SK283180B6

SK283180B6 - Spôsob spracovania olejov a rozpúšťadiel kontaminovaných rádioaktívnymi látkami a zariadenie na jeho vykonávanie

Info

Publication number: SK283180B6
Application number: SK1044-97A
Authority: SK
Inventors: Joan�S Pierre Deguitre; Maurice Stingre
Original assignee: Richmond Agency Limited
Priority date: 1995-02-10
Filing date: 1996-02-12
Publication date: 2003-03-04
Also published as: CZ243297A3; BR9607727A; HUP9801212A3; CA2211104C; DE69602520D1; WO1996024937A1; EP0808504B1; EA199700094A1; AU4833896A; US5948259A; HUP9801212A2; CZ293133B6; SK104497A3; FR2730584B1; JP3256240B2; CA2211104A1; KR19980702096A; MX9706099A; FI973070A; BG101819A

Abstract

Spôsob obsahuje krok vystavenia olejov a rozpúšťadiel pôsobeniu vybraných mikroorganizmov za prítomnosti vzduchu a objemu vody, krok prípravy objemu vody, ktorá má charakteristiky týkajúce sa obsahu kyslíka, pH a redox potenciálu; krok pridania objemu olejov a rozpúšťadiel kontaminovaných rádioaktívnymi látkami do tohto objemu vody, krok pôsobenia mikroorganizmov na vsádzku olejov a rozpúšťadiel; krok odobratia aspoň časti spracovávanej zmesi; krok separácie vody od látok obsiahnutých v spracovávanej zmesi; krok recirkulácie alebo odvedenia látok separovaných od tejto vody; krok regenerácie vody zbavenej látok obsiahnutých v spracovávanej zmesi; krok recirkulácie aspoň časti regenerovanej vody; krok odvedenia vody, ktorej objem sa v podstate rovná objemu degradovaných olejov a rozpúšťadiel. Zariadenie obsahuje uskladňovaciu nádrž prvého reaktora (3), prostriedky (11) na čerpanie aspoň časti spracovávanej suroviny obsiahnutej v prvom reaktore (3) do odkaľovača (7), spodnú časť odkaľovača (7), nádrž (19) na regenerovanie a prostriedky (17) na čerpanie odparenej a kondenzovanej vody z nádrže (19).ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu a zariadenia na spracovanie olejov a rozpúšťadiel kontaminovaných rádioaktívnymi látkami.

Doterajší stav techniky

Použité oleje a rozpúšťadlá sa známymi technikami spaľujú alebo degradujú aktivitami vybraných mikroorganizmov, ktoré ich rozkladajú na medziprodukty a/alebo prvky, z ktorých niektoré sa prirodzenou cestou premenia naCO₂aH₂O.

Mikroorganizmy pôsobia na tieto látky za prítomnosti kyslíka a veľkého množstva vody. Pomer objemu vody k objemu spracovávaných olejov býva 100 : 5 alebo 20 : 1.

Sú známe techniky použitia mikroorganizmov k degradácii ropných produktov na morskej hladine po haváriách tankerov. V týchto prípadoch objem vody a obsah kyslíka výrazne presahuje uvedené hodnoty.

Technikou biodegradácie je možné v zariadeniach na úpravu vody ošetriť vodu, ktorá obsahuje menej ako 5 % oleja.

Objem vody v obidvoch uvedených a vo veľa iných známych prípadoch značne prevyšuje objem spracovávaných olejov alebo rozpúšťadiel, pričom vytvorené medziprodukty sú natoľko zriedené a vzhľadom na pôvodný stav rozložené, že nikoho nezaujíma ich ďalší osud.

Oproti tomu na oleje a rozpúšťadlá kontaminované rádioaktívnymi látkami sa vzťahujú stále prísnejšie normy a predpisy na ochranu životného prostredia a zabráneniu kontaminácie atmosféry a rozvodov použitej vody.

To je jeden z dôvodov, prečo sa v jadrových elektrárňach vo Francúzsku a v iných krajinách skladuje značné množstvo kontaminovaných olejov a rozpúšťadiel a hľadá sa spôsob ich spracovania, ktorý by zodpovedal platným predpisom.

Podstata vynálezu

Uvedené problémy do značnej miery odstraňuje navrhovaný spôsob a zariadenie na spracovanie olejov a rozpúšťadiel kontaminovaných rádioaktívnymi látkami. Pri uskutočňovaní tohto spôsobu sa do kanalizačnej siete a do atmosféry odvádza voda a vzduch, ktorých charakteristiky zodpovedajú platným predpisom a rádioaktívne látky sú kumulované vo veľmi malom objeme odpadov, ktorý' je možné ľahko spracovať a uskladniť, bez toho, aby došlo ku kontaminácii životného prostredia.

Spôsob spracovania olejov a rozpúšťadiel kontaminovaných rádioaktívnymi látkami obsahuje krok pôsobenia vybraných mikroorganizmov na oleje a rozpúšťadlá za prítomnosti vzduchu a objemu vody, ktorý značne prevyšuje objem spracovávaných olejov a rozpúšťadiel. K uskutočneniu spôsobu podľa vynálezu sú vybrané mikroorganizmy, ktoré sú adoptované na rozkladanie organických molekúl, aby ich premenili najmä na CO₂ a H₂O.

Spôsob podľa vynálezu sa vyznačuje tým, žc okrem uvedeného kroku obsahuje:

krok a) prípravy stanoveného objemu vody, ktorá má stanovené charakteristiky týkajúce sa obsahu kyslíka, pH a redox potenciálu;

krok b) pridanie stanoveného objemu olejov a rozpúšťadiel kontaminovaných rádioaktívnymi látkami do tohto objemu vody; vsádzka olejov a rozpúšťadiel je stanoveným podielom stanoveného podielu vody;

krok c) pôsobenie mikroorganizmov na túto vsádzku olejov a rozpúšťadiel pri stanovenej teplote a v stanovenom čase; krok d) odohranie aspoň časti spracovávanej zmesi;

krok e) separácia vody od látok obsiahnutých v spracovávanej zmesi;

krok f) recirkulácia alebo odvedenie látok separovaných od tejto vody;

krok g) regenerácia vody zbavenej látok obsiahnutých v spracovávanej zmesi tak, aby znovu nadobudla stanovených charakteristík;

krok h) recirkulácia aspoň časti tejto vody a krok i) opakovanie cyklu od kroku a).

Keď známymi spôsobmi je možné spracovať za prítomnosti veľkého objemu vody malé množstvo olejov a rozpúšťadiel neobsahujúcich rádioaktívne látky tak, že nie je nutné sa zaoberať medziproduktmi, ktoré sú vzhľadom na príslušné predpisy dostatočne rozriedené, je možné využiť aspoň časť vody z procesu degradácie olejov a rozpúšťadiel za podmienky, že bude regenerovaná, aby nadobudla charakteristiky umožňujúce jej sústavnú recirkuláciu do kroku a).

Význam vynálezu spočíva v zamedzení zvyšovania obsahu rezíduí pri recirkuláciách spracovávanej zmesi tým, že celý proces prebieha v podmienkach blízkych podmienkam východiskovým, pri ktorých, ako je známe, sú mikroorganizmy schopné rozkladať oleje a rozpúšťadlá. Týmto spôsobom je možné takmer úplne premeniť organické molekuly na CO₂ a H₂O.

V týchto podmienkach sú rádioaktívne látky a iné látky obsiahnuté v spracovávanej zmesi v kroku e) separované od vody, potom recirkulované alebo spracované v kroku f). Tým vzniká len veľmi malý objem odpadu, ktorý sa dá proti pôvodnému objemu kontaminovaných olejov a rozpúšťadiel ľahšie spracovať a uskladniť.

Podľa výhodného uskutočnenia vynálezu sa odvádza stanovený diel regenerovanej vody, ktorý sa takmer rovná objemu novej osádky olejov a rozpúšťadiel kontaminovaných rádioaktívnymi látkami. To tiež umožní monitorovať priebeh operácie.

Objem kvapalných odpadov pri uskutočňovaní spôsobu podľa vynálezu sa takmer rovná objemu degradovaných olejov a rozpúšťadiel, pričom tieto odpady zodpovedajú príslušným predpisom.

Podľa iného výhodného uskutočnenia vynálezu sa použijú také nosiče mikroorganizmov, na ktoré sa iónovou výmenou bude viazať aspoň časť kovov obsiahnutých vo vsádke.

Podľa vynálezu je výhodné uskutočniť odkalenie spracovávanej zmesi usadzovaním a sediment recirkulovať do kroku c).

V preferovanom uskutočnení vynálezu sa voda zo spracovávanej zmesi odparí vo vákuu a na krok g) sa použije voda získaná odparením a kondenzáciou. Odpad vznikajúci pri vákuovom odparovaní sa suší na fluidnom lôžku.

Zariadenie na uskutočňovanie spôsobu podľa vynálezu sa vyznačuje tým, že je opatrené;

- prostriedkami tvoriacimi nádrž na vloženie stanoveného objemu vody a stanoveného objemu olejov a rozpúšťadiel kontaminovaných rádioaktívnymi látkami a prostriedkami na vháňanie vzduchu do týchto prostriedkov;

- prostriedkami na prečerpáme a príjem aspoň časti spracovávanej zmesi;

- prostriedkami na separáciu vody od látok obsiahnutých v spracovávanej zmesi;

- prostriedkami na recirkuláciu alebo odvádzanie látok obsiahnutých v spracovávanej zmesi;

- prostriedkami na regeneráciu vody, z ktorej boli odstránené látky obsiahnuté v spracovanej zmesi, aby opäť nadobudla vlastnosti vody použitej v broku a), a

- prostriedkami na recirkuláciu časti regenerovanej vody.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Spôsob a zariadenie podľa vynálezu budú opísané na výkrese, na ktorom znázorňuje:

obr. 1 - funkčnú schému jedného spôsobu usporiadania zariadenia podľa vynálezu;

obr. 2 - perspektívny pohľad s výrezmi na zariadenie znázornené schematicky na obr. 1;

obr. 3 - funkčnú schému iného spôsobu usporiadania zariadenia podľa vynálezu;

obr. 4 - schému zariadenia na oživenie a rast mikroorganizmov;

obr. - 5 schému vodoprúdového čerpadla;

obr. - 6 schému prierezu fluidnej sušičky.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 a 2 je znázornené zariadenie 1, ktoré je vybavené:

- miesidlom 2, do ktorého sa vloží stanovený objem vody, kontaminovaných olejov a rozpúšťadiel a mikroorganizmy, ktoré budú opísané;

- prvým reaktorom 3, do ktorého sa privádza aspoň časť zmesi z miesidla 2, mikroorganizmy a minerálne nosiče 4, ktoré budú opísané;

- druhým reaktorom 5, do ktorého sa privádza zmes z prvého reaktora 3 a mikroorganizmy;

- prostriedkami 6 na vháňanie vzduchu do miesidla a obidvoch reaktorov 3 a 5;

- odkaľovačom 7 na separáciu látok obsiahnutých v zmesi odvádzanej z druhého reaktora 5;

- vákuovým odparovačom 8 a kondenzátorom 9 na separáciu vody od látok obsiahnutých v spracovávanej zmesi odvádzanej z odkaľovača a na kondenzáciu tejto vody, ktorá je veľmi čistá.

Zariadenie podľa vynálezu je takisto opatrené prostriedkami na cirkuláciu kvapalných zmesi spádom alebo prečerpávaním:

- prostriedkami 10 na čerpanie kvapalnej zmesi z miesidla 2 do prvého reaktora 3;

- prostriedkami 11 na čerpanie zmesi z prvého reaktora 3 do druhého reaktora 5;

- prostriedkami 12 na čerpanie zmesi z druhého reaktora 5 do odkaľovača 7;

- prostriedkami 13 na čerpanie vrchnej vody z odkaľovača 7 do uzavretej nádrže 16;

- prostriedkami 14 na čerpanie sedimentu z dna odkaľovača 7 do miesidla 2;

- prostriedkami 15 na čerpanie vody z uzavretej nádrže 16 do odparovača 8 a

- prostriedky 17 na čerpanie odparenej a kondenzovanej vody z nádrže 19, v ktorej je regenerovaná, do miesidla 2, prípadne na jej odvádzanie do vonkajšej siete 18.

V opisovanom usporiadaní zariadenia sú prostriedky na vháňanie vzduchu 6 opatrené rozvodom 20 stlačeného vzduchu s rozstrekovacími rampami 21, ktorými sa stlačený vzduch vháňa do spodnej časti miesidla 2, do prvého re aktora 3 a druhého reaktora 5. Tým sa zaistí prívod kyslíka do každého reakčného kúpeľa a jeho premiešanie.

Reaktor 3 na obr. 1 je opatrený miešacím prostriedkom s čerpadlom 22, ktorý prečerpáva spracovávanú zmes z reaktora 3 do miešacej nádrže 22a opatrenej prepadovým stupňom 23 ústiacim do reaktora 3.

Odkaľovač 7 je známeho typu a nie je treba ho tu podrobnejšie opisovať. Odkaľovanie prebieha usadzovaním, zmes z druhého reaktora 5 prichádza do odkaľovača 7 kolónou súosových rúrok 24 a prípadne sa mieša so zrážacími činidlami, ktoré sa vhodným spôsobom vložia do filtra (nie je znázornené).

Odpady odobrané zo spodnej časti odparovača 8 obsahujú rádioaktívne látky a odvádzajú sa do jednotky 25 spracovania, v ktorej sú napr. sušené a upravené na uskladnenie. Do jednotky 25 spracovania môže byť prípadne odvedený tiež sediment odobraný z dna odkaľovača 7.

Nádrž 19 na regeneráciu kondenzovanej vody je opatrená známymi prostriedkami regenerácie vody.

Ako je znázornené na obr. 2, zariadenie podľa vynálezu je vo výhodnom uskutočnení inštalované na plošine 26 a je ho možné prevážať kamiónom alebo remorkérom. Plošina s obvodovou bočnou stenou 27 tvorí vaňovú konštrukciu 28, ktorá zamedzí preliatiu rádioaktívnej kvapaliny do vonkajšieho prostredia v prípade havárie. Vaňová konštrukcia 28 je prekrytá v podstate vodotesnou kabínou, v ktorej je zariadením na ventiláciu a filtráciu 30 udržovaný mierny pretlak. Tento systém je dostatočne známy a nie je treba ho opisovať.

Na obr. 1 je takisto schematicky znázornený prívodný kanál 31 na oleje a rozpúšťadlá kontaminovaný rádioaktívnymi látkami a prívodný kanál 32 mikroorganizmov, t. j, zmesi mikroorganizmov so živinami, aktivátormi, stopovými prvkami a ďalšími bežnými doplnkami, ktoré odborníci v tejto oblasti techniky poznajú.

Spôsob spracovania olejov a rozpúšťadiel kontaminovaných rádioaktívnymi látkami uskutočňovaný na zariadení 1 podľa vynálezu obsahuje známy krok, ktorý spočíva v nasadení vybraných mikroorganizmov a v ich ataku na tieto látky za prítomnosti vzduchu a vody, ktorých objem značne prevyšuje objem spracovávaných olejov a rozpúšťadiel. Pri uskutočňovaní spôsobu podľa vynálezu sa použijú mikroorganizmy adaptované na rozkladanie organických molekúl, ktoré premieňajú najmä na CO₂ a H₂O.

Spôsob podľa vynálezu sa vyznačuje tým, že okrem uvedeného kroku obsahuje:

krok a) prípravy stanoveného objemu vody, ktorá má stanovené charakteristiky týkajúce sa obsahu kyslíka pH a redox potencionálu;

krok b) pridanie stanoveného objemu olejov a rozpúšťadiel kontaminovaných rádioaktívnymi látkami do takto pripraveného objemu vody; vsádzka olejov a rozpúšťadiel je stanoveným podielom stanoveného podielu vody;

krok c) pôsobenie mikroorganizmov na tento diel olejov a rozpúšťadiel pri stanovenej teplote a v stanovenom čase; krok d) odobratie aspoň časti spracovávanej zmesi;

krok e) separáciu vody od látok obsiahnutých v spracovávanej zmesi;

krok f) recirkuláciu alebo odvedenie látok separovaných od tejto vody;

krok g) regeneráciu vody zbavenej látok obsiahnutých v spracovávanej zmesi, aby znovu nadobudla stanovených charakteristík;

krok h) recirkulácia aspoň časti tejto vody; krok i) opakovanie cyklu od kroku a) a krok j) odvedenie vody, ktorej objem sa v podstate rovná objemu degradovaných olejov a rozpúšťadiel.

Tento spôsob je vhodný na spracovanie olejov a rozpúšťadiel kontaminovaných rádioaktívnymi látkami a produktov použitých pri mechanickej údržbe materiálov v kontrolovanej zóne jadrových elektrární, jadrových reaktorov a obdobných zariadeniach.

Tieto oleje a rozpúšťadlá sú skladované v kontajneroch a sú kontaminované najmä rádioaktívnymi prvkami s dlhodobým polčasom rozpadu: kobaltom 58, 60 a 62, mangánom 54, striebrom 110, céziom 134 a 137, zinkom 65, nióbom 95, antimónom 124 a 125.

Stredná hodnota aktivít kontaminovaných produktov je rádovo 700 becquerelov na liter a hodnoty sú rôzne podľa typov kontajnerov od 50 do 9000 becquerelov na liter.

Oleje a rozpúšťadlá sú zložené z viac ako 98 % z nepolárnej časti obsahujúcej prevažne nasýtené uhľovodíky C„H_n+2 s prevahou alkánov n.C₂₀ a n.C₂₁, ktoré zodpovedajú rozvetveným alifatickým uhľovodíkom.

Obsahujú tiež stopy aromatických zlúčenín, napr.:

- kyselinu benzoovú;

- n-alkány s krátkymi reťazcami (C₉ až C₁₂);

- kyselinu arachidonovú CH₃ (CH₂) 18 COOH;

- karbonylové zlúčeniny (ketóny);

-acyklické uhľovodíky s dvojitou väzbou (alkény).

Oxidácia kyseliny arachidonovcj a n-alkénov, katalyzovaná mikroorganizmami v reaktore, sa môže prejaviť tvorbou gélu v reakčnom kúpeli.

Vynález rieši problém tvorby gélu a navrhuje spôsob zamedzenia jeho vzniku. Tvorba gélu z metabolitov môže byť totiž rýchlejšia ako vlastné rozrušenie týchto metabolitov.

Pôsobenie mikroorganizmov na oleje a rozpúšťadlá prebieha v reakcii, ktorá sa dá zjednodušene vyjadriť takto:

(CH₂) + 3/2nO₂ -> nCO₂ + nH₂O + biomasa (mikroorganizmy)

Najdôležitejším a najtypickejším mechanizmom je rozloženie alkánov oxidáciou koncovej metylovej skupiny. Uhlík koncovej metylovej skupiny -CH₃ je oxidovaný na primárny alkohol -CH₂OH, potom na aldehyd -CHO a ďalej na primárnu kyselinu -COOH. Táto kyselina je potom metabolizovaná cestou B-oxidácie priamo alebo cestou vytvorenia dvojsýtnej kyseliny (omega-hydroxylácie).

Táto postupnosť reakcii je známa.

V prípade nenasýtených alifatických uhľovodíkov je oxidácia metylovej skupiny považovaná za hlavnú metabolickú cestu. Mechanizmus oxidácie metylovej skupiny sa nelíši od mechanizmu oxidácie n-alkánov.

Odbúravanie uhľovodíkových reťazcov vytvorí v reakčnom kúpeli vedľajšie produkty rôznych typov, najmä:

- dietylénglykol dibutyl-éter [CH₃ (CH₂)₃- OCH₂- CH₂]₂O,

- polyetylénglykol metyléter CH₃ (OCH₂ CH₂)„ OH,

- 2,6-diterthiobutyl-4-metylfenol.

Tvorbou polyetylénglykolu vznikajú zlúčeniny, ktoré podľa počtu monomérov môžu byť kvapalné alebo pevné a ktorých zmes sa môže stať viskózna až gélová. Prítomnosť takého gélu by znemožnila ďalší rast a aktivity mikroorganizmov, pretože by sa v reakčnom kúpeli nemohol rozptýliť kyslík. Vodná voda produkovaná touto reakciou predstavuje asi 80 % hmotnosti spracovávaných olejov a rozpúšťadiel, ak nepočítame prirodzené vyparovanie a nutné doplnenie vody k nasadeniu a životu mikroorganizmov (rast a reprodukcia).

Pre rast a aktivity mikroorganizmov sa doporučuje teplota 30 až 35 °C, pH od 6,5 do 7,5.

K biodegradácii sú použité priemyselné mikroorganizmy, ktoré sú k dispozícii na trhu, napr. z ponuky radu „BIO ACTIV 200“ od spoločnosti TBA (TECHNIQUES ET

BIOCH1M1R APPLIQUEES). Tieto mikroorganizmy môžu byť nasadené na minerálne nosiče a sú použité známym spôsobom s príslušnými živinami a emulgačnými činidlami.

Použité mikroorganizmy sú teda zmesi známych kmeňov, ktoré sú adoptované na rozkladanie určitých produktov. Tieto zmesi sú pripravené tak, aby rozkladali hlavné zložky olejov a rozpúšťadiel a takisto medziprodukty vznikajúce pri rozklade týchto látok.

Zmes mikroorganizmov v uvedenom rade „200“ od spoločnosti TBA obsahuje kmene označené týmito kódmi: -201, adoptované na spracovanie ľahkých alifatických halogénových alebo nehalogénových uhľovodíkov;

- 202, adoptované na spracovanie jednoduchých nehalogénových aromatických zložiek;

- 203, adaptované na spracovanie priemyselných živočíšnych a rastlinných tukov;

- 206, adaptované na spracovanie polychlórbifenylov a chlórbenzoánov;

- 208, adoptované na spracovanie uhľovodíkov a derivátov nehalogénovej ropy.

Ku špecifickému produktu alebo medziproduktu sa pridá akýkoľvek vhodný kmeň nutričnej zložky a stopové prvky, prípadne minerálne nosiče nutné k rastu a aktivitám mikroorganizmov.

Podľa doporučenia dodávateľa týchto mikroorganizmov musí byť v reakčnom kúpeli nepretržite udržovaná nutričná rovnováha UHLÍK/DUSÍK/FOSFOR približne v pomere 100/5/1.

Množstvo mikroorganizmov a živín v reakčnom kúpeli zodpovedá obvyklému použitiu týchto materiálov.

Bude opísaný spôsob odvádzania stanoveného objemu regenerovanej vody, ktorý sa v podstate rovnú objemu novej vsádzky olejov a rozpúšťadiel kontaminovanými rádioaktívnymi látkami. Objem novej vsádzky kontaminovaných olejov a rozpúšťadiel teda zodpovedá maximálnemu objemu odvedenej regenerovanej kondenzovanej vody.

Je však možné recirkulovať menšie percento regenerovanej vody a doplniť vodu z distribučnej siete. To je však vo Francúzsku zakázané príslušnými predpismi.

Na nasadenie mikroorganizmov je výhodné použiť vybrané minerálne nosiče, ktoré budú iónovou výmenou viazať ťažké rádioaktívne kovy prítomné vo vsádzke.

Minerálne nosiče obsahujú prevažne nasledujúce zložky:

- hlinitokremičitan, najmä hlinitokremičitan draselný;

- pórovitý' uhličitan vápenatý;

- anamorfný kremičitan hlinitý';

- zeolity.

Minerálne nosiče sú pripravované a dodávané všetkými výrobcami mikroorganizmov.

Je takisto možné použiť mikroorganizmy nasadené do roztokov, t. j. bez minerálnych nosičov.

Ako bolo uvedené, zmes odvádzaná z druhého reaktora 5 sa filtruje usadzovaním, pričom sa prípadne pridáva také zrážacie činidlo, ktoré negatívne neovplyvní priebeh reakcie. Sediment sa recirkuluje do kroku c).

Voda separovaná od usadených časti spracovávanej zmesi sa odparuje vo vákuu a na krok g) sa použije voda po odparení a kondenzácii.

V závere procesu sa vyberú minerálne nosiče, ktoré obsahujú rádioaktívne kovy. Tieto kovy sú pohltené a uzavreté v beztvarovom kryštále, ktorý je nerozpustiteľný. Tým sa vylúči kontaminácia prostredia a uľahčí sa skladovanie odpadu. V kroku g) sa regeneruje voda zbavená látok obsiahnutých v spracovanej zmesi, aby znovu nadobudla pôvodné charakteristiky, napr.:

- obsah kyslíka: približne 3 mg/1,

- pH: približne 6,9 až 7,1,

- redox potenciál : vyšší ako - 150 mv a vhodnejší kladný (do 70mv).

Regenerácia vody sa môže uskutočňovať napr. pridaním peroxidu vodíka a lúhu sodného.

Bolo zistené, že prvoradou podmienkou pre priebeh biodegradácie je kvalita vody. Pri degradácii olejov a rozpúšťadiel použitím mikroorganizmov sa vytvárajú medziprodukty typu diethylenglykol-dibutyl-éter a zlúčeniny typu polyetylén-glykol-metyl-éter.

Túto podmienku je treba sledovať, lebo inak by koncentrácia uvedených medziproduktov v reakčnom prostredí stúpala, čo by viedlo ku skutočnej polymerizácii a prejavilo sa to vytváraním gélu v reakčnom kúpeli reaktora a v dôsledku toho i obmedzením ďalšieho rastu mikroorganizmov.

Pokiaľ budú dodržiavané uvedené podmienky, tieto medziprodukty sa budú rozkladať už pri ich vzniku a rozloženie uhľovodíkov a organických látok podľa uvedenej reakcie bude prebiehať bez prekážok.

V týchto podmienkach tvorba odpadov je menej významná. Tieto odpady obsahujú obidva uvedené medziprodukty a polyetylénglykol. Pomer odpadov je rádovo 3 ku 1000 váhových jednotiek, t. j., že z 1000 kg degradovaných olejov a rozpúšťadiel zostane asi 3 kg odpadov.

Opísaný spôsob môže byť uskutočňovaný kontinuálne alebo diskontinuálne. Spôsob umožňuje nepretržite spracovávať zmes zodpovedajúcu objemu približne dvadsiatich vsádzkach kontaminovaných olejov a pritom vracať do miesidla vodu, ktorá má rovnaké charakteristiky ako voda vstupujúca do procesu z verejnej siete, t. j.:

- spotrebu kyslíka (DCO) nižšiu ako 125 mg/1,

- neutrálne pH,

- redox potenciál mierne pozitívny v rozmedzí 70 až 80 mv,

- obsah uhľovodíkov menší ako 10 mg/1,

- kovov menej ako 15 mg/1.

Spôsob a zariadenie podľa vynálezu umožňuje spracovávať vzhľadom na ochranu životného prostredia oleje a rozpúšťadlá, ktoré sa rozložia v podstate na CO₂ a H₂O, pričom do vzduchu odchádzajú celkom inertné plyny CO₂ a H₂O a do odpadovej alebo distribučnej siete len voda regenerovaná, ktorej kvalita zodpovedá platným predpisom.

Zariadenie podľa vynálezu, ktoré je inštalované na pojazdnej plošine, môže byť ľahko transportované do lokalít, v ktorých sa kontaminované oleje a rozpúšťadlá spracujú na mieste rozložením na CO₂ a H₂O. Výsledkom sú veľmi malé odpady obsahujúce rádioaktívne látky, ktorých hmotnosť predstavuje rádovo 3 promile hmotnosti spracovaných olejov a rozpúšťadiel. Je výhodné, že odpadá preprava kontaminovaných látok.

Prvky zariadenia na obr. 3 sú označené rovnakými vzťahovými značkami ako na obr. 1.

Zmes vznikajúca biodegradáciou v reaktore 3 sa transportuje čerpadlom 37 do primárneho odkaľovača 41 pri prietokovom výkone, ktorý je podstatne väčší ako menovitý výkon zariadenia.

Biomasa sa z dna primárneho odkazovača 41 odvádza čerpadlom 14 do miesidla 2.

Časť zmesi preteká prepadom do sekundárneho odkaľovača 42, a potom sa vracia prepadom do reaktora 3.

Zmes zbavená najväčšej časti látok v suspenzii a neúplne rozložených mastných látok sa odvádza prostriedkami na čerpanie 11 do reaktora 5. DCO je v tomto okamihu rádovo 40.000 ppm.

Zmes je v reaktore 5 znova spracovávaná novými mikroorganizmami, ktoré rozkladajú mastné kyseliny. DCO sa zníži na približne 300 ppm.

Zmes spracovávaná v reaktore 5 sa odvádza čerpadlom 54 do odkaľovača 7 pri prietokovom výkone, ktorý je o málo väčší ako menovitý vzhľadom na jej prelievanie prepadom. Posledné mastné zvyšky, ktoré mohli uniknúť aktivitám mikroorganizmov, sa prelejú do zbernej nádrže 52, odkiaľ sú čerpadlom 12 odvedené do miesidla 2.

Časť vločkového kalu, ktorý sa prípadne usadil na dne odkaľovača 7, sa čerpadlom 55 vracia do reaktora 3.

Odsadená voda, ktorá obsahuje niekoľko miesiteľných produktov, vedľajších produktov biologického rozkladu, ako dietylénglykol dibutyl-éter, polyetylén glykol metyl éter a diterthiobutyl-4-metyl fenol a rezídua uhlíkových reťazcov (n-alkánov Cn až C_2]), sa odvádza do vákuového odpaľovača 8.

Voda, ktorá je kondenzátorom 9 odparovača 8 zbavená minerálov, sa odvádza do nádrže 19, kde sa v prostriedku 40 regenerácie regeneruje peroxidom vodíka na požadovanú hodnotu redox potenciálu, lúhom sodným na požadované pH a mikroporéznym tlakovým rozprašovačom vzduchu sa prevzduší. Takto spracovaná voda, ktorá má charakteristiky priemyselnej vody, sa odvádza do miesidla 2, kde sa účastní nového cyklu degradácie. Také spracovanie vody je u odborníkov známe. Kondenzátor 9 je spojený so skupinou klasických ochladzovačov 9a.

Zvyšok odpadu z dna odparovača 8 sa odvádza do nádrže 24, ktorej obsah postačí na tri dni prevádzky zariadenia. Produkt je homogenizovaný pridaním vody a vzduchu, potom sa pod tlakom cez rozprašovač transportuje na fluidné lôžko sušičky 25.

Každý deň sa z nádrže 19 do miesidla 2 odoberie také množstvo regenerovanej vody, ktorá zodpovedá množstvu degradovaného oleja a rozpúšťadiel. Táto voda, sa odvádza do kontajnera 39, odkiaľ je odoberaná čerpadlom 35 do filtra 36 s aktívnym uhlím, kde sa čistí. Táto voda ktorá má charakteristiky zodpovedajúce príslušným predpisom, sa v závere operácie odoberá a vypúšťa odtokom 39a von zo zariadenia.

Filter s aktívnym uhlím prakticky odstráni posledné organické látky (DCO) obsiahnuté v kondenzovanej regenerovanej vode.

Na obr. 4 je znázornená nádrž 60 na oživenie a rast mikroorganizmov, do ktorej sa tromi dávkovačmi 61a, 61b, 61c privádzajú živiny. Tri vypúšťacie kanále 62a, 62b, 62c s regulovaným dávkovaním sú určené k doprave mikroorganizmov do miesidla 2 a reaktorov 3 a 5. Nádrž je takisto opatrená kanálom 63 prívodu vzduchu alebo kyslíka.

Voda z miesidla 2 prichádza potrubím 64. Jej teplotu 35 °C udržuje cirkulačný ohrievač, ktorý je usporiadaný tak, aby s ním mikroorganizmy neprišli do styku.

Dávkovače 61a, 61b, 61c prideľujú do nádrže mikroorganizmy, stopové prvky a živiny podľa presne definovaného programu z hľadiska času, kvantity spracovávaných látok a kapacity zariadenia.

Mikroorganizmy sa oživia, potom rastú a vytvoria biomasu, ktorej hmota bude tisíckrát väčšia ako hmota mikroorganizmov disponibilných v zariadení. Tým sa zvýši rýchlosť rozkladania uhlíkových reťazcov a z toho vyplýva i spotreba kyslíka. Tento postup umožní zvýšiť kapacitu jednotky spracovania rádovo o 50 %.

Mikroporéznymi dýzami inštalované na rampách 21 a usporiadané tak, aby privádzali vzduch do spracovávanej zmesi, sa dá nahradiť vodoprúdovými vákuovými čerpadlami 66, ktoré plnia nasledujúce tri funkcie:

- udržujú priemerný obsah O₂ v prostredí (2,5 až 3 mg/1 vody);

- zamedzia tvorbe peny a upchaniu odtokových a prítokových otvorov;

- udržujú stabilné redox potenciál na kladných hodnotách približne 70 mv.

Vodoprúdové vákuové čerpadlo 66 znázornené na obr. 5 je známeho typu. Je opatrené odstredivou pumpou (neznázomená), ktorá plní kalibrovanú dýzu 67 umiestnenú v strede a v osi kruhovej komory 68, zmiešovacou rúrou 69 vzduchu a vody a difúzorom 70. Súbor je doplnený potrubím prívodu atmosférického vzduchu, prístrojom na reguláciu koncentrácie kyslíka a regulátorom prívodu vody (nie je znázornený).

Činnosť čerpadla je nasledujúca:

- voda natiahnutá pumpou sa privádza k vodoprúdovému vákuovému čerpadlu 66; prúd vody prenikne do tela čerpadla dýzou 67;

- na tejto úrovni je rýchlosť prietoku zvýšená tak, že sa vytvorí veľmi silný podtlak.

Claims

1. Spôsob spracovania olejov a rozpúšťadiel kontaminovaných rádioaktívnymi látkami, ktorý obsahuje krok vystavenia olejov a rozpúšťadiel pôsobeniu vybraných mikroorganizmov za prítomnosti vzduchu a objemu vody, ktorý značne prevyšuje objem spracovávaných olejov a rozpúšťadiel, pričom mikroorganizmy sú adaptované na rozkladanie organických molekúl, ktoré premieňajú najmä na CO₂ a H₂O, vyznačujúci sa tým, že ďalej obsahuje:

krok a) prípravy objemu vody, ktorá má charakteristiky týkajúce sa obsahu kyslíka, pH a redox potenciálu;

krok b) pridania objemu olejov a rozpúšťadiel kontaminovaných rádioaktívnymi látkami do tohto objemu vody, keď vsádzka olejov a rozpúšťadiel je podielom z uvedeného objemu vody;

krok c) pôsobenia mikroorganizmov na vsádzku olejov a rozpúšťadiel pri stanovenej teplote a stanovenom časovom priebehu;

krok d) odobratia aspoň časti spracovávanej zmesi;

krok e) separácie vody od látok obsiahnutých v spracovávanej zmesi;

krok f) recirkulácie alebo odvedenia látok separovaných od tejto vody;

krok g) regenerácie vody zbavenej látok obsiahnutých v spracovávanej zmesi;

krok h) recirkulácie aspoň časti regenerovanej vody; krok i) opakovania cyklu od kroku b);

krok j) odvedenia vody, ktorej objem sa v podstate rovná objemu degradovaných olejov a rozpúšťadiel.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa odvádza v kroku h) objem vody, ktorý sa takmer rovná objemu novej vsádzky olejov a rozpúšťadiel kontaminovaných rádioaktívnymi látkami.

3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že sa použijú vybrané minerálne nosiče mikroorganizmov, na ktoré sa iónovou výmenou viaže aspoň časť kovov prítomných vo vsádzke.

4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa tým, že zložkami minerálnych nosičov sú zeolity, hlinitokremičitan, uhličitan vápenatý.

5. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov laž4, vyznačujúci sa tým, že v kroku e) sa spracovávaná zmes odkali usadzovaním a sediment sa recirkuluje do kroku c).

6. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že zo spracovávanej zmesi sa odparí voda a pre krok g) sa použije voda získaná odparením a kondenzáciou.

7. Spôsob podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že po odparení vody sa vyberie usadený odpad a suší sa vo fluidnom sušiaku.

8. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 3 až 7, vyznačujúci sa tým, že v závere iónovej výmeny cyklu sa vyberú minerálne nosiče obsahujúce rádioaktívne kovy.

9. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov laž 8, vyznačujúci sa tým, že mikroorganizmy a nutné živiny sa vložia do vody, ktorá má charakteristiky a teplotu na ich oživenie a rast v tejto vode, a potom sa voda s pomnoženými mikroorganizmami odvádza do kroku c).

10. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov laž9, vyznačujúci sa tým, že v kroku g) sa voda zbavená látok obsiahnutých v spracovávanej zmesi regeneruje na nadobudnutie vychádzajúcej charakteristiky, t. j.

obsah kyslíka = približne 3 mg/1, pH = približne od 6,9 do 7,1, redox potenciál = vyšší ako -150 mV, výhodne kladný (až 70 mV).

11. Zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 10, vyznačujúci sa tým, že obsahuje

- uskladňovaciu nádrž prvého reaktora (3) na prijímanie vody a vsádzky olejov a rozpúšťadiel kontaminovaných rádioaktívnymi látkami a minerálnych nosičov (4), pričom prvý reaktor (3) má prívodný kanál (32) pre mikroorganizmy, zmiešané s ich živinami, aktivátormi a doplnkami, a rozstrekovacie rampy (21) na dodávanie stlačeného vzduchu v jeho spodnej časti,

- prostriedky (11) na čerpanie aspoň časti spracovávanej suroviny, obsiahnutej v prvom reaktore (3) do odkaľovača (7) na oddeľovanie vody od kontaminovaných látok obsiahnutých v spracovávanej surovine,

- spodnú časť odkaľovača (7), spojenú s prostriedkami (14) na recyklovanie látok, obsiahnutých v spracovávanej surovine a s jednotkou (25) spracovania, odčerpávajúcou tieto látky,

- nádrž (19) na regenerovanie vody,

- prostriedky (17) na čerpanie odparenej a kondenzovanej vody z nádrže (19).

12. Zariadenie podľa nároku 11,vyznačujúce sa t ý m , že odkaľovačom na oddeľovanie vody od látok obsiahnutých v spracovávanej zmesi prichádzajúcej z prvého reaktora (3) je odkaľovač (7) na čistenie spracovávanej zmesi flokuláciou.

13. Zariadenie podľa nároku 11 alebo 12, vyznačujúce sa tým, že obsahuje odpaľovač (8) vákuovo odparujúci vodu oddelenú od zmesi v odkaľovači (7), kondenzátor (9) prijímajúci a kondenzujúci odparenú vodu prichádzajúcu z odparovača (8) a nádrž (19) na regeneráciu kondenzovanej vody.

14. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 11 až 13, vyznačujúce sa tým, že obsahuje od hora dolu

- miesidlo (2), ktoré má prívodný kanál (31) na oleje a rozpúšťadlá, kontaminované s rádioaktívnymi látkami, prívodný kanál (32) na mikroorganizmy a ich doplnky, prostriedky (17) na čerpanie odparenej a kondenzovanej vody z ná6 drže (19) na regeneráciu a prostriedky (14) na čerpanie sedimentu z dna odkaľovača (7),

- prvý reaktor (3) na prijímanie zmesi z miesidla (10) cez prostriedky (10) čerpania kvapalnej zmesi,

- druhý reaktor (5) prijímajúci cez prostriedky (11) čerpania zmesi z prvého reaktora (3),

- rozstrekovacie rampy (21) na dodávanie stlačeného vzduchu v spodnej časti miesidla (2) a prvý a druhý reaktor (3, 5),

- odkaľovač (7) na prijímanie spracovávanej zmesi opúšťajúcej druhý reaktor (5) a na oddeľovanie vody od kontaminovaných látok obsiahnutých v tejto zmesi,

- vákuový odparovač (8), kondenzátor (9) a nádrž (19) na regeneráciu.

15. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 11 až

14, vyznačujúce sa tým, že v jednotkách (25) spracovania sú v zmesi obsiahnuté kontaminujúce látky a oddelené od vody sušené a balené.

16. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 11 až

15, vyznačujúce sa tým, že všetky jeho súčasti sú inštalované vo vaňovej konštrukcii (28).

17. Zariadenie podľa nároku 16, vyznačujúce sa t ý m , že vaňová konštrukcia (28) je zakrytá utesnenou kabínou (29) na udržiavanie podtlaku prostriedkami (30) ventilácie a filtrácie vzduchu.