в электрореактор второй стадии, куда периодически добавляют растворы солей NaCl и КСl, а затем подают в отстойник-коагулятор второй стадии, откуда чистую воду удаляют, при этом выделяющиеся при электролизе газы обезвреживают в фильтрах-сорбентах, а нерастворимые продукты электролиза осаждают в конусной части электрореакторов и частично выводят в виде пены.The goal is solved in that in the method of neutralizing wastes of pesticides and chemical weapons, including electrochemical neutralization and filtering, according to the invention, the neutralization is carried out in two stages, at the first of which pesticides are sent to the hopper with a perforated bottom and a filter of insoluble granular material, where they are dissolved in water, acidic or alkaline medium, and then the resulting solution is treated in an electric reactor equipped with iron electrodes with a distance between them of 15-20 mm at a flat NOSTA current of 8-10 A / dm ² and a processing time of 10-15 min, after which the chemicals dissolved in a water slurry and foam particles is fed into the settler-coagulator with a perforated bottom and the bed of granular sorbent therein, from which water is sent to final purification in second stage electroreactor, where solutions of NaCl and KCl salts are periodically added, and then fed to the second stage coagulator sump, from where clean water is removed, while the gases released during electrolysis are neutralized in sorbent filters, and insoluble electrolysis products precipitated in the conical part of the electric reactors and partially removed in the form of foam.

Применение заявляемого изобретения позволит получить следующий технический результат. Данное изобретение позволяет снизить затраты и повысить эффективность обезвреживания ядохимикатов и химического оружия, исключить образование диоксинов и других токсичных отходов, использовать для крупномасштабного разложения инсектициды, дефолианты, OВ, а также вещества, трудно поддающиеся химическому обезвреживанию или сжиганию.The use of the claimed invention will allow to obtain the following technical result. This invention allows to reduce costs and increase the effectiveness of the neutralization of pesticides and chemical weapons, to eliminate the formation of dioxins and other toxic waste, to use insecticides, defoliants, OV, as well as substances difficult to chemically neutralize or incinerate for large-scale decomposition.

Данное решение обеспечит полное обезвреживание любых канцерогенных органических и неорганических веществ до экологически безопасных веществ без опасности загрязнения окружающей среды.This solution will ensure the complete neutralization of any carcinogenic organic and inorganic substances to environmentally friendly substances without the risk of environmental pollution.

Заявляемый способ обезвреживания отходов ядохимикатов и химического оружия, включающий электрохимическое обезвреживание и фильтрацию, отличается от известного, принятого за прототип тем, что при двухстадийном процессе в результате пропускания через раствор ядохимикатов высокого электрического тока и применения железных электродов, проходит окислительно-восстановительный процесс, в результате токсичные органические и неорганические соединения разрушаются с образованием элементарных соединений в виде газа и нерастворимых гидроксидов тяжелых металлов от примесей в электрореакторе второй стадии, а затем в отстойнике-коагуляторе с фильтром из гранулированного сорбента.The inventive method for the neutralization of waste pesticides and chemical weapons, including electrochemical neutralization and filtration, differs from the well-known accepted as a prototype in that in a two-stage process, as a result of passing a high electric current through the solution of pesticides and using iron electrodes, the redox process takes place, as a result toxic organic and inorganic compounds are destroyed with the formation of elementary compounds in the form of gas and insoluble hydroxides ides of heavy metals from impurities in the second stage electric reactor, and then in the coagulator sump with a filter of granular sorbent.

Сопоставимый анализ заявленного решения с известным позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "новизна".A comparable analysis of the claimed solutions with the known allows us to conclude that the proposed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty."

Из патентной и научно-технической литературы не известен способ, в котором отходы ядохимикатов обезвреживаются путем электролиза в двухстадийном электрохимическом реакторе при заданном режиме и затем дважды полученный после электролиза раствор очищается в отстойниках-коагуляторах, снабженных фильтрами из гранулированного сорбента - цеолита, откуда очищенная вода подается на технологические нужды, а нерастворимые продукты оседают на днищах электрореакторах.From the patent and scientific literature there is no known method in which the waste of toxic chemicals is neutralized by electrolysis in a two-stage electrochemical reactor under a given mode and then the solution obtained twice after electrolysis is purified in settling tanks-coagulators equipped with filters from a granulated sorbent - zeolite, from which purified water is supplied for technological needs, and insoluble products settle on the bottoms of electric reactors.

Таким образом, предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "изобретательский уровень".Thus, the proposed technical solution meets the criteria of the invention of "inventive step".

Заявляемое техническое решение может быть использовано для обезвреживания ядохимикатов, применяемых в различных отраслях производства, особенно в сельском хозяйстве, медицине, промышленности, а также обезвреживания боевых отравляющих веществ.The claimed technical solution can be used for the neutralization of pesticides used in various industries, especially in agriculture, medicine, industry, as well as the neutralization of chemical warfare agents.

Таким образом, предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "промышленная применимость".Thus, the proposed technical solution meets the criteria of the invention of "industrial applicability".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема обезвреживания отходов ядохимикатов и химического оружия.The invention is illustrated in the drawing, which shows a flow chart of the neutralization of waste pesticides and chemical weapons.

Устройство для обезвреживания содержит приемный бункер 1 с мешалкой, снабженной крышкой 2 с поплавковым клапаном 3, конусным днищем 4, перфорированным промежуточным днищем 5 с расположенным на нем слоем нерастворимого в воде зернистого материала 6, системой распределения воды 7, состоящей из перфорированных труб 8, и слоем ядохимикатов 9. Отвод раствора ядохимикатов из бункера осуществляется по трубе 10-1 с запорно-регулирующим устройством 11-1 в электрореактор 12-1 первой стадии, который имеет конусное днище 13-1 с отводным трубопроводом 14-1 и запорно-регулирующим устройством 15-1 для удаления шлама 16-1. В центральной части электрореактора 12-1 расположены на расстоянии между собой 10-15 мм железные пластинчатые электроды 17-1. Раствор ядохимикатов в виде воды 18 с частицами шлама и пены 19 по трубопроводу 20-1 поступает в отстойник 21-1 первой стадии с перфорированным днищем 22-1 и слоем сорбента - цеолита 23-1. Электрореактор 12-2 и отстойник 21-2 второй стадии процесса обезвреживания аналогичны агрегатам первой стадии 12-1 и 21-1. От отстойника 21-2 отходит трубопровод 24 с запорно-регулирующим устройством 25, фильтром-сорбентом 26 и связанный с системой оборотного водоснабжения 27.The neutralization device comprises a receiving hopper 1 with a mixer equipped with a cover 2 with a float valve 3, a conical bottom 4, a perforated intermediate bottom 5 with a layer of water-insoluble granular material 6 located on it, a water distribution system 7, consisting of perforated pipes 8, and a layer of pesticides 9. The discharge of the pesticides solution from the hopper is carried out through a pipe 10-1 with a shut-off and control device 11-1 into an electric reactor 12-1 of the first stage, which has a conical bottom 13-1 with a drain pipe 14-1 and but-regulating device 15-1 to 16-1 sludge. In the central part of the electric reactor 12-1 are located at a distance between each other 10-15 mm iron plate electrodes 17-1. A solution of pesticides in the form of water 18 with particles of sludge and foam 19 through a pipeline 20-1 enters the sump 21-1 of the first stage with a perforated bottom 22-1 and a layer of sorbent - zeolite 23-1. The electroreactor 12-2 and the sump 21-2 of the second stage of the neutralization process are similar to the aggregates of the first stage 12-1 and 21-1. From the sump 21-2 departs a pipe 24 with a shut-off and control device 25, a filter-sorbent 26 and connected to a recycling water supply system 27.

Способ обезвреживания ядохимикатов осуществляется следующим образом.The method of neutralizing pesticides is as follows.

Сущность решения состоит в том, что в результате пропускания через раствор ядохимикатов высокого постоянного электрического тока и применения железных электродов идет окислительно-восстановительный процесс, в результате токсичные органические и неорганические соединения разрушаются с образованием элементарных соединений в виде газа и нерастворимых гидроксидов тяжелых металлов.The essence of the solution is that as a result of passing a high direct electric current through the use of pesticides and the use of iron electrodes, an oxidation-reduction process occurs, as a result, toxic organic and inorganic compounds are destroyed with the formation of elementary compounds in the form of gas and insoluble hydroxides of heavy metals.

Ядохимикаты помещают в бункер 1 и заполняют водой, при этом происходит растворение ядохимикатов 9. Поплавковый клапан 3 при этом предотвращает переполнение бункера 1. Вследствие превышения уровня воды в бункере над уровнем электродов 17-1 в электрореакторе 12-1 при открытом запорно-регулировочном устройстве 11-1 по трубопроводу 10-1 раствор ядохимикатов подают в межэлектродное пространство электрореактора 12-1. Слой нерастворимого в воде зернистого материала 6, например песчано-гравийной смеси, выполняет роль фильтра и не позволяет проникнуть в электрореактор 12-1 нерастворенным частицам ядохимикатов. Электролиз полученного раствора осуществляют при плотности тока 0,5-25 А/дм² при продолжительности обработки до 30 мин и сопровождается выделением газообразных компонентов, которые отсасываются вентиляторами 28-1, 28-2 через фильтры 29-1 и 29-2, в качестве наполнителя которых используется сорбент, например гранулированный активированный уголь или цеолит. Нерастворимые продукты электролиза частично осаждаются в конусном днище 13-1 электрореактора 12-1, а частично образующиеся газы выносятся на поверхность обработанного раствора в виде пены 19. Воду с частицами шлама и пены по трубопроводу 20-1 подают в отстойник 21-1. Далее из отстойника 21-1 раствор по трубе 10-2 поступает в электрореактор 12-2 и отстойник 21-2 второй стадии процесса, при этом для предотвращения пассивации электродов и обеспечения необходимой электропроводности электролита (раствора) в отстойник 21-2 вводят раствор NaCl и КСl в количестве до 0,1 г/л. Из отстойника 21-2 при открытом запорно-регулировочном устройстве 25 после фильтрации через слой гранулированного сорбента 23-2, в качестве которого используют активированный уголь или цеолит, воду насосом подают на доочистку от механических примесей через фильтр-сорбент 26, а затем в систему водоснабжения 27.Pesticides are placed in the hopper 1 and filled with water, while the dissolution of pesticides 9 occurs. The float valve 3 prevents the overflow of the hopper 1. Due to the excess of the water level in the hopper above the level of the electrodes 17-1 in the electroreactor 12-1 with the locking and regulating device 11 open -1 through the pipeline 10-1 a solution of pesticides is fed into the interelectrode space of the electroreactor 12-1. A layer of water-insoluble granular material 6, for example, a sand-gravel mixture, acts as a filter and does not allow insoluble particles of pesticides to penetrate into the electroreactor 12-1. Electrolysis of the resulting solution is carried out at a current density of 0.5-25 A / dm ² with a processing time of up to 30 min and is accompanied by the release of gaseous components that are sucked out by fans 28-1, 28-2 through filters 29-1 and 29-2, as filler which uses a sorbent, for example granular activated carbon or zeolite. Insoluble electrolysis products are partially deposited in the conical bottom 13-1 of the electroreactor 12-1, and the partially formed gases are carried to the surface of the treated solution in the form of foam 19. Water with particles of sludge and foam is fed through a pipe 20-1 to a settling tank 21-1. Then, from the settler 21-1, the solution passes through the pipe 10-2 into the electroreactor 12-2 and the settler 21-2 of the second stage of the process, while to prevent the passivation of the electrodes and ensure the necessary electrical conductivity of the electrolyte (solution), NaCl solution is introduced into the settler 21-2 and KCl in an amount of up to 0.1 g / l. From the sump 21-2 with the open locking and regulating device 25 after filtering through a layer of granular sorbent 23-2, which is used as activated carbon or zeolite, the pump pumps water for purification from mechanical impurities through the filter sorbent 26, and then into the water supply system 27.

По окончании процесса уничтожения ядохимикатов при открытом запорно-регулировочном устройстве производят слив чистой воды из отстойников 21-1 и 21-2. При открытии аналогичного устройства осуществляют слив воды с осадком шлама из электрореакторов 12-1, 12-2. Шлам из электрореакторов с поверхности зернистого материала и из фильтров очистки воды направляют на утилизацию.At the end of the process of destruction of pesticides with an open locking and regulating device, clean water is drained from the settlers 21-1 and 21-2. When opening a similar device, water is drained with sludge from electroreactors 12-1, 12-2. Sludge from electroreactors from the surface of the granular material and from water purification filters is sent for disposal.

Выпрямители постоянного тока в данном процессе используются реверсного типа, т.к. периодически автоматически происходит переплюсовка анода-катода через 20-30 мин в целях избежания пассивации электродов.DC rectifiers in this process use the reverse type, as Periodically, the anode-cathode is automatically re-added after 20-30 minutes in order to avoid passivation of the electrodes.

Использование предлагаемого технического решения позволяет снизить затраты за счет снижения энергоемкости процесса и применения оборотной циркуляции воды, повысить надежность уничтожения ядохимикатов разложением их на простые по составу химические вещества и полностью исключить образование диоксинов.Using the proposed technical solution allows to reduce costs by reducing the energy intensity of the process and the use of reverse water circulation, to increase the reliability of the destruction of pesticides by decomposing them into simple chemicals and to completely eliminate the formation of dioxins.

Claims

A method of neutralizing wastes of toxic chemicals and chemical weapons, including electrochemical neutralizing and filtering, which consists in the fact that the neutralization is carried out in two stages, at the first of which the toxic chemicals are sent to a hopper with a perforated bottom and a filter of insoluble granular material, where they are dissolved in water, acidic or alkaline medium, and then the resulting solution is treated in an electric reactor equipped with iron electrodes with a distance between them of 15-20 mm at a current density of 8-10 A / sq.dm and processing time for 10-15 minutes, after which the solution of pesticides in the form of water with particles of sludge and foam is fed into the settling tank-coagulator with a perforated bottom and a layer of granular sorbent on it, from where water is sent for further treatment to the second stage electroreactor, to which NaCl salt solutions are periodically added. and KCl, and then fed to the second stage coagulator, where clean water is removed, while the gases released during electrolysis are neutralized in sorbent filters, and insoluble electrolysis products are precipitated in the cone actors and partially withdrawn as a foam.