БИОУСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 1997 года по МПК C02F11/04 

Изобретение относится к дезактивации оборудования атомных установок надводных и подводных судов, атомных тепловых и электрических станций и может быть использовано при их ремонте или консервации.

Известна установка дезактивации оборудования, содержащая корпус с технологическими патрубками и перегородками, образующими камеры кислого, регрессии кислого, нейтрального и щелочного брожения, снабженные абразивной зернистой иммобилизационной насадкой и перемешивающим устройством, причем камера щелочного брожения по биогазу и бражке сообщена с камерой метанового брожения с горизонтальными перфорированными провальными перегородками, образующими секции, снабженные абразивной зернистой иммобилизационной насадкой (АЗИН), сообщенные с нагнетателями, при этом верхняя секция камеры метанового брожения через конденсатор сообщена с газовой турбиной привода электрогенератора, а нижняя секция камеры метанового брожения сообщена с инерционным микрофильтром [1] недостатком которой является низкая степень использования биогенных элементов питания послеброжевого остатка (ПБО), что снижает эффективность работы установки.

Цель изобретения повышение эффективности работы установки, достигается тем, что микрофильтр по послеброжевому остатку (ПБО) сообщен с камерой микробной дезактивации загрязненного радионуклидами оборудования, содержащей корпус с транспортным устройством и светопроницаемыми стенками, снабженный светильниками, в верхней части которого размещен распылитель ПБО, а в нижней перфорированное днище и сборник ПБО, сообщенный с микрофильтром, а по биомассе с дезинтегратором и по дезинтеграту с распылителем ПБО, при этом по избыточному дезинтеграту дезинтегратор сообщен с камерой пиролиза, содержащей транспортный орган с верхней сушильной и нижней пиролизной ветвями, под которой размещена топка, сообщенная по биометану через конденсатор с камерой метанового брожения, при этом пиролизная ветвь сообщена со сборником твердых радиоактивных отходов (ТРО), причем распылитель ПБО сообщен с растворным узлом ввода адсорбента, например глины, при этом газовая турбина и камера пиролиза по газовым потокам сообщены со сборником ПБО камеры дезактивации оборудования.

Послеброжевой остаток (ПБО) после камеры метанового брожения содержит биогенные элементы питания (углерод, азот, фосфор и физиологически активные вещества дезинтеграта метаногенов), и его используют для выращивания микроорганизмов, в том числе хлореллы в камере радионуклидов, порядка 10⁷ 10⁸, причем накопление происходит в первые 5 минут контакта между микрофлорой и поверхностью оборудования. Для создания поверхности прилипания для микрофлоры вводят адсорбент, например, глину в пределах 0,1 1 кг на 1 м³ ПБО. Продукты сгорания из газовой турбины и камеры пиролиза содержат диоксид углерода, используемый для синтеза биомассы хлореллы под воздействием дневного света через светопроницаемую стенку корпуса и светильников в ночное время.

На чертеже схематически показана установка дезактивации оборудования, содержащая корпус 1 с технологическими патрубками 2, 3, 4, 5 и 6 и перегородками 7, образующими камеры 8 кислого, 9 регрессии кислого, 10 - нейтрального, 11 щелочного брожения, снабженные АЗИН 12 и перемешивающим устройством 13, причем камера 11 щелочного брожения по биогазу и бражке сообщена с камерой 14 метанового брожения с горизонтальными перфорированными провальными перегородками 15, образующими секции 16, снабженные АЗИН 17, сообщенные с нагнетателями 18, при этом верхняя секция 16 камеры 14 метанового брожения через конденсатор 19 по биометану сообщена с газовой турбиной 20 привода электрогенератора 21, а нижняя секция 16 камеры 14 метанового брожения сообщена с инерционным микрофильтром 22. Микрофильтр 22 по ПБО сообщен с камерой 23 микробной дезактивации, загрязненного радионуклидами, оборудования, содержащей корпус с транспортным устройством 24 и светопроницаемыми стенками 25, снабженный светильниками 26, в верхней части которого размещен распылитель 27 ПБО, а в нижней перфорированное днище 28 и сборник 29 ПБО, сообщенный с микрофильтром 30, а по биомассе с дезинтегратором 31 и по дезинтеграту с распылителем 27 ПБО, при этом по избыточному дезинтеграту дезинтегратор 31 сообщен с камерой 32 пиролиза, содержащей транспортный орган 33 с верхней 34 сушильной и нижней 35 пиролизной ветвями, под которой размещена топка 36, сообщенная по биометану через конденсатор 19 с камерой 14 метанового брожения, при этом пиролизная ветвь 35 сообщена со сборником 37 ТРО, причем распылитель 27 ПБО сообщен с растворным узлом 38 ввода адсорбента, например глины, при этом газовая турбина 20 и камера 32 пиролиза по газовым потокам сообщена со сборником 29 и через ложное днище 39 с камерой 23 дезактивации оборудования. Камера 8 кислого брожения через питатель 40 сообщена с диспергатором 41.

Установка дезактивации оборудования работает следующим образом.

Фекально-бытовые стоки атомных тепловых и электрических станций поступают в питатель 40 и смешиваются с твердыми бытовыми отходами (ТБО) персонала станции, измельченными в диспергаторе 41 до размеров микроорганизмов. В питателе 40 готовят субстрат с выполнением соотношения между углеродом: азотом: фосфором в пределах 100:5:1 и при температуре 36 38^oC его последовательно сбраживают в камерах 8, 9, 10 и 11. Присутствие АЗИН 12 (керамзит, вспученный перлит, модифицированный цеолит и т. д.) обеспечивают адаптацию микрофлоры к изменению биогенного состава бражки, причем для нейтрализации бражки в камере 10 часть недоброда из камеры щелочного брожения 11 передают в камеру 10, повышая в ней концентрацию двууглекислого аммония и гидрата окиси аммония. Биогаз из камеры 11 щелочного брожения отбирается нагнетателями 18 в камеру 14 метанового брожения и барботирует бражку, поступающую в верхнюю секцию 16 в присутствии АЗИН 17. Бражка с мертвыми и старыми клетками метаногенов проваливается через перфорированные перегородки 15 и поступает в микрофильтр 22 для отделения биомассы метаногенов, подвергаемой дезинтеграции в центробежном дезинтеграторе 42. При разрушении оболочек метаногенов освобождаются ферменты, которые подмешиваются к бражке и обеспечивают ферментолиз, т. е. разложение воды на водород и кислород. Водород восстанавливает диоксид углерода биогаза в метан и обеспечивает перевод биогаза в биометан, а кислород окисляет примеси, в т. ч. сероводород. Биометан освобождают от водяных паров в конденсаторе 19 и сжигают в газовой турбине 20 привода электрогенератора 21. Бражка после микрофильтра 22 содержит послеброжевой остаток (углерод, азот, фосфор и физиологически активные вещества дезинтеграта). ПБО направляют в распылители 27 с добавкой в количестве 0,1 1 кг/м³ глины в качестве поверхности прилипания для микроорганизмов. В камере 23 дезактивации оборудования осуществляют наращивание биомассы, в том числе хлореллы, поглощающей диоксид углерода выхлопа газовой турбины 20 и топки 36 пиролизной камеры 32. ПБО из сборника 29 поступает в микрофильтр 30 для отделения биомассы, которую дезинтегрируют в дезинтеграторе 31 с освобождением физиологически активных веществ, являющихся биостимуляторами дезактивации оборудования. Избыточную биомассу в пиролизной камере 32 подсушивают и подвергают перегонке без доступа воздуха за счет тепла сжигания биометана в топке 36. Кокс биомассы поступает в сборник 37 ТРО для утилизации.

Дезактивация оборудования в установке снижает срок выдержки в десятки и сотни раз и позволяет доводить радиационный фон, доступный для ремонта или последующего хранения. Установка утилизирует фекально-бытовые стоки (ФБС) и твердые бытовые отходы (ТБО) обслуживающего персонала атомных тепловых и электрических станций с выработкой электроэнергии и может быть использована на действующих, строящихся и проектируемых станциях.

Использование: биообработка и утилизация сточных вод и применение для дезактивации оборудования атомных установок надводных и подводных судов, атомных тепловых и электрических станций, исследовательских реакторов и может быть использовано при их ремонте или консервации. Сущность: после сбраживания сточных вод выращивают в камере дезактивации оборудования микроорганизмы, в том числе хлореллу, которые на своей поверхности адсорбируют радионуклиды, снижая радиационный фон оборудования. Микроорганизмы, имеющие большой коэффициент накопления, отделяют в микрофильтре. Часть микроорганизмов дезинтегрируют в центробежном дезинтеграторе, в котором под гидродинамическим, кавитационным и тепловым воздействием происходит разрушение оболочек клеток с освобождением физиологически активных веществ, являющихся биостимуляторами дезактивации. Избыточная часть микроорганизмов подвергается пиролизу при температурах 500 - 600^oC, образующиеся твердые отходы поступают на утилизацию. 1 ил.

Биоустановка для обработки и утилизации сточных вод, содержащая корпус с технологическими патрубками и перегородками, образующими камеры кислого и щелочного брожения, сообщенную с ними по биогазу и бражке камеру метанового брожения в виде вертикального корпуса с горизонтальными сплошными и перфорированными провальными перегородками, образующими дутьевые секции, сообщенные с нагнетателями и имеющими иммобилизационную насадку, сообщенный с нижней секцией камеры метанового брожения инерционный микрофильтр и дезинтегратор, сообщенный по биомассе метаногенов с микрофильтром, а по дезинтегратору с верхней секцией камеры метанового брожения, отличающаяся тем, что она снабжена камерой микробной дезактивации загрязненного радионуклидами оборудования, сообщенной с микрофильтром по послеброжевому остатку и выполненной в виде корпуса с транспортным устройством, светопроницаемыми стенками и светильниками, верхняя часть корпуса камеры микробной дезактивации снабжена распылителем послеброжевого остатка, а нижняя часть перфорированным днищем и сборником послеброжевого остатка, сообщенным с микрофильтром, корпус установки снабжен также камерами регрессии кислого брожения и нейтрального брожения, перемешивающим устройством и абразивной зернистой загрузкой, установка снабжена камерой пиролиза, имеющей транспортный орган с верхней сушильной ветвью и нижней пиролизной ветвью, под которой размещена топка, конденсатором, через который по биометану топка сообщена с камерой метанового брожения, сборником твердых радиоактивных отводов, сообщенным с пиролизной ветвью, растворным узлом ввода адсорбентов, сообщенным с распылителем послеброжевого остатка, а также газовой турбиной с приводом электрогенератора, сообщенной по газовому потоку с камерой пиролиза и сборником послеброжевого остатка камеры дезактивации оборудования.