РЕАКЦИОННАЯ КАМЕРА Советский патент 1996 года по МПК B01J19/08 C02F1/30 

Изобретение относится к технике очистки сточных вод с помощью ионизирующего излучения.

Известна реакционная камера, состоящая из корпуса с отсеками накопления стоков, облучения ускоренными электронами и слива отработанной жидкости, разделенными вертикальными перегородками с укрепленными на них горизонтальной диафрагмой с отверстиями, снабженная переливной перегородкой и перфорированными трубопроводами сжатого воздуха.

Известна камера обладает тем недостатком, что в отсеке облучения ускоренными электронами возможен проскок части пены в нижней части слоя без воздействия на него продуктов радиолиза, образующихся лишь в верхней части пенного слоя ввиду недостаточной проникающей способности ускоренных электронов с реально достижимыми энергиями. Гидродинамический режим такой камеры приближается к режиму идеального перемешивания. Производительность установки при этом определяется известными соотношениями для аппаратов идеального перемешивания и реакций первого порядка, к которым относится большинство процессов радиационно- химического окисления примесей. Тем самым производительность установки с применением известной камеры не достигает теоретически возможной, во-первых, из-за недостаточного перемешивания по высоте слоя пены продуктов радиолиза и, во-вторых, из-за того, что режим движения пены на диафрагме вдоль направления перемещения не приближается к идеальному вытеснению, при котором для реакций первого порядка производительность существенно выше.

Цель изобретения увеличение производительности устройства и улучшение качества очистки.

Поставленная цель достигается тем, что реакционная камера, содержащая корпус с отсеками накопления, электронной радиации и слива обрабатываемой жидкости, разделенными вертикальными перегородками, не доходящими до верха корпуса, с закрепленной на них горизонтальной диафрагмой с отверстиями, переливную перегородку, установленную на вертикальной перегородке со стороны слива с возможностью вертикального перемещения и перфорированный трубопровод для сжатого воздуха, размещенный под горизонтальной диафрагмой, снабжена рамкой с вертикальными перемычками, установленной в отсеке радиации над диафрагмой, при этом площадь отверстий на каждом участке диафрагмы между перемычками пропорциональна мощности поглощенной дозе облучения. Кроме того, расстояние между вертикальными перемычками рамки обратно пропорционально высоте пенного слоя обрабатываемой жидкости.

В этом случае гидродинамический режим аппарата (последовательный каскад ячеек полного перемешивания) приближается к режиму идеального вытеснения с соответствующим ростом произво- дительности. С другой стороны, осуществляется перемешивание по высоте слоя пены через перемычки, разделяющие ячейки (устранение "эффекта проскальзывания"). В эти моменты частицы потока попадают в область проникновения ускоренных электронов и насыщаются продуктами радиолиза с последующим взаимодействием этих продуктов с нейтрализуемыми примесями. По мере прохождения слоя пены под пучком ускоренных электронов его высота может изменяться, в частности, из-за разрушения самой пены. Показано, что оптимальная производительность достигается при равенстве времен пребывания в каждой ячейке полного перемешивания. С учетом изменения высоты пенного слоя предлагается переменное расстояние между перемычками в отсеке облучения ускоренными электронами, расстояние между перемычками, образующими секцию (ячейку полного перемешивания), обратно пропорционально высоте пенного слоя в этой секции. При этом объем пены в каждой секции будет одинаков и при постоянном объемном расходе нейтрализуемой жидкости время пребывания частиц потока в секциях также будет постоянным.

Во многих случаях нейтрализации примесей органических веществ необходимо обеспечить заданное соотношение мощности поглощенной дозы к расходу газа для того, чтобы улучшить качество очистки сточных вод и подавить возможные реакции полимеризации и другие нежелательные побочные реакции. Значение мощности дозы по длине и ширине отсека облучения ускоренными электронами может изменяться в зависимости от параметров системы развертки ускорителя. В этом случае предлагается для сохранения постоянным значения мощности дозы к расходу газа перфорировать диафрагму неравномерно, в центре число отверстий должно быть больше, по краям, где значение мощности ниже, число отверстий должно уменьшаться таким образом, чтобы общая площадь отверстий была пропорциональна значению мощности поглощенной дозы.

На фиг.1 изображена предлагаемая реакционная камера, продольный разрез; на фиг.2 реакционная камера в плане. Реакционная камера состоит из корпуса 1 с отсеками 2-4 накопления, облучения ускоренными электронами и слива отработанной жидкости. Отсеки 2-4 разделены не доходящими до верха камеры вертикальными перегородками 5 и 6, на них закреплена горизонтальная диафрагма 7, неравномерно перфорированная отверстиями 8 для прохождения газа. Переливная перегородка 9, перемещаясь вертикально, позволяет регулировать высоту слоя пены, сливаемой в отсек 4. Под диафрагмой 7 расположен перфорированный трубопровод 10 для по-дачи сжатого воздуха. Трубопроводы 11 и 12 соединяют реакционную камеру с питающей и приемной емкостями, в питающую емкость поступает также часть стоков из отсека 13 через трубопровод 14 с запорным элементом 15. Воздух из пенного слоя через отверстие 16 попадает по патрубкам 17 в сборный коллектор 18, сверху камера закрыта тонкой герметичной фольгой 19, пропускающей ускоренные электроны.

На горизонтальной диафрагме 7 установлена рамка 20, соединенная перемычками 21, которые образуют секции 22-25 в отсеке облучения ускоренными электронами. При этом расстояние между перемычками обратно пропорционально высоте пенного слоя. Рамка 20 с перемычками может быть сменной для подбора соответствующих расстояний в зависимости от характеристик пенного слоя. Количество секций должно быть 4-5, так как, с одной стороны, пена должна многократно переливаться через перемычки для равномерного облучения по высоте пенного слоя, а с другой, при числе секций более пяти влияние секционирования на рост производительности становится незначительным. Для обеспечения заданного соотношения мощности дозы к расходу газа число отверстий в диафрагме 7 в центре максимально, а с приближением к краям уменьшается соответственно неравномерности поля мощностей поглощенных доз, определяемой параметрами ускорителя электронов.

Обрабатываемая жидкость по трубопроводу 11 поступает в отсек 2, где накапливается и попадает в отсек 3 в зону электронной радиации. Переливаясь через перемычки 21 рамки 20, жидкость подвергается воздействию радиации и воздуха, продуваемого через его слой и создающего пену. Переливная перегородка 9, перемещаясь вертикально, регулирует высоту слоя пены. Обработанная жидкость удаляется через отсек 4 по трубопроводу 12, а воздух через отверстия 16 по патрубкам 17 поступает в сборный коллектор 18. Производительность предложенной камеры в несколько раз выше (в 1,5-3,5 раза для реально достижимого уменьшения концентрации нейтрализуемой примеси за один проход через камеру в 5-10 раз). Кроме того, поддержание на должном уровне отношения мощности дозы к расходу газа обеспечивает отсутствие в обработанных стоках нежелательных продуктов, например, продуктов полимеризации, т.е. повышается качество нейтрализации. Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает как количественное, так и качественное улучшение при проведении процесса радиационно-химической нейтрализации.

РЕАКЦИОННАЯ КАМЕРА по авт. св. N 745052, отличающаяся тем, что, с целью увеличения производительности устройства и улучшения качества очистки, она снабжена рамкой с вертикальными перемычками, установленной в отсеке радиации над диафрагмой.

2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что расстояние между вертикальными перемычками рамки обратно пропорционально высоте пенного слоя.

1. РЕАКЦИОННАЯ КАМЕРА по авт. св. N 745052, отличающаяся тем, что, с целью увеличения производительности устройства и улучшения качества очистки, она снабжена рамкой с вертикальными перемычками, установленной в отсеке радиации над диафрагмой. 2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что расстояние между вертикальными перемычками рамки обратно пропорционально высоте пенного слоя.