SK500212012U1 - Decontamination station for elimination of ecological ballasts with help of biodegrading enzymes - Google Patents

Description

Sanačná stanica na likvidáciu ekologických záťaží pomocou biodegradačných enzýmov

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka sanačnej stanice na likvidáciu ekologických záťaží pomocou biodegradačných enzýmov.

Doterajší stav techniky

Z praxe je známa sanačná stanica a je určená len pre dekontamináciu vôd znečistených nepolámymi látkami o mernej hmotnosti do 1 g/cm³ (predovšetkým ropných látok - olejov, pohonných hmôt a tukov) nerozpustených vo vode čo limituje jej použitie. Je konštruovaná na gravitačný prietok a nevyžaduje ďalšie prečerpávanie čistenej vody. Vstupná kontaminovaná voda je privádzaná obvykle do vyrovnávacej nádrže stanice, ktorá slúži na reguláciu nerovnomerných prítokov a na sedimentáciu hrubších mechanických nečistôt. Odtiaľ riadene vyteká do gravitačno-koalescenčného odlučovača, kde dochádza k účinnej separácii voľnej fázy kontaminantu a k jeho priebežnému odtoku do zbernej nádrže. Takto predčistená voda preteká labyrintovým sorpčným filtrom s náplňou textilného sorbentu, kde sa zachytia nerozpustené a časť rozpustených nepolárnych látok. Prefíltrovaná voda odteká do odtoku. Táto sanačná stanica je zostavená z vyrovnávacej nádrže o objeme 0,8 - 1,5 m³, ktorá je osadená na podstavci tak, aby bol umožnený výtok samospádom regulovaný armatúrou, z gravitačno-koalescenčného odlučovača o objeme cca 2 m³ a labyrintového sorpčného filtra. Nádrže sanačnej stanice bývajú vyrobené z plastu (PP) alebo oceľového plechu, chráneného vodovzdomým povlakom. Nádrže sú umiestnené v záchytných vaniach alebo sú zabudované do špeciálneho zatepleného kontajneru spolu so všetkými rozvodmi, riadiacou automatikou, osvetlením a vykurovaním.

Existujúca sanačná stanica nerieši problematiku komplexne, lebo odstraňuje len ľahkú organickú fázu z kontaminovanej vody a to menovite nepoláme extrahovateľné látky - ropné látky. Taktiež nerieši dekontamináciu pôd. Preto je toto riešenie limitované a dá sa aplikovať len na úzku škálu reálne vzniknutých situácií. V skutočnosti nečistí kontaminovanú vody, ale len koncentruje kontamináciu a prevádza ju do inej fázy. Preto je potrebné ďalšie zariadenie, ktoré rieši naakumulované kontaminanty.

Podstata technického riešenia

Na rozdiel od prirodzene sa vyskytujúcich zlúčenín, antropogénne zlúčeniny sú relatívne rezistentné k prirodzenej biodegradácii. Jedným z dôvodov je, že organizmy, ktoré sa prirodzene vyskytujú, často nedokážu produkovať enzýmy potrebné pre transformáciu pôvodnej zlúčeniny na intermediáty, ktoré by mohli vstupovať do metabolických dráh a byť kompletne mineralizované. Bioremediácia sa vyžíva ako ekonomická a ekologická metóda na čistenie kontaminovaných miest. V súčasnosti je bioremediácia ako jedna z remediačných techník v centre pozornosti, je široko akceptovanou technológiou ako alternatíva k fyzikálnym a chemickým postupom čistenia kontaminovaných pôd. Bioremediáciu možno definovať ako kontrolované použitie biodegradácie na odstránenie toxických chemikálii z pôdy a spodnej vody.

Podstata technického riešenia je tvorená sanačnou stanicou, ktorá slúži na remediáciu kontaminovanej podzemnej vody a pôdy. Výber technologických zariadení v tejto stanici závisí od procesov potrebných na remediáciu konkrétneho kontaminovaného územia.

Základným predpokladom úspešnej sanačnej technológie je jej účinnosť, preto je na prvom mieste potrebné sledovať účinnosť jednotlivých stupňov/procesov ako aj celkovú účinnosť sanácie. Rovnako dôležitá je aj spoľahlivosť čistenia vybranej technológie, čo sa odráža na stabilite procesu, preto je nevyhnutné dôsledne sledovať aj tento parameter. Investičné a prevádzkové náklady rozhodujú o praktickom využití produktu a jeho konkurencieschopnosti. Z týchto dôvodov musí selekcia procesov a zariadení zohľadňovať aj návratnosť investícií.

Získané praktické poznatky ako aj vedecké poznatky nevyhnutne vedú k vypracovaniu návrhu prototypu sanačnej stanice, ktorá umožní skĺbenie jednotlivých postupov sanácie do jednotného celku, s cieľom dosiahnuť čo najvyššiu efektivitu, ale zároveň tak, aby nebola ohrozená mobilita a stavebnicový charakter celého zariadenia s možnosťou rozšírenia o ďalší sanačný postup. Základom sanačnej stanice je preto použitie biodegradačných enzýmov nebakteriálneho pôvodu podporovaných ďalšími metódami remediácie.

Sanačná stanica je napojená na sanačný vrt. Slúži na odčerpávanie kontaminovanej podzemnej vody z podložia do čistiaceho zariadenia. Vrt môže byť tvorený z jednej studne alebo systému studní v závislosti od hydrogeologických vlastností kontaminovaného podložia, rozsahu znečistenia, atď. Podzemná voda sa odčerpáva pomocou čerpadla opatreného štrbinovým košom. Toto zariadenie zabezpečuje požadovaný prietok a tlak pre sanačnú stanicu. Výstupný materiálový tok v podobe vody zbavenej v maximálnej možnej miere prítomných polutantov, perzistentných látok a ťažkých kovov je vedený do sústavy vsakovacích vrtov, ktoré nasledujú po sanačnej stanici.

Sanačná stanica pozostáva z gravitačného separátora napojeného na prívod kontaminovanej vody, ktorý je sériovo napojený na prvý reaktor s prvou ozonáciou a druhý reaktor s druhou ozonáciou, výstup druhého reaktora je napojený na vstup koalesenčného odlučovača, ktorý je prepojený s reakčnou nádržou s aplikáciou vysokofrekvenčného pulzačného jednosmerného elektrického prúdu, tento je zas pripojený na reaktor s UV žiaričom a prevzdušňovaním a reaktor s UV žiaričom a dýzami, reaktor je napojený na labyrintový sorpčný filter a potom na vyrovnávaciu prečerpávaciu nádrž, pričom nádrž s enzýmom je cez dávkovacie čerpadlo pripojená medzi gravitačný separátor a prvý reaktor tiež medzi prvý reaktor a druhý reaktor a tiež medzi reakčnú nádrž a reaktor, potom nádrž s H2O2 je cez dávkovacie čerpadlo napojená medzi nádrž a reaktor, ďalej filter s aktívnym uhlím je pripojený cez ventilátor ku gravitačnému separátom, prvému reaktoru, k druhému reaktoru, ku koalesenčnému odlučovaču a k reakčnej nádrži, potom ventilátor je súčasťou zapojenia a slúži na prívod vzduchu, ktorý je privádzaný do prvého reaktora, druhého reaktora a do reaktorov na ich prevzdušnenie, pričom tento vzduch je následne odsávaný ventilátorom.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obrázku je schematicky znázornené zapojenie sanačnej stanice.

Príklady uskutočnenia

Sanačná stanica na likvidáciu ekologických záťaží pomocou biodegradačných enzýmov pozostáva z gravitačného separátora I napojeného na prívod kontaminovanej vody, ktorý je sériovo napojený na prvý reaktor 2 s prvou ozonáciou a druhý reaktor 3 s druhou ozonáciou, výstup druhého reaktora 3 je napojený na vstup koalesenčného odlučovača 4, ktorý je prepojený s reakčnou nádržou 5 s aplikáciou vysokofrekvenčného pulzačného jednosmerného elektrického prúdu, tento je zas pripojený na reaktor 6 s UV žiaričom a prevzdušňovaním a reaktor 7 s UV žiaričom a dýzami, reaktor 7 je napojený na labyrintový sorpčný filter 8 a potom na vyrovnávaciu prečerpávaciu nádrž 9, pričom nádrž 10 s enzýmom je cez dávkovacie čerpadlo pripojená medzi gravitačný separátor i a prvý reaktor 2 tiež medzi prvý reaktor 2 a druhý reaktor 3 a tiež medzi reakčnú nádrž 5 a reaktor 6, potom nádrž 11 s H2O2 je cez dávkovacie čerpadlo 14 napojená medzi nádrž 5 a reaktor 6, ďalej filter 12 s aktívnym uhlím je pripojený cez ventilátor 16 ku gravitačnému separátom i, prvému reaktoru 2, k druhému reaktora 3, ku koalesenčnému odlučovaču 4 a k reakčnej nádrži 5, potom ventilátor 15 je súčasťou zapojenia a slúži na prívod vzduchu, ktorý je privádzaný do prvého reaktora 2, druhého reaktora 3 a do reaktorov 6 a 7 na ich prevzdušnenie, pričom tento vzduch je následne odsávaný ventilátorom 16.

V gravitačnom separátore J. sa mechanicky predčistí privádzaná znečistená voda od piesku, bahna a ílu ako aj od voľnej fázy kontaminantov ako olejov, potom sa čistená voda privedie do spodku prvého reaktora 2, kde sa pridáva enzým, tu sa hlavne odbúrajú perzistentné organické látky a ťažšie uhľovodíky, enzým sa presne generuje pre povahu znečisťujúcej látky, voda následne vstupuje do druhého reaktora 3, ktorý je povahou podobný ako prvý reaktor 2, tu sa oxidujú hlavne uhľovodíky vo forme emulzie- ropná frakcia rozpustená vo vode a olejové častice menšie ako 60 nm v koalesenčnom odlučovači 4 sa zvyšuje povrchová plocha čistenej kvapaliny - lepší kontakt s enzýmom a lepšia sorpcia zostatkových kontaminantov na filtre, znižuje sa tu aj náchylnosť na skratové prúdy a redukuje sa tu turbulencia čistenej kvapaliny, v reakčnej nádrži 5 sa pokračuje v čistení perzistentných látok vysokofrekvenčným pulzačným jednosmerným elektrickým prúdom, čo spôsobí znestabilizovanie /nabúranie/ chemických väzieb v molekulách kontaminantu čo pomáha procesu štiepenia komplexných organických molekúl enzýmom. Ďalej v reaktore 6 s UV žiaričom prebieha fotolytická oxidácia ozónom a peroxidom vodíka pri ožarovaní UV svetlom, vtedy dochádza k úplnej oxidácii organických látok na CO2. Prevzdušňovanie v tomto reaktore 6 slúži na vysoko efektívne odstránenie rozpustených plynov a prchavých kvapalín stripovaným vzduchom a slúži aj na miešanie privádzaných činidiel. V ďalšom reaktore 7 s UV žiaričom prebiehajú tie isté reakcie ako v reaktore 6 s tým rozdielom, že tu je čistená voda rozprašovaná do medziplášťa reaktora 7. Potom nasleduje labyrintový sorpčný filter 8, ktorý zachytáva pomocou vhodne zvoleného sorbentu anorganické a organické znečistenie z vody, teda dočisťuje vodu od kontaminantov, ktoré nebolo možné odstrániť v predchádzajúcich procesoch, potom nasleduje vyrovnávacia prečerpávacia nádrž 9 odkiaľ sa čerpá vyčistená voda do vsakovacích vrtov a slúži aj na kontrolu kvality vyčistenej vody na odber vzoriek.

Claims (2)

1. Sanačná stanica na likvidáciu ekologických záťaží pomocou biodegradačných enzýmov, vyznačujúca sa tým, že pozostáva z gravitačného separátora (1) napojeného na prívod kontaminovanej vody, ktorý je sériovo napojený na prvý reaktor (2) s prvou ozonáciou a druhý reaktor (3) s druhou ozonáciou, výstup druhého reaktora (3) je napojený na vstup koalesenčného odlučovača (4), ktorý je prepojený s reakčnou nádržou (5) s aplikáciou vysokofrekvenčného pulzačného jednosmerného elektrického prúdu, tento je zas pripojený na reaktor (6) s UV žiaričom a prevzdušňovaním a reaktor (7) s UV žiaričom a dýzami, reaktor (7) je napojený na labyrintový sorpčný filter (8) a potom na vyrovnávaciu prečerpávaciu nádrž (9), pričom nádrž (10) s enzýmom je cez dávkovacie čerpadlo pripojená medzi gravitačný separátor (1) a prvý reaktor (2) tiež medzi prvý reaktor (2) a druhý reaktor (3) a tiež medzi reakčnú nádrž (5) a reaktor (6), potom nádrž (11) s H2O2 je cez dávkovacie čerpadlo (14) napojená medzi nádrž (5) a reaktor (6), ďalej filter (12) s aktívnym uhlím je pripojený cez ventilátor (16) ku gravitačnému separátom (1), prvému reaktora (2), k druhému reaktora (3), ku koalesenčnému odlučovaču (4) a k reakčnej nádrži (5), potom ventilátor (15) je súčasťou zapojenia a je určený na prívod vzduchu, ktorý je privádzaný do prvého reaktora (2), druhého reaktora (3) a do reaktorov (6) a (7) na ich prevzdušnenie, pričom tento vzduch je následne odsávaný ventilátorom (16).

2. Sanačná stanica na likvidáciu ekologických záťaží pomocou biodegradačných enzýmov podľa prvého nároku, vyznačujúca sa tým, že je vyhotovená ako mobilná.