Устройство для очистки сточных вод и питьевой воды от радионуклидов и вредных химических элементов



Устройство для очистки сточных вод и питьевой воды от радионуклидов и вредных химических элементов
Устройство для очистки сточных вод и питьевой воды от радионуклидов и вредных химических элементов

 


Владельцы патента RU 2494969:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" (RU)

Изобретение относится к очистке сточных вод и питьевой воды от радионуклидов и вредных химических элементов и может использоваться для очистки жидких радиоактивных отходов атомных электростанций (АЭС), дезактивации грунтовых вод и водоемов питьевой воды, очистке технологических растворов и сточных вод промышленных предприятий, а также в системах водоочистных станций и водоподготовки. Устройство для очистки сточных вод и питьевой воды от радионуклидов и вредных химических элементов содержит каркас, в котором последовательно расположены друг за другом цилиндрические блоки с фильтрующим и сорбирующим материалами, соединенные патрубками, подводящий и отводящий штуцеры. Для регенерации фильтрующего и сорбирующего материалов ультразвуком блоки установлены коаксиально внутри цилиндрических магнитострикционных преобразователей, которые с одной стороны подключены к генераторам ультразвуковых колебаний, поступающих на блок с фильтрующим материалом в виде кварцевого песка с частотой 18-20 кГц, на блок с сорбирующим материалом в виде гранул глауконита с частотой 27-30 кГц, а с другой стороны магнитострикционные преобразователи соединены через волноводы с излучателями, выполненными в виде цилиндров и коаксиально размещенными внутри блоков. Технический результат - увеличение сроков работы устройства, повышение степени очистки от радионуклидов и вредных химических элементов. 2 ил.

 

Изобретение относится к области очистки жидких радиоактивных сточных вод атомных электростанций (АЭС), дезактивации грунтовых вод и водоемов питьевой воды, очистки технологических растворов и сточных вод промышленных предприятий, а также очистки воды в системах водоочистных станций и водоподготовки.

Известен способ очистки технологических и природных вод от радионуклидов, заключающийся в адсорбции из очищаемого раствора примесных ионов сорбентом. Для реализации способа используется устройство, содержащее блок сорбента, коаксиально установленные электроды с токоподводами, внутренний электрод которых является анодом, а наружный катодом и одновременно корпусом. (RU 2099803 C1, МПК G21F 9/12, опубл. 20.12.1997 г.). Однако данное устройство не обеспечивает достаточной степени очистки сточных вод и питьевой воды от радионуклидов и вредных химических элементов.

Наиболее близким аналогом изобретения, взятым в качестве прототипа, является устройство для очистки питьевой воды от радионуклидов и вредных химических элементов (RU 2088300 C1, МПК6 B01D 24/10, C02F 1/18, опубл. 27.08.1997 г.), содержащее каркас, последовательно расположенные друг над другом блоки, заполненные фильтрующим и сорбирующим материалами, соединенными между собой патрубками, подводящий и отводящий штуцеры.

Так как блоки, заполненные фильтрующим и сорбирующим материалами в течение работы подвергаются засорению, то это существенно снижает степень очистки сточных вод и питьевой воды от радионуклидов и вредных химических элементов.

Задачей заявляемого устройства является увеличение сроков работы блоков, заполненных фильтрующим и сорбирующим материалами, повышение степени очистки сточных вод и питьевой воды от радионуклидов и вредных химических элементов, повышение производительности очистных сооружений.

Технический результат достигается благодаря тому, что в устройстве для очистки сточных вод и питьевой воды от радионуклидов и вредных химических элементов содержащем каркас, в котором последовательно расположены друг за другом цилиндрические блоки с фильтрующим и сорбирующим материалами, соединенные патрубками, подводящий и отводящий штуцеры, в отличие от прототипа для регенерации фильтрующего и сорбирующего материалов ультразвуком блоки установлены коаксиально внутри цилиндрических магнитострикционных преобразователей, которые с одной стороны подключены к генераторам ультразвуковых колебаний, поступающих на блок с фильтрующим материалом в виде кварцевого песка с частотой 18-20 кГц, на блок с сорбирующим материалом в виде гранул глауконита частотой 27-30 кГц, а с другой стороны соединены через волноводы с излучателями, выполненными в виде цилиндров и коаксиально размещенными внутри блоков.

В заявляемом изобретении в процессе очистки сточных вод и питьевой воды от механических взвесей и загрязнений, радионуклидов и вредных химических элементов поверхность фильтрующего материала, в качестве которого используется частицы кварцевого песка подвергается засорению. Поверхность сорбирующего материала, в качестве которого используются гранулы глауконита цилиндрической формы диаметром 2 мм и длиной 10 мм также подвергается засорению. При температуре 20°C плотность кварцевого песка составляет 2,65 мг/м3, а плотность глауконита - 1,8 мг/м3. Плотность кварцевого песка и глауконита различаются друг от друга, поэтому для их регенерации в заявляемом устройстве используются ультразвуковые колебания различной частоты.

Для регенерации поверхности фильтрующего материала (частиц кварцевого песка) на него воздействуют ультразвуковыми колебаниями частотой 18-20 кГц (интенсивность 35-40 мкм), а для регенерации сорбирующего материала, в качестве которого используются гранулы глауконита цилиндрической формы диаметром 2 мм и длиной 10 мм, на него воздействуют ультразвуковыми колебаниями с частотой 27-30 кГц (интенсивность 35-40 мкм).

При использовании ультразвуковых колебаний частотой больше, чем 18-20 кГц эффективность регенерации фильтрующего материала (кварцевый песок) и очистки сточных вод от твердых частиц снижается до 10%. Аналогично, при использовании ультразвуковых колебаний частотой меньше, чем 18-20 кГц, эффективность регенерации и очистки сточных вод снижается до 10%. Таким образом, эффективным является диапазон ультразвуковых колебаний 18-20 кГц.

При использовании ультразвуковых колебаний частотой больше и меньше чем 27-30 кГц, эффективность регенерации сорбирующего материала (глауконит) и очистки сточных вод снижается до 20%. Таким образом, эффективным является диапазон ультразвуковых колебаний 27-30 кГц.

В качестве генератора ультразвуковых колебаний используется генератор УЗГ-1-22, а в качестве магнистрикционного преобразователя - ПМС - 6-22, имеющего интенсивность колебаний 1,5 Вт/мм2.

В результате воздействия ультразвуковых колебаний на фильтрующий материал (частицы кварцевого песка) и сорбирующий материал (гранулы глауконита) происходит непрерывное обновление диффузного пограничного слоя их поверхности, что исключает их зарастание взвешенными частицами загрязнений и способствует непрерывному обновлению их поверхности (регенерации).

Глауконит обладает высокими абсорбционными и катионообменными свойствами. Сорбционная емкость глауконита изменяется в пределах 13-60%, пористость 20-25%. Глауконит эффективно поглощает долгоживущие радионуклиды: цезия (CS 137), стронция (Sr 90, урана, бария, а также фосфорорганические и фторорганические соединения. При использовании в качестве сорбента глауконита содержание тяжелых металлов в водных растворах снижается: для свинца - до 99%, для марганца - 95%, для ртути - до 64%, для кобальта - до 97%, для кадмия - до 96%, для хрома - до 92%, для железа - до 99%, никеля - до 90%.

В результате проведенного по патентной и научно-технической литературе поиска не были выявлены технические решения, обладающие аналогичной совокупностью существенных признаков и дающие такой же положительный результат, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

На фиг.1 изображена схема устройства, на фиг.2 - разрез А-А.

Устройство содержит каркас 1 с последовательно расположенными друг за другом фильтрующим 2 сорбирующим 3 блоками, соединенными между собой патрубками 4, подводящий 5 и отводящий 6 штуцеры. Цилиндрический магнитострикционный преобразователь 7 блока 2 с фильтрующим материалом с одной стороны подключен к генератору ультразвуковых колебаний 10, а с другой стороны соединен через волновод 8 с излучателем 9.

Цилиндрический магнитострикционный преобразователь 11 блока 3 с сорбирующим материалом, с одной стороны подключен к генератору ультразвуковых колебаний 14, а с другой стороны соединен через волновод 12 с излучателем 13.

Устройство работает следующим образом.

Сточные или питьевые воды, содержащие механические взвеси и примеси, а также радионуклиды и вредные химические элементы через входной подводящий штуцер 5 поступают в фильтрующий блок 2, заполненный частицами кварцевого песка. В блоке 2 происходит фильтрование стоков или воды от механических взвесей и примесей и, одновременно, засорение фильтрующего материала.

Включается ультразвуковой генератор 10, который через магнитострикционного преобразователь 7 и волноводы 8, передает колебания на излучатель 9. Далее очищенные от механических взвесей и примесей воды через штуцер 4 перетекают в сорбирующий блок 3, где происходит сорбирование изотопов радионуклидов и соединений вредных химических элементов гранулами глауконита и, одновременно, засорение сорбирующего материала.

Включается ультразвуковой генератор 14, который через магнитострикционный преобразователь 11 и волновод 12, передает колебания на излучатель 13. При этом вода очищается от изотопов радионуклидов и соединений вредных химических элементов, а диффузный пограничный слой сорбирующего материала регенерируется.

При воздействии ультразвуковых колебаний с частотой 18-20 кГц на фильтрующий материал блока 2 происходит его регенерация, а при воздействии ультразвуковых колебаний с частотой 27-30 кГц на сорбирующий материал блока 3 также происходит его регенерация.

Очищенная от механических взвесей и примесей в блоке 2, а также изотопов радионуклидов и соединений вредных химических элементов в блоке 3, вода выводится из сорбирующего блока 3 через штуцер 6, закрепленный в корпусе 1.

Эксплуатация устройства для очистки сточных вод от изотопов радионуклидов и вредных химических элементов, позволяет достичь следующую степень очистки: для цезия (CS 137) - до 96%, для стронция (Sr 90) - до 99%, для кобальта - до 97%, для кадмия - до 96%, для хрома - до 92%, для железа - до 99%, для никеля - до 90%, а очищение фильтрующего и сорбирующего материалов с помощью ультразвука исключает их зарастание взвешенными частицами засорений и продлевает срок их эксплуатации.

Учитывая высокую селективность используемого сорбента в виде гранул глауконита, устройство может быть использовано также при водоподготовке питьевых вод, а также для обработки вод в пищевой промышленности.

Устройство для очистки сточных вод и питьевой воды от радионуклидов и вредных химических элементов, содержащее каркас, в котором последовательно расположены друг за другом цилиндрические блоки с фильтрующим и сорбирующим материалами, соединенные патрубками, подводящий и отводящий штуцеры, отличающееся тем, что для регенерации фильтрующего и сорбирующего материалов ультразвуком блоки установлены коаксиально внутри цилиндрических магнитострикционных преобразователей, которые с одной стороны подключены к генераторам ультразвуковых колебаний, поступающих на блок с фильтрующим материалом в виде кварцевого песка с частотой 18-20 кГц, на блок с сорбирующим материалом в виде гранул глауконита с частотой 27-30 кГц, а с другой стороны магнитострикционные преобразователи соединены через волноводы с излучателями, выполненными в виде цилиндров и коаксиально размещенными внутри блоков.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оборудованию для очистки природных и сточных вод и может применяться для очистки от органических и неорганических загрязнений на предприятиях водоочистки питьевых вод, коммунального хозяйства и ТЭЦ.

Изобретение относится к электролитической кислотной воде для использования в фармацевтических и косметических применениях, которая имеет ширину пика на половине высоты в ЯМР спектре с использованием изотопа 17O от около 45 до менее 51 Гц, окислительно-восстановительный потенциал от +900 до +1250 мВ и pH от 0,5 до 5,0.

Изобретение может быть использовано, в частности, в газонефтяной промышленности, теплоэнергетике и предназначено для электромагнитной обработки жидкостей в аппаратах с теплопередающими поверхностями.
Изобретение относится к способу микробиологического регулирования, представляющего собой физический способ тонкой фильтрации, который удаляет питательные вещества, бактерии и суспендированные твердые вещества из охлаждающих систем с рециркуляцией.

Изобретение относится к технологиям выделения из воды ионов металлов с использованием реагентной обработки воды и флотационного извлечения продуктов обработки и может быть использовано при очистке сточных вод различной природы.

Изобретение относится к системам очистки сточных вод. Система очистки сточных вод содержит жироуловитель, пневмофлотатор, электрохимический модуль очистки, сорбционный фильтр и биореактор.

Изобретение может быть использовано в химической и гидрометаллургической промышленности. Способ выделения железа из кислого водного раствора, содержащего ионы двухвалентного железа, включает подачу кислого водного раствора в реактор с псевдоожиженным слоем (2) с объемной скоростью потока, достаточной для эффективного псевдоожижения и перемешивания.

Изобретение относится к конструкциям устройств электролиза и может быть использовано для обеззараживания природных и сточных вод в хозяйственно-питьевом водоснабжении; для дезинфекции оборудования, помещений и сооружений в отраслях пищевой промышленности, в медико-санитарных учреждениях, предприятиях общественного питания, санаториях и домах отдыха, детских учреждениях, плавательных бассейнах, для отбеливания; для предотвращения биообрастания в системах водяного обогрева и охлаждения.

Блок управления (1,1а) для водоумягчающего устройства (2) включает основные подводящие линии для исходной и для смешанной воды (4), (7) датчик для определения жесткости исходной или смешанной воды, вторичные отводящую и подводящую лини (5), (6), байпасный трубопровод (9), автоматически регулируемое смешивающее устройство для смешения потока смешанной воды из первого частичного потока вторичной подводящей линии (6) и второго частичного потока байпасного трубопровода (9) и электронное управляющее устройство (11, 11a).

Изобретение относится к производству питьевой воды в емкостях. Способ получения Байкальской питьевой воды включает забор воды 1 из озера Байкал из слоя глубинных вод, имеющего верхнюю Zв и нижнюю Zн границы водозабора, ее обработку 3, стерилизацию 4, розлив 6 в емкость и укупорку 7.

Изобретение относится к усовершенствованному способу очистки алкиловых эфиров метакриловой кислоты от муравьиной кислоты, и/или метакриловой кислоты, и/или серной кислоты, согласно которому, по меньшей мере, часть муравьиной кислоты, и/или метакриловой кислоты, и/или серной кислоты адсорбируют очищающим твердым веществом, содержащим, по меньшей мере, 10% мас., в расчете на очищающее твердое вещество, кремний-кислородного соединения, с получением сверхчистого алкилового эфира метакриловой кислоты.
Изобретение относится к области обезвреживания отходов. .

Изобретение относится к способам очистки жидкостей, а именно очистки от нежелательных примесей смесей воды и этилового спирта, и может быть использовано в медицине, пищевой промышленности.

Изобретение относится к агентам десульфуризации и их использованию. .

Изобретение относится к усовершенствованному способу фторирования, в котором осуществляют контактирование потока фторируемого органического соединения с потоком элементного фтора с образованием HF или другого водородсодержащего соединения в качестве побочного продукта, где потоки исходных реагентов попадают в реакционную зону реактора фторирования, которая заполнена стехиометрическим избытком фторид-адсорбирующей композиции по отношению к мольным количествам фторируемого органического соединения и элементного фтора.
Изобретение относится к сорбционным технологиям и может быть использовано для восстановления свойств углеродных сорбентов и их повторного использования в производстве.

Изобретение относится к удалению радиоактивного изотопа фтора из твердой фазы. .
Изобретение относится к способу регенерации активированного угля (АУ), насыщенного органическими веществами. .

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для реактивации отработанных активных углей без их выемки с целью их дальнейшего применения в системах водоочистки. Фильтр для очистки воды на основе активированного угля включает корпус 4 с патрубками для подвода очищаемой 1 и отвода очищенной воды 2, а также с патрубками для обратной промывки фильтра 6 и блоки управления подачей воды в режиме очистки и обратной промывки. Внутри стенок корпуса размещен индуктор 9, выполненный в виде катушки индуктивности, соединенной с генератором 10 токов высокой частоты, причем наружная поверхность корпуса выполнена теплоизоляционной. Способ регенерации фильтра включает бесконтактное нагревание активированного угля в высокочастотном электромагнитном поле. Изобретение позволяет проводить восстановление сорбционной способности активированного угля без его выемки и повторной загрузки, что сокращает трудоемкость его обслуживания и стоимость очистки воды за счет автоматизации процессов контроля и управления работой фильтра и уменьшения в 6-8 раз потребности в активированном угле. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх