Установка очистки фекально-бытовых стоков и дезактивации

 

Изобретение относится к области микробной очистки фекально-бытовых стоков (ФБС) и может быть применено на базах отстоя подводных лодок с атомными силовыми установками, отработавших эксплуатационный ресурс, требующих безреагентной микробной дезактивации. Установка очистки ФБС включает сборник ФБС, сообщенный с питателем метанола и метатенком из камер кислого, нейтрального, щелочного и метанового брожений, снабженных диспергаторами в виде взаимодействующих через кольцевой канал своими выступами и впадинами ротора и корпуса. Камера щелочного брожения снабжена питателем ввода гидрата окиси аммония и двууглекислого аммония, а камера метанового брожения сообщена с биокультиватором, который снабжен стендом для размещения на нем объекта дезактивации, например атомной силовой установки. Стенд установлен на упругих опорах и снабжен приводом возвратно-поступательных перемещений в дезактивирующей среде. Биокультиватор в верхней части снабжен оросителем, а в нижней - ложным днищем, сообщенным с нагнетателем воздуха. По дезактивирующей среде биокультиватор сообщен с центробежным микрофильтром, а по биомассе микроорганизмов-дезактиваторов - с патрубком входа диспергатора, а патрубок выхода по диспергатору - с оросителем биокультиватора, при этом по избыточной биомассе микроорганизмов-дезактиваторов ЦМФ сообщен с ленточным пресс-фильтром, камерой пиролиза и контейнером сбора твердых радиоактивных отходов. Эффективность работы установки в части дезактивации твердых отходов обеспечивается за счет мутации среди микроорганизмов-дезактиваторов и появления в результате высокопродуктивных популяций. 1 ил.

Изобретение относится к области микробной очистки фекально-бытовых стоков (ФБС) и может быть использовано на базах отстоя подводных лодок с атомными силовыми установками, отработавшими эксплуатационный ресурс, требующих безреагентной микробной дезактивации.

Известна установка очистки, включающая сборник ФБС, сообщенный с метантенком из камер: кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожения, снабженных диспергаторами в виде взаимодействующих через кольцевой канал своими выступами и впадинами ротора и корпуса, причем метантенк по бражке сообщен с биокультиватором /с. 18-19, рис. 2.1, 2.2., У.Э. Виестур, А.М. Кузнецов, В. В. Савенков. Системы ферментации, Рига, "Зинатне", 1986/, в которой не решается техническая задача микробной биологической дезактивации атомных силовых установок подводных лодок, что снижает эффективность ее работы.

Цель изобретения - повышение эффективности работы - достигается тем, что биокультиватор снабжен стендом для установки на него объекта дезактивации, например атомной силовой установки, причем стенд установлен на упругой опоре, снабжен приводом его возвратно-поступательных перемещений, в дезактивирующей среде, причем биокультиватор в верхней части снабжен оросителем, а в нижней - ложным днищем, сообщенным с нагнетателем воздуха, а по дезактивирующей среде биокультиватор сообщен с центробежным микрофильтром /ЦМФ/ и по биомассе микроорганизмов-дезактиваторов - с патрубком входа диспергатора, а патрубок выхода по диспергатору сообщен с оросителем биокультиватора, а по избыточной биомассе микроорганизмов-дезактиваторов ЦМФ сообщен с ленточным пресс-фильтром /ЛПФ/, камерой пиролиза и контейнером сбора твердых радиоактивных отходов /ТРО/ в виде кокса микроорганизмов-дезактиваторов.

Микроорганизмы - дезактиваторы обладают высокой генерационной способностью, каждые 20-30 минут происходит удвоение биомассы, высокими коэффициентами накопления, т.е. концентрация радиоизотопов в их организме в десятки тысяч раз превышает их концентрацию в воде, в которую погружен объект дезактивации, причем до 90% максимума накопления происходит через порядка 100 минут контакта микрофлоры со средой дезактивации. Для обеспечения микрофлоры биогенными элементами питания в воду дезактивации вводят диспергат, содержащий до 45% углерода, до 11% азота, до 5% фосфора, одновременно диспергат содержит ферменты, витамины и другие биостимуляторы. Под воздействием радиационного фона объекта в микрофлоре развиваются мутанты с высокой дезактивационной активностью. Время дезактивации объекта определяют диффузией радиоизотопов из материала объекта. Для ускорения диффузии, объект подвергают встряхиванию и барботированию его поверхности пузырьками воздуха, отводящими микрофлору.

На чертеже схематически показана в продольном разрезе установка очистка ФБС и дезактивации объекта, включающая сборник 1 ФБС, сообщенный с питателем 2 метанола /CH₃OH/ и метантенком 3 из камер: 4 - кислого, 5 - нейтрального, 6 - щелочного, 7 - метанового брожения, снабженных диспергаторами 8 в виде взаимодействующих через кольцевой канал 9 своими выступами 10 и впадинами 11 ротора 12 и корпуса 12а, причем камера 6 щелочного брожения снабжена питателем 13 ввода гидрата окиси аммония /NH₄/OH и двууглекислого аммония /NH₄/HCO₃, причем камера 7 метанового брожения метантенка 3 по бражке сообщена с биокультиватором 14, снабженного стендом 15 для установки на него объекта 16 дезактивации, например, атомной силовой установки, причем стенд 15 установлен на упругих опорах 17, снабжен приводом 18 его возвратно-поступательных перемещений в дезактивирующей среде 19, причем биокультиватор 14 в верхней части снабжен оросителем 20 и в нижней - ложным днищем 21, сообщенным с нагнетателем 22 воздуха, а по дезактивирующей среде 19 биокультиватор 14 сообщен с ЦМФ 23 и по биомассе микроорганизмов-дезактиваторов с патрубком 24 входа диспергатора 25, а патрубок 26 выхода по диспергатору сообщен с оросителем 20 биокультиватора 14, а по избыточной биомассе микроорганизмов-дезактиваторов ЦМФ 23 сообщен с ЛПФ 27, камерой пиролиза 28 и контейнером 29 сбора ТРО, горелкой 30.

Установка очистки ФБС и дезактивации атомной силовой установки работает следующим образом.

ФБС база отстоя подводных лодок, с выработавшими эксплуатационный ресурс атомными силовыми установками поступают в сборник 1. Для обогащения ФБС углеродом из питателя 2 вводят метанол. ФБС последовательно сбраживают в камерах 4-7 метантенка 3. Для повышения щелочности бражки в камеру 6 вводят гидрат окиси аммония и углекислый аммоний. В камере 7 происходит ферментное разложение воды и образующийся водород восстанавливает диоксид углерода до метана, в результате ферментолиза масса метана на 20-30% превышает по весу массу распада беззольной органики ФБС. Процесс сбраживания протекает при температуре 53^oC, причем колебания температуры не должны превышать одного градуса в сутки. Температурное статирование осуществляется включением и отключением диспергаторов 8, в которых в кольцевом канале 9 происходит пульсация напоров: скоростной переходит в статический и наоборот. Выступы 10 и впадины 11 измельчают взвеси и парогазовые оболочки на их поверхности, устраняя до минимума процесс флотации. Бражка из метантенка 3 поступает в биокультиватор 14, в котором наращивают биомассу аэробов, сорбирующих радиоизотопы с поверхности объекта дезактивации, например, атомной силовой установки, причем лимитирующим процессом является диффузия радиоизотопов из внутренних слоев материала к поверхности. За счет мутации среди аэробов возникают продуктивные по накоплению популяции. Процессу дезактивации способствует ввод в ороситель 20 диспергата из диспергатора 25. Диспергат содержит до 45% углерода, до 11% азота до 5% фосфора, а также ферменты, витамины, микроэлементы, биостимуляторы. Биомассу аэробов отделяют на нежесткой фильтровальной перегородке, находящейся под напряжением электротока, в ЦМФ 23. Избыточную биомассу аэробов отжимают на ЛПФ, сушат и подвергают пиролизу при температуре 800-900^oС в камере 28. Образующийся кокс является ТРО и контейнером 29 направляется на остекловывание и на захоронение.

Установка может быть использована для очистки ФБС и дезактивации выработавшего ресурс оборудования АЭС, для вывода из эксплуатации научно-исследовательских атомных реакторов, для дезактивации оборудования, участвующего в ликвидации аварии на ЧАЭС в Борщаговке, на заводах регенерации твэлов.

Формула изобретения

Установка очистки фекально-бытовых стоков и дезактивации, включающая сборник фекально-бытовых стоков, сообщенный с питателем метанола и метантенком из камер кислого, нейтрального, щелочного, метанового брожений, снабженных диспергаторами в виде взаимодействующих через кольцевой канал своими выступами и впадинами ротора и корпуса, причем камера щелочного брожения снабжена питателем ввода гидрата окиси аммония и двууглекислого аммония, а камера метанового брожения сообщена с биокультиватором, отличающаяся тем, что биокультиватор снабжен стендом для размещения на нем объекта дезактивации, например атомной силовой установки, причем стенд установлен на упругих опорах, снабжен приводом его возвратно-поступательных перемещений в дезактивирующей среде, при этом биокультиватор в верхней части снабжен оросителем, а в нижней - ложным днищем, сообщенным с нагнетателем воздуха, а по дезактивирующей среде биокультиватор сообщен с центробежным микрофильтром и по биомассе микроорганизмов-дезактиваторов с патрубком входа диспергатора, при этом патрубок выхода по диспергату сообщен с оросителем биокультиватора, а по избыточной биомассе микроорганизмов-дезактиваторов центробежным микрофильтром сообщен с ленточным пресс-фильтром, камерой пиролиза и контейнером сбора твердых радиоактивных отходов.

РИСУНКИ

Рисунок 1