Спосіб очищення водного розчину, що містить водорозчинний полімер і радіоактивний матеріал

1. Спосіб очищення водного розчину, що містить водорозчинний полімер і радіоактивний матеріал, який полягає в тому, що нагрівають водний розчин до температури щонайменше 82,2°С (180°F), вводять щонайменше один окисник у водний розчин і витримують водний розчин при температурі реакції щонайменше 82,2°С (180°F) протягом періоду часу, достатнього для взаємодії, деструкції або руйнування щонайменше частини полімеру з одержанням щонайменше одного продукту деструкції і видаляють щонайменше частину радіоактивного матеріалу з водного розчину. 2. Спосіб за п. 1, в якому водний розчин нагрівають до температури реакції в інтервалі від приблизно 82,2°С (180°F) до приблизно 121,1°С (250°F). 3. Спосіб за п. 1, в якому водний розчин нагрівають до температури реакції в інтервалі від приблизно 104,4°С (220°F) до приблизно 121,1°С (250°F). 4. Спосіб за п. 1, в якому водний розчин нагрівають у пристрої під тиском до температури в інтервалі від приблизно 100°С (212°F) до приблизно 121,1°С (250°F). 5. Спосіб за п. 1, в якому щонайменше один окисник містить перекис водню. 6. Спосіб за п. 5, в якому перекис водню присутній у водному розчині в кількості в інтервалі від 0,05 до 20 % об. 2 (19) 1 3 74806 4 21. Спосіб за п. 1, за яким додатково визначають спецодяг, швейні вироби, білизну, шпалерні матеконцентрацію водорозчинного полімеру у водному ріали, рушники, тампони, пластикові мішки, ганчіррозчині. ки, марлю, носові хустинки, посуд, швабри або їх 22. Спосіб за п. 1, за яким додатково здійснюють комбінацію. стадію нейтралізації рН водного розчину. 33. Спосіб за п. 1, в якому водорозчинний полімер 23. Спосіб за п. 22, в якому стадія нейтралізації рН і радіоактивний матеріал разом утворюють радіоавключає введення гідроксиду натрію у водний розктивнo забруднені відходи, причому об'єм радіоакчин. тивнo забруднених відходів зменшується більш 24. Спосіб за п. 22, в якому стадія нейтралізації ніж у 1000 разів. включає введення ефективної кількості щонайме34. Спосіб за п. 1, в якому водний розчин витринше одного лужного реагенту з одержанням водмують при температурі реакції щонайменше ного розчину, що має рН в інтервалі від приблизно 82,2°С (180°F) протягом періоду часу не менше 30 6,0 до приблизно 10,0. хв. 25. Спосіб за п. 1, за яким додатково здійснюють 35. Спосіб за п. 1, за яким додатково здійснюють стадію визначення зниження рН водного розчину. стадію фільтрації водного розчину з видаленням 26. Спосіб за п. 25, в якому зниження рН водного нерозчиненого матеріалу з водного розчину. розчину нижче щонайменше 6,0, свідчить про пов36. Спосіб за будь-яким з пп. 1-35, в якому водону деструкцію водорозчинного полімеру. розчинний полімер містить полівініловий спирт, 27. Спосіб за п. 1, в якому підтвердження фактичполіакрилат натрію, полімер малеїнової кислоти, ного завершення окислення водорозчинного поліполіакрилат амонію або їх комбінацію. меру виконують колориметричним аналізом. 37. Спосіб за будь-яким з пп. 1-35, в якому водо28. Спосіб за п. 1, за яким додатково здійснюють розчинним полімером є полівініловий спирт. стадію біорозкладу щонайменше частини щонай38. Спосіб за п. 37, в якому водний розчин містить менше одного продукту деструкції. від 0,5 до 30 % об. полівінілового спирту. 29. Спосіб за п. 1, в якому щонайменше один про39. Спосіб очищення водного розчину, що містить дукт деструкції містить щонайменше одну органічводорозчинний полівініловий спирт і радіоактивну кислоту, і який додатково включає стадію щоний матеріал, який полягає в тому, що нагрівають найменше, часткового зменшення кількості водний розчин до температури щонайменше щонайменше однієї органічної кислоти введенням 82,2°С (180°F), вводять щонайменше один окисник аеробних, гетеротрофних бактерій у водний розв водний розчин, витримують водний розчин при чин. температурі реакції щонайменше 82,2°С (180°F) 30. Спосіб за п. 1, за яким додатково вводять водпротягом періоду часу, достатнього для взаємодії, ний розчин в псевдозріджений шар активованого деструкції або руйнування щонайменше частини вугілля. водорозчинного полівінілового спирту з одержан31. Спосіб за п. 1, в якому полімер походить від ням щонайменше одного продукту деструкції та одного або більше виробів, виконаних із волокон, фільтрують водний розчин з видаленням щонайнетканих тканин, тканих тканин, полімерних плівок, менше частини радіоактивного матеріалу з водноформованих виробів або їх комбінації. го розчину. 32. Спосіб за п. 31, в якому один або більше виробів являють собою предмети одягу, захисний Дана заявка має пріоритет по заявках, що одночасно розглядаються на патент США реєстр. №09/515982 від 25 лютого 2000р. і заявки на патент США реєстр. №60/166680 від 19 листопада 1999р. Повний текст опису кожної вищезгаданої заявки включений сюди шляхом посилання. Даний винахід відноситься в загальному випадку до способу і пристрою для очищення скидових потоків, що містять водорозчинні полімерні матеріали. Зокрема, винахід містить спосіб і пристрій, які комбінують генерування вільних радикалів, окислення і мікробіологічне руйнування для забезпечення солюбілізації, стерилізації і постійної деструкції водорозчинних полімерних матеріалів, достатнього для полегшення утилізації потоку рідини. У двадцятому сторіччі ряд екологічних катастроф привів до розширених глобальних пізнань по екологічній тематиці. Міжнародні угоди, акти конгресів і урядові розпорядження в результаті дали ряд правил, регулюючих всі аспекти по екології, здоров'ю і техніці безпеки у виробничих приміщеннях. Зокрема, утилізація промислових відходів суворо регулюється. Загальнонаціональне поховання відходів закрите, і промисловість форсує поворот до використання таких альтернатив, як консервація, регенерування, змішування з паливом, закачування в глибокі свердловини і спалення. В останні роки зусилля в області промислового очищення стічних вод включають різні способи окислення-відновлення, включаючи фотоліз, що виконується при введенні окислювачів, таких як перекис водню або реактив Фентона, з подальшим опроміненням ультрафіолетовим випромінюванням. Дивись Bolton et al., "Homogeneous Photodegradation of Contaminated Water on Introduction" rewiew paper, CRC Press, Boca Raton, FL (1993). Однак, Bolton et al. не описують переробку матеріалів на основі полівінілового спирту окисленням з використанням перекису 5 74806 6 водню з подальшим опроміненням за будь-яким наного з ПВС плівки, тканини або волокон, у вемеханізмом. ликий промивальний чан з гарячою водою, в якоМедична промисловість виробляє мільйони му матеріал солюбілізується і потім скидається в фунтів відходів кожний рік. Значна частина відхоколектори системи каналізації або резервуарні дів відноситься до використання матеріалів одстанції для додаткового очищення інших забрудноразового користування, таких як індивідуальнень. ний захисний одяг, обладнання і приналежності, Патент США 5181967, виданий Honeycutt, ронеобхідні для догляду за хворим, які стають зазглядає спосіб утилізації приналежностей після брудненими переносними з кров'ю хвороботворвикористання. Обладнання передбачаються у ними мікробами і є небезпечними для повторного вигляді литтєвих, формованих або екструдованих використання. Для запобігання поширенню завиробів, які є водорозчинними тільки при темпехворювання є обов'язковим і вимагається згідно ратурі вище за 37°С. Після використання принаіз законом, щоб вказані матеріали були викинені і лежності обробляються у воді при температурі, повторно не використовувалися. достатній для фактичного розчинення їх у воді, і Ядерна промисловість також виробляє мільрозчинені вироби зазнають утилізації в колекторі. йони фунтів відходів щорічно. У ядерній промисПатент США 5650219, виданий Honeycutt, роловості значна частина відходів відноситься до зглядає спосіб утилізації індивідуального захисвикористання матеріалів одноразового користуного одягу і інших використаних виробів, формовання, таких як індивідуальний захисний одяг, ваних з термопластичного полімерного волокна з мішки, головки швабр, ганчірки і інші приналежполівінілового спирту, причому волокно є водоності, які стають забрудненими радіоактивним розчинним тільки при температурі вище приблизматеріалом і є небезпечними і непридатними для не 37°С і, переважно, вище за 50°С. Після викоповторного використання. Практика утилізації і ристання тканина обробляється у воді при поховання відходів ядерної промисловості є витемпературі, достатній для фактичного розчисоко регламентованою, і простір поховання ядернення тканини у воді, і розчинена тканина зазнає них відходів є обмеженим. утилізації. Інші галузі промисловості також виробляють У доповнення до розробки ПВС недавно були скидові потоки з подібними характеристиками. У розроблені інші водорозчинні полімерні продукти. пошуках альтернатив похованню і спаленню були Вказані матеріали мають фізичні властивості і розроблені продукти, які є водорозчинними. Вкахарактеристики, дуже близькі до характеристик зані продукти представляють відповідну і еконоПВС. Подібно ПВС вказані матеріали можуть бумічно ефективну альтернативу традиційним зати використані для виготовлення одноразового собам утилізації відходів. індивідуального спорядження, такого як одяг, Найбільш легко доступним водорозчинним предмети одягу, білизна, простирадла, рушники, полімером є полівініловий спирт (PVA)(ПBC). тампони, марля, приналежності, ганчірки, швабри ПВС продукт є жорстким білуватим полімером, і інші вироби, що використовуються. який може бути формований в міцні плівки, труби Визначним недоліком існуючої практики утиі волокна, які є високо стійкими до вуглеводневих лізації ПВС є те, що ПВС-матеріал не залишаєтьрозфакторів. ПВС є за своєю природою водорозся в розчині, як в свій час вважалося. Навпаки, чинним. Він може бути зроблений нерозчинним введення повітря або кисню, присутнього в турпри використанні зшиваючих агентів. ПВС звибулентному потоку рідини, ініціює повторне зачайно використовується у вигляді білого тканого твердження ПВС-матеріалу. ПВС-матеріал висаматеріалу для одержання одноразового індивідуджується з розчину у вигляді затверділої ального засобу, такого як одяг, спорядження, речовини гелеподібного типу. Гелеподібна речобілизна, простирадла, рушники, тампони, марля, вина дегідратується з утворенням нерозчинних обладнання, ганчірки, швабри і інші вироби, що пластикових пробок, які агрегуються в трубах і використовуються. Вказані вироби одержують з дренажних системах в безпосередній близькості нетканих, тканих, трикотажних або іншим спосодо місця, де скидаються розчини. У результаті бом формованих плівок або тканин і їх комбінапроводяться витратні відновні роботи, і буде вицій, з тканин і волокон з термопластичного полімагатися ремонт пошкоджених трубопроводів, меру полівінілового спирту, які є каналізаційних ліній, ровів і інших засобів трансводорозчинними. портування. Крім того, відомо, наскільки багато Патент США 5208104, виданий Ueda et al., осаджений ПВС-матеріал, доставлений для санірозглядає водорозчинне волокно з полівінілового тарної обробки, полегшує поховання в масштабі спирту, що має температуру водорозчинності всієї країни. Явище повторного затвердження 100°С або нижче, і спосіб одержання волокна. завдає катастрофічного удару по багатьох галуЗначущість одноразового обладнання і однозях промисловості, які засновані на використанні разових товарів, виготовленого з ПВС, залежить водорозчинних ПВС-продуктів, а також по поставід здатності користувача безпечно, постійно чальниках ПВС-матеріалу. Проблема є результаекономічно утилізувати матеріал. Після впроватом того, що існуюча практика солюбілізації ПВС дження ПВС матеріалів в промисловості існувала для утилізації полягає в солюбілізації твердого думка, що водорозчинний ПВС може бути просто матеріалу без руйнування лежачої в основі струсолюбілізований в гарячій воді і скинений в колектури цього твердого матеріалу. Усунення вибору ктори системи каналізації. У результаті історична життєздатного очищення примушує численні гапрактика полягає у вміщенні одягу, приналежнослузі промисловості покладатися на альтернативи тей і інших аксесуарів одягу і обладнання, вико 7 74806 8 поховання і спалення відходів. В результаті стводосліджень. Короткий зміст виглядає обмеженим рюються невідкладні і шкідливі екологічні умови. в об'ємі, адресуючись тільки до перетворення Іншим недоліком існуючої практики утилізації розчину ПВС в прості органічні сполуки. Спосіб, ПВС є неспроможність існуючого способу повної запропонований в статті Oji (фотоліз перекису стерилізації і руйнування всіх небезпечних переводню з генеруванням гідроксильних радикалів), носних з кров'ю хвороботворних мікробів, що відрізняється значно в деталях і застосуванні від приводить до можливості перехресної інфекції і розглянутого тут. Довжини хвиль ультрафіолетовиділення хвороботворних мікробів в колекторну вого випромінювання, передбачені для викориссистему. Це має місце внаслідок розробок матетання у вказаній статті, дають таку високу залишріалів, які дозволяють проводити солюбілізацію кову концентрацію перекису водню, що робить ПВС при температурах нижче за температури, неминучою стадію обробки ультразвуком способу необхідних для руйнування всіх біологічних агендля зниження її концентрації до скидання обробтів, і відсутність стадії способу повторної стериліленого розчину. 48-а сторінка доповіді дає деяке зації. попереднє дослідження, що стосується колб, і Іншим недоліком існуючої практики утилізації вимогу подальшої розробки і випробувань проПВС є неспроможність існуючого способу знимислового розчину. ження об'єму радіоактивного матеріалу в забрудГоловною перевагою даного винаходу є те, неному обробленому потоку ПВС. У ядерній прощо він передбачає спосіб і пристрій для очищенмисловості ПВС-матеріал часто забруднюється ня твердих відходів, що містять водорозчинний небезпечним радіоактивним матеріалом. Витримполімерний матеріал, які виключають подальше ка у воді при температурі, достатній для солюбівниз по потоку осадження полімерного матеріалу лізації ПВС-матеріалу, не є достатньою для очиз скидового потоку рідини. Іншою перевагою дащення водного скидового потоку ПВС, щоб ного винаходу є те, що він передбачає спосіб і забезпечити екологічно безпечне або легально пристрій для очищення твердих відходів, що місвідповідне скидання в станції резервуарів або тять водорозчинний полімерний матеріал, які колектори системи каналізації. здатні зруйнувати полімерний матеріал в продукТому бажано розробити, спосіб і пристрій для ти незалежно від того, чи є вони розчинними в очищення твердих відходів, що містять ПВС або гарячій або в холодній воді. інші водорозчинні полімерні матеріали, які виСпосіб даного винаходу може бути викорисключають подальше нижче по потоку осадження таний з такими полімерами, як ПВС, поліакрилат полімерного матеріалу із скидового потоку рідинатрію, полімер малеїнової кислоти або поліакни. Крім того, бажано розробити пристрій для рилат амонію. Встановлено, що даний винахід є очищення твердих відходів, що містять водорозособливо ефективним в очищенні водних розчичинний полімерний матеріал, який руйнує або нів, що містять ПВС. Вказаний спосіб був підданейтралізує небезпечні переносні з кров'ю хвороний промисловим випробуванням зі спеціальним ботворні мікроби. Крім того, бажано розробити акцентом на одержані характеристики, поліпшені пристрій для очищення твердих відходів, що міспри використанні і максимальному видаленні датять водорозчинний полімерний матеріал, який ного матеріалу, включаючи: знижує об'єм радіоактивного забруднення в ски- солюбілізацію ПЗС і видалення нерозчинних довому потоку рідини таким чином, що скидовий несумісних матеріалів; потік є відповідним для повторної обробки зали- ефектне/економічне ефективне перетвошкового радіоактивного забруднення, скидання, рення розчину ПВС в прості органічні кислоти; повторного використання або рециклювання. - видалення солюбілізованого радіоактивного Крім того, бажано розробити пристрій для очиматеріалу; щення твердих відходів, що містять водорозчин- регулювання, при необхідності, pH розчину; ний полімерний матеріал, який дає в результаті і скидовий потік, який відповідає або перевершує - біохімічне окислення залишкового сумарнорегламентуючі обмеження для скидання в колекго органічного вуглецю. тори системи каналізації. Заявниками встановлений оптимальний інтеНедавно дослідження іншої групи вчених, не рвал концентрації ПВС 0,5-1,0% мас, при темпепов'язаних із заявниками, привело до початковоратурі навколишнього середовища для ефективго пошуку очищення розчинів, що містять полівіного поводження з розчином в процесі ранніх ніловий спирт, по різних варіантах, включаючи стадій фази фотохімічного очищення. Концентвикористання ультрафіолетового випромінюванрації до 30% мас, можуть бути очищені. Хоч при ня і перекису водню. Замітка Lawrence Oji, більш високих концентраціях ПВС температурний "Oxidative Mineralization and Characterization of інтервал, переважно, збільшується до між прибPolyvinyl Alcohol for Compatibility With Tank Farm лизно 180°F (82,2°C) і приблизно 230°F (110°С). Processing Chemistry", Extended Abstract of Report Промислові випробування заявників показа№RP-99-00524, Rev. 0, записка і подальша повна ли, що у всебічній програмі випробувань ПВС доповідь під тією ж назвою від 30 червня 1999р, ефективність і збереження пристрою в поєднанні обидва не є рівнем техніки по відношенню до з надзвичайно високим вмістом органічних споданого винаходу. Реферат Oji представляє королук, що походить від високих початкових конценткий зміст експериментальних даних, одержаних трацій розчину ПВС, не робить перевагою перевід стендового випробування, яке сприяє варіанвищення 30%, хоч більш високі концентрації там потенційного очищення і основним параметможуть бути використані і входять в об'єм винарам для подальшої розробки способу і натурних ходу. Заявники вважають, що вони насамперед 9 74806 10 ідентифікують фізичні/механічні проблеми, пов'явально-відновною реакцією, яка перетворює позані з поводженням з 4,0-5,0% концентраціями, і лімерний матеріал в нові і єдині різні органічні насамперед беруть до уваги надзвичайно висосполуки, які не мають однакових фізичних або кий сумарний вміст органічного вуглецю, генерохімічних характеристик початкової сполуки. Може ваного в потоку, що виходить такого способу. бути бажано солюбілізувати водорозчинний поКонкретною перевагою даного винаходу є те, лімер у водному розчині під тиском при темперащо він в деяких варіантах передбачає спосіб і турі між приблизно 220°F (104,4°С) і приблизно пристрій для очищення твердих відходів, що міс250°F (121,1°С). Може бути бажано відфільтротять водорозчинний полімерний матеріал, які вувати несолюбілізований матеріал з водного ефективно руйнують по суті весь полімерний марозчину. Переважно підтримувати температуру теріал в скидовому потоку, хоч для деяких засторозчину при температурі приблизно 150°F сувань може бути бажано руйнувати менше полі(65,6°С), або вище, в процесі фільтрації. Бажано мерного матеріалу з використанням способів, генерувати вільні радикали за допомогою фоторозглянутих тут. Іншою перевагою даного винахімічних взаємодій або при нагріванні розчину ходу є те, що він в деяких варіантах передбачає для окислення-відновлення полімерного матеріаспосіб і пристрій для очищення твердих відходів, лу в розчині. що містять водорозчинний полімерний матеріал, Для фотохімічного генерування вільних радиякі руйнують небезпечні переносні з кров'ю хвокалів переважно вводити окислювач в розчин і роботворні мікроби. Іншою перевагою даного потім опромінювати розчин електромагнітним винаходу є те, що він в деяких варіантах передвипромінюванням. бачає спосіб і пристрій для очищення твердих Також бажано генерувати вільні радикали навідходів, що містять водорозчинний полімерний гріванням розчину, в який був введений окислюматеріал, які дають в результаті скидовий потік вач. рідини, що має знижений об'єм радіоактивного В альтернативному варіанті очищення відхозабруднення. З даним винаходом можуть бути дів, генерованих ядерними установками, спосіб досягнуті показники зниження об'єму відходів фільтрації і іонного обміну може бути використабільш, ніж в 1000 разів. Іншою перевагою даного ний для утилізації радіоактивного матеріалу з винаходу є те, що він в деяких варіантах передрозчину. Переважно, стадія утилізації радіоактибачає спосіб і пристрій для очищення твердих вного матеріалу здійснюється фільтрацією розвідходів, що містять водорозчинний полімерний чину через мікронний фільтр, який має номінальматеріал, які дають в результаті скидовий потік ний розмір пір між 10 і 100мкм, з видаленням рідини, придатний для очищення в резервуарних радіоактивного елемента. Факультативно, також станціях залишкового радіоактивного забрудненможе бути використаний другий порошковий ня. Іншою перевагою даного винаходу є те, що фільтр, що має номінальний розмір пір між він в деяких варіантах передбачає спосіб і при0,1мкм і 1,0мкм, установка зворотного осмосу або стрій для очищення твердих відходів, що містять іонообмінна установка, що складається з аніонводорозчинний полімерний матеріал, які дають в ного шару, катіонного шару або аніоннорезультаті скидовий потік рідини, що має знижего/катіонного комбінованого шару, який знижує ний сумарний вміст органічних сполук. Іншою виснажені радіоізотопи на елементарному рівні. перевагою даного винаходу є те, що він в деяких Переважно, скидовий потік може також коректуваріантах передбачає спосіб і пристрій для очиватися до більш високого pH. Більш переважно, щення твердих відходів, що містять водорозчинскидовий потік з коректованим pH може також ний полімерний матеріал, які дають в результаті біохімічно розкладатися з виключенням органічскидовий потік рідини, відповідний для скидання них кислот. Якщо скидовий потік повинен бути в каналізацію. біохімічно розкладений, переважно нейтралізуваІнші переваги даного винаходу стануть очети скидовий потік доданням гідроксиду натрію видними з подальшого опису, взятого в поєднанні доти, поки pH не коректується в приблизному з кресленнями, що додаються, в якому шляхом інтервалі приблизно 6,0-10,0 або, більш переваілюстрації і прикладу розглянутий варіант даного жно, від приблизно 6,0 до 8,0. винаходу. У переважному варіанті органічні кислоти, Водорозчинний полімерний матеріал може одержані окисленням водного скидового потоку, поступити з ряду джерел, деякі з яких включають виснажуються за допомогою біорозкладу органічматеріали, виготовлені з волокна (тканого), нених кислот. Найбільш переважно, якщо скидовий тканих тканин, полімерних плівок, або матеріали, потік повинен біорозкладатися, pH коректується в формовані литтям або екструзією. Вказані матеприблизному інтервалі приблизно 6,0-7,0. Бажано ріали включають такі об'єкти, як одяг і інший запропустити водний скидовий потік через зворотхисний одяг, білизна, простирадла, рушники, таноосмотичну установку після біорозкладу. Біоромпони, пластикові мішки, ганчірки, марля, зклад може містити засівання водного скидового приналежності, швабри і інші вироби, що викорипотоку такими мікроорганізмами, як аеробні, гестовуються. Нові продукти, які можуть бути сотеротропні бактерії або анаеробні бактерії. Засіялюбілізовані за допомогою даного винаходу, удоний водний скидовий потік може бути оброблений сконаляться кожний місяць. в аерированому псевдозрідженому шарі в біореаУ відповідності зі способом винаходу для кторі, який містить матеріали підкладок, такі як очищення солюбілізованого водорозчинного поподрібнене активоване вугілля або пластикові лімерного матеріалу у водному розчині солюбілібіокульки. Засіяний водний скидовий потік також зований полімерний матеріал руйнують окислюможе бути оброблений в реакторі з нерухомим 11 74806 12 середовищем або способом з активованим відсжин хвиль від приблизно 4нм до 400нм, більш тоєм. Традиційна розширена аерація, ступінчаста переважно, від приблизно 180нм до приблизно аерація, послідовні періодичні реакції і контактна 310нм або, найбільш переважно, між 180 і 190нм. стабілізація також можуть використовуватися для В іншому варіанті винаходу гідроксильні разниження вмісту органічного вуглецю в засіяному дикали генеруються при нагріванні водного скиводному скидовому потоку. дового потоку до температури не нижче за 180°F Переважно, біологічна активність мікроорга(82,2°C). У даному варіанті солюбілізація ПВС нізмів збільшується при введенні поживної речоможе бути виконана одночасно з генеруванням вини, що містить азот, фосфор, калій або сліди ОН-радикалів або до нього. мінералу, в біореактор. Кінцевий скидовий потік, Для солюбілізованого ПВС з перекисом водщо виходить містить нейтралізовану воду, збідню як окислювача pH розчину, що одержується нену органічним вуглецем, яка є відповідною для буде знижуватися до деякої міри в процесі окисподачі на станцію очищення відходів або для лення ПВС. Розчин, що одержується буде містиповторного використання або рециркулювання. ти воду і оцтову кислоту. Переважно вводити pH водного скидового потоку може бути нейконцентрований перекис водню доти, поки загатралізований після одержання органічних кислот льний розчин не досягне інтервалу концентрації доданням лужного реагенту доти, поки pH не буприблизно між приблизно 0,05% і приблизно де знаходитися між 6,0 і 10,0 і, більш переважно, 0,5% по об'єму. ПВС, що обробляється повинен між 6,0 і 8,0. складати менше за приблизно 5% мас, розчину. Несподівано заявниками було встановлено, Степінь повноти реакції може бути визначений по що окислення-відновлення ПВС новим способом зниженню pH розчину. На повну реакцію (деструвинаходу може бути досягнуто набагато швидше, кція ПВС в розчині) вказує значення pH нижче, ніж очікувалося (за менш, ніж двадцять годин), у щонайменше, приблизно 6,0 і відповідне зниженбільших концентраціях ПВС, ніж очікувалося, і ня pH на між приблизно 2,7 одиниць до приблизпри використанні фактично менш концентрованоно 3,9 одиниць нижче за pH солюбілізованого го перекису водню, ніж буде очікувати фахівець в розчину. даній області. Переважним окислювачем є перекис водню, Зокрема, варіант винаходу містить хімічний переважно, промисловий об'ємний 30% розчин спосіб очищення водних скидових потоків, що перекису водню із спільним розчином, що містить містять полівініловий спирт, що включає: (а) ввевід приблизно 0,05% об. до 20% об., або, більш дення окислювача у водний скидовий потік, що переважно, 0,05-0,5% об., перекису водню, хоч містить полівініловий спирт; (b) генерування гідінші окислювачі також можуть використовуватися. роксильних радикалів з окислювача; і (с) одерКонцентрація перекису водню становить, пережання, щонайменше, однієї органічної кислоти з важно, 1000-2000мг/л на 10000мг/л розчину ПВС. полівінілового спирту. Показано, що спосіб є особливо ефективним, Водний скидовий потік може бути нагрітий до коли розчин солюбілізованого ПВС містить між температури, достатньої для розчинення полівіприблизно 0,5% і приблизно 2,0% ПВС, має почанілового спирту в розчині, переважно, вище за тковий pH в приблизному інтервалі приблизно приблизно 180°F (82,2°С) або вище за приблизно 6,8-9,6 при використанні ультрафіолетового ви190°F (87,8°C). Найбільш переважно, щоб темпепромінювання при приблизно 189нм, і коли кінцература була не нижчою за 212°F (100°С). Перевий pH після окислення-відновлення знаходиться важно, щоб розчин нагрівався не менше за 30 хв. в приблизному інтервалі на приблизно 2,7-3,9 з тим, щоб розчинити полімер. одиниць нижче початкового pH. У даний момент В одному варіанті гідроксильні радикали геспосіб є фактично завершеним. Ефективне ультнеруються при опроміненні водного скидового рафіолетове випромінювання має місце від припотоку електромагнітним випромінюванням. Елеблизно 0,9 год. до приблизно 4,5год. Середнє ктромагнітне випромінювання повинне бути з падіння pH, при якому спосіб є фактично здійснедостатньою довжиною хвилі і достатньої інтенсиним, становить 2,9-3,7 одиниць із середнім знавності для фотолітичного перетворення окислюченням 3,3 одиниць. вача в гідроксильні вільні радикали. Фахівець в Може бути бажано визначити показник параданій області зазначить, що в залежності від дометра концентрації водорозчинного полімерного вжини хвилі комерційно доступних ультрафіолематеріалу в розчині після окислення-відновлення тових ламп і вибраної конструкції реактора трирозчину. У вказаних варіантах переважно рецирвалість опромінення, необхідна для здійснення кулювати розчин в місткість. Це забезпечує попо суті повної деструкції полівінілового спирту, вторне електромагнітне випромінювання для вабуде різною, і може бути необхідне деяке рутинне ріантів, що використовують електромагнітне експериментування. Фахівець також зазначить, випромінювання. що в доповнення до розкиду в характеристиках Степінь деструкції полівінілового спирту моелектромагнітного випромінювання, що викорисже бути визначений вимірюванням падіння pH у товується зміни концентрації полівінілового спирводному скидовому потоку після генерування ту і концентрації окислювача будуть давати зміни гідроксильних радикалів або колориметричним тривалості опромінення, необхідної для здійсаналізом після генерування гідроксильних радинення по суті повної деструкції полівінілового калів. Колориметричний йодний розчин може спирту, і деяке експериментування є необхідним. бути використаний для колориметричного аналіПереважно, щоб випромінювання було ультрафізу, і підтвердження колориметрії може бути викоолетовим (УФ) і здійснювалося в інтервалі довнане спектрофотометричним вимірюванням, яке, 13 74806 14 переважно, має максимум поглинання при прибтого фільтра приблизно 30 меш. Біомедичні відлизно 690нм. Чудовий колориметричний розчин ходи можуть містити радіоактивні матеріали і містить на літр 12,0г борної кислоти, 0,76г йоду і біонебезпечні матеріали. 1,5г йодиду калію. Термін "біомедичні відходи" призначається Варіантом винаходу є хімічний спосіб очидля позначення будь-яких відходів, які представщення водних скидових потоків, що містять водоляють небезпеку інфекції для людей, включаючи розчинний полімерний матеріал, що включає: (а) нерідку тканину, частини тіла, кров, кров утримувведення окислювача у водний скидовий потік; ючі продукти і загальну рідину організму людини і (b) генерування гідроксильних радикалів з окисінших приматів; лабораторні і ветеринарні відхолювача; (с) одержання органічних кислот з вододи, які містять агенти, що викликають захворюрозчинного полімерного матеріалу. Переважним вання людей; викинені забруднені вирізки; і викоокислювачем є перекис водню, і переважним вористані гумові рукавички, що абсорбують дорозчинним полімерним матеріалом є полівініматеріали або одноразові пристрої, забруднені ловий спирт. регульованими відходами. Порядок стадій може змінюватися, наприДля пристрою, в якому гідроксильні радикали клад, водорозчинний полімерний матеріал може створюються за допомогою ультрафіолетового бути розчинений до введення окислювача, водовипромінювання, пристрій може бути одним з розчинний полімерний матеріал може бути роздекількох конфігурацій, він може містити розчинчинений одночасно з введенням окислювача, і ну місткість і фотохімічний реактор, дві розчинних водорозчинний полімерний матеріал може бути місткості/два реактори і три або більше розчинрозчинений після введення окислювача. них місткостей/реактори. Для пристрою, в якому У варіанті очищення матеріалів, які поступагідроксильні радикали генеруються за допомогою ють з джерела, яке могло бути піддане радіоакнагріву, пристрій містить, щонайменше, одну розтивному забрудненню, потенційно радіоактивні чинну місткість/один реактор. У будь-якому приматеріали можуть бути відфільтровані. Фільтрастрої розчинною місткістю може бути автоклав. ція може мати місце до введення окислювача у Розчинні місткості і фотохімічний реактор можуть водний скидовий потік, після одержання органічбути виконані з корозійностійкого матеріалу, таконих кислот з водорозчинного полімерного матеріго як неіржавіюча сталь. алу або після біорозкладу органічних кислот. ФіФотохімічний реактор може представляти льтри для утилізації потенційно радіоактивного множину труб, що мають змонтовані в них співоматеріалу включають порошковий фільтр, що сно внутрішні елементи і, переважно, що містять має номінальний розмір пір 10-100мкм, і, факульряд розташованих з інтервалами ультрафіолетотативно, другий порошковий фільтр, що має нових елементів, причому кожний має кварцову мінальний розмір пір від 0,1мкм до 1,0мкм, через оболонку, що оточує внутрішній ультрафіолетоякий циркулює скидовий потік. Фільтрація також вий елемент, і механічну мішалку. Пристрій ввеможе включати циркулювання водного скидового дення окислювача подає окислювач у водний потоку через іонообмінний шар. Інший варіант скидовий потік, циркулюючий в фотохімічному переважного винаходу містить: (а) фільтрацію реакторі і, переважно, має автоматичний ротапотенційно радіоактивного матеріалу з водного метр, який, переважно, має pH-метр, логічний скидового потоку; (b) нейтралізацію pH водного контролер, що програмується, датчик, реєстратор скидового потоку після одержання органічних і розподільний механізм. Мінімальна швидкість кислот; і (с) виснаження органічних кислот у водвприскування для пристрою введення становить ному скидовому потоку після нейтралізації pH. 100мл окислювачу на 10 галонів водного скидоІншим варіантом даного винаходу є хімічний вого потоку. Насос може бути використаний для спосіб солюбілізації полівінілового спирту у водциркулювання вмісту фотохімічного реактора, ному скидовому потоку, що включає: (а) введення зворотно в фотохімічний реактор, і мішалка може скидового потоку в розчинний реактор; і (b) нагрібути використана для циркулювання вмісту фовання скидового потоку до температури не нижче тохімічного реактора. за 212°F (100°C) при постійному об'ємі, тим саУ варіанті винаходу розчинна місткість може мим збільшуючи тиск в реакторі до величини видодатково містити заглибні нагрівники або насоще атмосферного тиску. Скидовий потік може си, які прокачують вміст розчинної місткості через містити від 0,5 до 30% об. полівінілового спирту теплообмінник і зворотно в розчинну місткість. або, більш переважно, від 0,5 до 5% об. полівініТеплообмінник може бути повітрянолового спирту. охолоджуваним. Конкретний варіант даного винаходу містить Насос може бути використаний для циркулюпристрій для деструкції водорозчинних полімерів вання вмісту місткості нейтралізації зворотно в у водному скидовому потоку, що містить: реакмісткість нейтралізації. Місткість нейтралізації тор; пристрій введення окислювача; і місткість містить автоматичний контролер pH, який забезнейтралізації. Аспектом даного винаходу є те, що печує бажане значення pH при введенні гідрокпристрій призначений для утилізації біомедичних сиду натрію в місткість нейтралізації і тому регувідходів і додатково містить фільтр. Стадія фільлює нейтралізацію водного скидового потоку в трації, переважно, здійснюється за допомогою місткості нейтралізації. одного або більш сітчастих фільтрів, причому В одному аспекті винаходу пристрій містить кожний сітчастий фільтр має розмір комірки від біореактор. Біореактор звичайно містить: 1, 2, 3, приблизно 20 меш до приблизно 50 меш і, більш 4, 5, 6 або більше біокомірок; насоси введення переважно, з використанням додаткового сітчаспоживної речовини/мікробів; і подачу повітря, яка 15 74806 16 забезпечує постійний потік повітря через середоНа фіг.7 схематично показаний детально вище; і насоси або головки гравітаційної подачі, прототипний пристрій переважного варіанту, як які забезпечують перенесення між біокомірками. призначено для здійснення стадій способу, детаМоже використовуватися рециркуляційний насос, лізованих на фіг.1. який рециркулює вміст кожної біокомірки. ПереНа фіг.8 представлена схема технологічного важно, кожний рециркуляційний насос рециркупроцесу біореактору з нерухомим середовищем. лює очищену воду з співвідношенням реНа фіг.9 представлена схема технологічного цикл:живлення приблизно 5:1. Вхід в біокомірки, процесу для способу з активованим відстоєм переважно, пристосований для направлення потрадиційної розширеної аерації. вітря, мікробів і поживних речовин в біокомірки. На фіг.10 представлена схема технологічного Біокомірки, переважно, сполучені послідовно. процесу для способу з активованим відстоєм стуБіокомірки складаються з аеробних біореакторів, пінчастої аерації. засіяних мікроорганізмами, що складаються в На фіг.11 представлена схема технологічного основному з аеробних, гетеротропних бактерій процесу для способу з активованим відстоєм конабо анаеробних бактерій. Переважно, біореактор тактної стабілізації. містить комбінацію біокомірок як з нерухомим На фіг.12 представлена схема технологічного середовищем, так і з псевдозрідженим шаром. процесу для способу з активованим відстоєм поТаким же чином, як описано вище, коли розслідовної періодичної реакції. чин містить ПВС, що обробляється, промисловий Подальший опис представлений для того, 30% концентрації перекис водню вводиться доти, щоб дати можливість фахівцеві в даній області поки загальний водний розчин до опромінення не техніки здійснити і використати винахід, і даний в має від приблизно 0,05% до приблизно 0,5% пеконтексті конкретного застосування і його вимог. рекису водню. Процес опромінення продовжуєтьРізні модифікації розглянутих варіантів будуть ся доти, поки не має місце значне падіння pH, що легко видні для фахівців, і основні принципи, вивказує на те, що ПВС перетворився в оцтову кисзначені тут, можуть бути застосовані для інших лоту, причому звичайно зниження становить приваріантів і застосувань без відходу від суті і об'єблизно 2,5-4,0 одиниць, переважно, приблизно му даного винаходу. Таким чином, даний опис не 3,0-3,5 одиниць, із середнім значенням приблизпризначений для обмеження показаних варіантів, но 3,3 одиниць pH. Переважно, використовується але повинний відповідати найбільш широкому або нагрів, або ультрафіолетове випромінювання об'єму відповідно до принципів і характеристик, з довжиною хвилі випромінювання в інтервалі від розглянутих вище. приблизно 4нм до приблизно 400нм, найбільш А. Спосіб переважних варіантів. переважно, приблизно 180-310нм, або найбільш Наступний опис містить опис стадій способу і переважно, приблизно 180-190нм. Знов підтверне повинен тлумачитися або інтерпретуватися як дження фактичної повноти реакції здійснюється мова формули пристрій-плюс-функція. По відноколориметричним аналізом, переважно, з викошенню до фіг.1 посилання на відходи ПВС ознаристанням колориметричного йодного розчину, чає відходи водорозчинного полімерного матерівказаного вище. алу. На фіг.1 показані комбіновані стадії способу Креслення становлять частину даного винапереважного варіанту даного винаходу з вклюходу і включають типові варіанти винаходу, які ченням стадій: можуть бути представлені в різних видах. Повин1) якщо потрібно, солюбілізації водорозчинне бути зрозуміло, що в деяких випадках різні ного полімерного матеріалу у водному розчині; аспекти винаходу можуть бути показані збільше2) фільтрації несолюбілізованого матеріалу з ними або розширеними для полегшення розумінводного розчину; ня винаходу. 3) введення окислювача у відфільтрований На фіг.1 представлена схема технологічного розчин; процесу, як він застосований до переважного 4) створення вільних радикалів в розчині для варіанту для деструкції і очищення скидових поруйнування водорозчинного полімерного матерітоків, що містять водорозчинні полімери. алу і утворення органічних кислот; На фіг.2 представлена схема передбачува5) якщо необхідно, визначення показника паних реакцій, які мають місце в процесі фази фораметра концентрації полімерного матеріалу в тохімічної реакції способу. розчині. На фіг.3 представлений графік, що показує 6) якщо необхідно, фільтрації радіоактивного результати випробувань зміни pH розчину в проматеріалу з розчину; цесі фотохімічного перетворення ПВС в оцтову 7) якщо необхідно, нейтралізації pH розчину; і кислоту. 8) якщо необхідно, біорозклад органічних киНа фіг.4а, 4b представлена схема передбаслот в розчині з утворенням СО2, Н2О і біомаси. чуваних реакцій, які мають місце в процесі фази Перша стадія способу в даному переважному біорозкладу способу. варіанті містить солюбілізацію водорозчинного На фіг.5 представлений графік, що показує полімерного матеріалу у водному розчині. У результати випробувань визначення загального більш переважному варіанті вказана стадія здійорганічного вуглецю, видаленого з розчину, на снюється варінням під тиском відходів водорозрізних стадіях способу переважного варіанту. чинного полімерного матеріалу у ванні високотеНа фіг.6 схематично показаний пристрій пемпературної води при постійному об'ємі, також як реважного варіанту, як призначено для здійсненпри обробці в автоклаві. У ще більш переважноня стадій способу, деталізованих на фіг.1. му варіанті місткість містить відходи водорозчин 17 74806 18 ного полімерного матеріалу і може бути нагріта варіанти. Один переважний варіант даної стадії до температури в інтервалі між приблизно 220 і містить опромінення розчину електромагнітним приблизно 250°F (104,4-121,1°С) при тиску насивипромінюванням. Дана стадія способу дає фоченої пари. Встановлено, що при варінні під тистохімічну реакцію, визначену як фотоліз. Фотоліз ком твердого полімерного матеріалу умови підє хімічним розкладанням під дією променистої вищеного тиску дозволяють досягнути більш електромагнітної енергії. Ультрафіолетове вивисоких температур розчину, чим можна досягнупромінювання є електромагнітним випромінюти в навколишньому повітрі без кипіння. Більш ванням з довжиною хвиль від приблизно 4 нановисока температура розчину передає більше теметрів (нм) до приблизно 400нм. У переважному пловій енергії твердому полімерному матеріалу, і варіанті використовують ультрафіолетове визбільшена теплова енергія більш ефективно пропромінювання з довжиною хвиль між приблизно никає в тверді маси полімерного матеріалу з їх 180нм і приблизно 250нм. На даній стадії способу повним розчиненням. Крім того, більш високі тевитримка перекису водню в розчині при електромператури автоклава забезпечують стерилізацію магнітній енергії з довжиною хвиль ультрафіолескидового потоку, що не може бути досягнуто при тового випромінювання приводить в результаті більш низьких температурах. до фотолізу перекису водню до вільних гідроксиВ альтернативному варіанті солюбілізований льних радикалів (ОН*), як показана в наступному скидовий потік водорозчинного полімерного марівнянні: теріалу у водному розчині передбачається інак2Н2О2+hv=>2ОН*, ше, як, наприклад, існуючою практикою, описаде h представляє постійну Планка (б, ною в передумовах створення винаходу. У цьому 6261х10-34 Дж.с), і v представляє частоту ультвипадку переваги стадій способу винаходи морафіолетового випромінювання. ОН* представжуть починатися з другої стадії способу. ляє вільний гідроксильний радикал. Гідроксильні Друга стадія способу у вказаному переважрадикали представляють дуже агресивне окисному варіанті містить фільтрацію. Після одерлювальне середовище, в якому вільні гідроксижання розчину солюбілізованого полімерного льні радикали впливають на органічні складові матеріалу або альтернативно після солюбілізації потоку рідини, ініціюючи в результаті окислюватвердого полімерного матеріалу, як описано вильний каскад реакцій, включаючи повну деструкще, розчин, переважно, фільтрують через сітчасті цію полімерного матеріалу в розчині. Компоненти фільтри з видаленням будь-якого нерозчиненого полімерного матеріалу переважно утворюють полімерного матеріалу і водонерозчинних поліпрості органічні кислоти. мерних складових в розчині. У переважному ваНа фіг.2 представлена схема передбачуваріанті сітчасті фільтри мають розмір комірки в них реакцій, які мають місце в процесі головної приблизному інтервалі між приблизно 20 і прибфази фотохімічної реакції способу. На фіг.2 можлизно 50 меш. У більш переважному варіанті сітна бачити, що за допомогою реакції окислення часті фільтри мають розмір комірки приблизно полівініловий спирт руйнується з одержанням в близько 30 меш. Нерозчинений полімерний марезультаті скидового потоку органічної кислоти, теріал, уловлений в сітчастих фільтрах, може що містить воду і оцтову кислоту. Рівень техніки бути рециркульований для кінцевої солюбілізації. показує, що можливо всі органічні сполуки будуть У переважному варіанті полімерний матеріал окислені приблизно в 106-109 разів швидше при складає приблизний інтервал між 0,5 і 5,0% мас. взаємодії з гідроксильними радикалами (ОН*), ніж розчину. У більш переважному варіанті полімерв реакціях окислення, що використовують перений матеріал складає приблизний інтервал між кис водню або ультрафіолетове випромінювання приблизно 0,5 і 2,5% мас. розчину. У найбільш окремо. Фахівець в даній області техніки поміпереважному варіанті температура розчину в тить, що третя стадія способу, що містить ввепроцесі стадії фільтрації способу підтримується дення окислювача в розчин, і четверта стадія, що при температурі або вище за приблизно 150°F містить опромінення розчину, може бути легко (65,6°C) для запобігання осадженню ПВС з розоб'єднані із здійсненням одночасно і в єдиному чину до його деструкції. реакторі. Третя стадія способу у вказаному переважВ іншому варіанті четвертої стадії способу ному варіанті містить введення окислювача в використовують нагрів для перетворення перекирозчин. У переважному варіанті перекис водню є су водню в розчині у вільні гідроксильні радикали окислювачем, що вводиться. Наприклад, комер(ОН*). Гідроксильні радикали представляють дуційно доступний 30% перекис водню може бути же агресивне окислювальне середовище, в якому зручно введений з утворенням концентрації загавільні гідроксильні радикали впливають на оргального розчину способу приблизно близько 0,2% нічні складові потоку рідини, ініціюючи в резульоб. Перекис водню, відповідний для застосувантаті окислювальний каскад реакцій, включаючи ня, є комерційно доступним як CAS # 7722-84-1 і часткову або повну деструкцію полімерного маможе бути придбаний з ряду джерел, включаючи теріалу в розчині. Температура, необхідна для VWR Scientic Products, West Chester, PA. 19380, перетворення перекису водню в гідроксильні раCatalog # VW 9742-1. У більш переважному варідикали, складає не нижче за 190°F (87,8°C). У анті концентрація перекису водню в розчині знаваріантах, що використовують вказаний нагрів ходиться в приблизному інтервалі між приблизно для генерування вільних гідроксильних радикалів 0,05 і 0,5% об. на четвертій стадії способу, переважно, щоб друЧетверта стадія способу генерування гідрокга стадія способу, що включає фільтрацію сильних радикалів в розчині має два переважних 19 74806 20 розчину, здійснювалася після перетворення пені 0,5мл зразка; витримці розчину при 25°С прорекису водню у вільні гідроксильні радикали. тягом п'яти хвилин. Спектрофотометричне виміП'ята стадія способу у вказаному переважрювання виконують при максимумі поглинання ному варіанті містить визначення показника па690нм з використанням спектрофотометра Hach раметра концентрації полімерного матеріалу в DR2010. Можуть бути одержані еталонні розчини розчині. Дана стадія є необхідною, тільки коли полівінілового спирту і еталонна крива, одержана необхідно визначити прогрес або повноту дез використанням до 2,5% концентрацій ПВС в струкції полімерного матеріалу в розчині. На осрозчині. Калібрувальна крива може бути одержанові результатів визначення стадії введення окина із значень поглинання при 690нм (при 25°С), слювача в розчин і опромінення розчину відкладених на графіку по відношенню до кількоультрафіолетовим випромінюванням або нагрісті ПВС на аналіз. вання для генерування вільних радикалів можуть Шоста стадія способу містить фільтрацію і бути повторювані доти, поки по суті весь полімезниження радіоактивності в розчині. Дана стадія є рний матеріал не буде зруйнований, якщо такий факультативною і використовується тільки, коли рівень деструкції є бажаним. При розгляді фіг.2 водорозчинний полімерний матеріал містить повидно, що реакція окислення-відновлення ПВС тенційно радіоактивні відходи. Вказана стадія приводить в результаті до утворення двох еквіможе вимагатися або не вимагатися, наприклад, валентних форм резонансно стабілізованого ацена ядерній установці. Якщо полімерний матеріал татного іона і збільшенню іонів вільного водню. зазнає впливу радіоактивності, яка впливає на Збільшення концентрації іонів водню в розчині видалення розчину, тоді вказана стадія повинна збільшує кислотність розчину. Так, в більш перебути введена. При введенні вказаної стадії споважному варіанті концентрація ПВС, що залишасобу створюється система регулювання відходів ється в розчині після стадії генерування вільних з низьким рівнем радіоактивності. Вказана систерадикалів, визначається збільшеним зниженням ма регулювання відходів може бути використана pH розчину. як альтернативне наближення до існуючих споНа фіг.3 представлений графік, що показує собів сухої обробки радіоактивних відходів. результати визначення зміни pH розчину в проСтадія способу утилізації радіоактивності цесі фотохімічного перетворення ПВС в оцтову звичайно здійснюється між стадіями способу фокислоту. Завдяки однорідній природі реакції окитохімічної реакції і біорозкладу. Більш детальний слення-відновлення ПВС до органічних кислот переважний варіант даної стадії способу включає можна прогнозувати кінцеву точку реакції (деосновні стадії: струкції ПВС) визначенням зниження pH рецира) фільтрації розчину і кулюючого опроміненого розчину. Значення pH, b) іонного обміну розчину. вказуюче кінцеву точку реакції, є функцією початНа ядерних установках радіоактивність може кового pH розчину. Наприклад, коли pH розчину бути присутньою в технологічних рідинах як в солюбілізованого ПВС знаходиться в приблизноелементній формі, так і в формі часток. Фільтраму інтервалі приблизно 6,8-9,6, встановлено, що ція розчину видаляє радіоактивні частки. У переокислення (деструкція) ПВС в розчині є по суті важному варіанті розчин пропускають через поповним, коли pH розчину досягає приблизно 4,6. рошковий фільтр, що має номінальний розмір пір У переважному варіанті опромінення розчину, в інтервалі приблизно між приблизно 10 і приблиописане на четвертій стадії способу, продовжузно 100мкм. У більш переважному варіанті розється доти, поки pH опроміненого розчину не чин потім пропускають через другий порошковий стане на між приблизно 2,7 і приблизно 4,0 одифільтр, що має номінальний розмір пір в інтерваниць менше, ніж pH розчину солюбілізованого лі приблизно між приблизно 0,1мкм і приблизно ПВС до опромінення. У більш переважному варі1,0мкм. анті опромінення розчину продовжується доти, Стадія іонного обміну виснажує розчинні рапоки pH опроміненого розчину не стане на між діоактивні частки або радіоізотопи елементів, які приблизно 2,9 і приблизно 3,7 одиниць менше, залишаються після мікрофільтрації, роблячи розніж pH розчину солюбілізованого ПВС до опромічин придатним для утилізації або додаткового нення. очищення. У переважному варіанті розчин напраАльтернативно деструкція ПВС може бути півляють через іонообмінну місткість, яка містить дтверджена колориметричним аналізом концентіонообміну смолу у вигляді аніонного, катіонного рації ПВС в розчині. Вимірювання колориметричшару або їх комбінації. У процесі вказаної стадії ним аналізом також можуть бути виконані в способу радіоактивні іони в розчині будуть міняпоєднанні з вимірюваннями pH. Відмітимо поліптися місцями з нерадіоактивними іонами, приєдшений аналіз Joseph H.Finley, "Spectrophotometric наними до смоли в твердій формі. Радіоактивний Determination of Polyvinyl Alcohol in Paper матеріал збирається на смолі, залишаючи розCoatings", Analytical Chemistry, 33 (13) (December чин, відповідний для скидання або повторного 1961) і колориметричні йодні розчини, вивчені використання за бажанням. тут, включаючи переважний розчин, що викорисСьомою стадією способу у вказаному перетовує 12,0г борної кислоти, 0,76г йоду і 1,5г йоважному варіанті є нейтралізація pH розчину. У диду калію на літр. Переважно, спектрофотометпереважному варіанті pH розчину органічних кисричне вимірювання полівінілового спирту має лот, що одержується нейтралізують доданням місце при максимумі поглинання 690нм. Аналіз лужного реагенту. У більш переважному варіанті може бути виконаний при: вміщенні 20,0мл кологідроксид натрію є лужним реагентом, що викоририметричного йодного розчину в кювету; введенстовується для підвищення pH до приблизного 21 74806 22 інтервалу між приблизно 6,0 і приблизно 10,0. В Pseudomonas chlororaphis іншому більш переважному варіанті, коли розчин Pseudomonas putida biotype A буде оброблятися біологічно так, як описаний на Pseudomonas pseudoalcaligenes восьмій стадії способу (нижче), гідроксид натрію є Rhodococcus equi GC subgroup В лужним реагентом, що використовується для Всі мікроорганізми можуть бути придбані від збільшення pH в приблизному інтервалі між приAdvanced Microbial Solutions, 801 Highway 377 близно 6,0 і приблизно 8,0. Як можна бачити у South, Pilot Point, TX 76258. Наступні мікроорганіверхній частині фіг.4, гідроксид натрію комбінузми можуть бути придбані від American Type ють з ацетатом оцтової кислоти в розчині з утвоCulture Collection, 12301 Parklawn Drive, Rickville, ренням натрійацетатного буфера, який є важлиMD 20852 (http://www.atcc/org): вим для стадії процесу біорозкладу. У найбільш Arthrobacter ilicis переважному варіанті pH одержаного скидового Bacillus amyloliquefaciens потоку органічних кислот нейтралізується в прибBacillus pumilus GC subgroup В лизному інтервалі між приблизно 6,0 і приблиBacillus subtilis зно 7,0. Brevibacterium mcbrellneri Для всіх цілей винаходу термін "нейтралізаComamonas testosteroni ція" призначений для позначення коректування у Flavobacterium resinovorum бік збільшення pH кислотного розчину до більш Kocuria kristinae основного лужного розчину, що має pH приблизMicrobacterium liquefaciens но між приблизно 6,0 і 10,0. Micrococcus luteus GC subgroup С Восьма стадія способу у вказаному переважPseudomonas chlororaphis ному варіанті містить видалення розчинених і Pseudomonas putida biotype A колоїдальних органічних вуглецевих сполук, які Pseudomonas pseudoalcaligenes залишаються у водному потоку після окислення. Rhodococcus equi GC subgroup В Нейтралізований розчин зруйнованого поліАеробні, гетеротропні бактерії метаболізують мерного матеріалу має високий вміст вуглецевих органічні кислоти в розчині, таким чином знижуюсполук, що може перетворити його в непридатчи ХПК розчину і перетворюючи його в той, що ний для скидання в колектори системи каналізаскидається в системи колекторів роздільної сисції. Сумарний органічний вуглець ((ТОС)(СОВ)) є теми каналізації. Переважне експериментальне прямим вимірюванням концентрації органічного середовище для вирощування, що використовуматеріалу в розчині. Біологічна потреба в кисні ється в експериментах по обробці ПВС, для здо((ВOD)(БПК)) є мірою кисню, необхідного для рової і стійкої популяції бактерій, на літр Н2О місповного руйнування органічного матеріалу, і/або тить: кисню, необхідного для окислення відновлених Оцтова кислота 0,5% азотних сполук. Хімічна потреба в кисні Меляса 0,002% ((СOD)(ХПК)) використовується як міра кисневого (NH4)2SO4 1,0г еквівалента вмісту органічної речовини зразка, KH2PO4 1,0г яка є сприйнятливою до окислення сильним хіміК2НРО4 0,8г чним окислювачем. Один або більш з цих пара0,2г MgSO4 7H2O метрів звичайно використовуються загальнодоNaCl 0,1г ступно працюючими очисними установками для 0,2г СаСl2 2Н2О регулювання скидових потоків, що виходять. FeSO4 0,01г Біорозклад органічних кислот в розчині вико0,5мг Na2MoO4 2H2O ристовується для утилізації органічних вуглецеMnSO4 0,5мг вих сполук. На даній стадії способу нейтралізоДріжджовий екстракт 10,0г ваний розчин засівають мікроорганізмами. Заявники рекомендують коректування pH до Мікроорганізми використовують органічні кислоприблизно 7,5 і вирощування мікроорганізмів при ти, одержані окисленням-відновленням водороз25°С. чинного полімерного матеріалу, як джерело вугУ більш переважному варіанті розчин напралецю і енергії. У переважному варіанті вляють в камеру порошкоподібного активованого мікроорганізми містять фактично аеробні, гетеровугілля ((РАС)(ПАВ)), що містить аерований псетропні бактерії. Вказані види бактерій є відомими вдозріджений шар ПАВ. Порошкоподібне вугілля фахівцям в даній області техніки і є легко доступстає суспендованою підкладкою для вирощуванними. Мікроорганізми для руйнування ПВС, що ня бактерій. Коли СОВ знижується до бажаного обробляється можуть включати: рівня нижче місцевих регламентованих обмеArthrobacter ilicis жень, біохімічно очищений розчин може бути деBacillus amyloliquefaciens кантований і вивільнений для скидання. Bacillus pumilus GC subgroup В На фіг.4а, 4b представлена схема передбаBacillus subtilis чуваних реакцій, які мають місце в процесі фази Brevibacterium mcbrellneri біорозкладу способу, але вони є тільки думками Cornamonas testosteroni заявників і не призначені для обмеження об'єму Flavobacterium resinovorum даного винаходу. Як можна бачити на фіг.4, ацеKocuria kristinae тат оцтової кислоти взаємодіє з гідроксидом наMicrobacterium liquefaciens трію з утворенням ацетату натрію. Ацетат натрію Micrococcus luteus GC subgroup С перетворюється в ацетил СоА, кофермент, що Pseudomonas balearica звичайно використовується для перетворення 23 74806 24 сполук вуглецю в діоксид вуглецю і воду. Зокреполімеру і утворення радикальних часток з окисма, ацетил СоА входить в гліоксилатний шлях лювача. Це, переважно, здійснюється варінням обміну (знайдено тільки в бактеріях) і в шлях обпід тиском розчину водорозчинного полімеру у міну трикарбонової кислоти. Інші найбільш важванні високотемпературної води при постійному ливі процеси залежать від вказаних двох шляхів об'ємі так, як при обробці в автоклаві. У ще більш обміну для молекул попередника і включають переважному варіанті місткість містить розчин біосинтез амінокислот і біосинтез піримідину (поводорозчинного полімеру і може бути нагріта до передники ДНК). Процес глюконеогенезу є необтемператури в інтервалі між приблизно 212 і прихідним і повинен бути ініційований для того, щоб близно 250°F (100-121,1°С) при тиску насиченої бактерії поповнювали подачу глюкози в мікроорпари. Встановлено, що при варінні під тиском ганізми. Глюкоза потрібна для синтезу стінок і твердого полімерного матеріалу у водному розмембран бактерійних клітин і також служить як чині умови підвищеного тиску дозволяють досягпідкладка для гликолізу, клітинний процес якого нути більш високих температур розчину, чим могенерує енергію сполук для біосинтезу. жна досягнути в навколишньому повітрі без На фіг.5 представлений графік, що показує кипіння. Більш висока температура розчину перезультати випробувань визначення загального редає більше тепловій енергії твердому полімерорганічного вуглецю, видаленого з розчину, на ному матеріалу, і збільшена теплова енергія різних стадіях способу переважного варіанту. більш ефективно проникає в тверду масу полімеЄ різні способи, які можуть бути використані рного матеріалу з їх повним розчиненням. Крім для здійснення вторинного біологічного очищентого, більш високі температури автоклава забезня для утилізації органічного вуглецю з ПВС водпечують стерилізацію скидового потоку, що не ної фази, що обробляється. Вказані способи може бути досягнуто при більш низьких темперавключають використання реактора з нерухомим турах. Висока температура, що використовується середовищем і способу з активованим відстоєм, у варінні під тиском розчину водорозчинного потакого як традиційна розширена аерація, ступінлімеру, є достатньою, щоб викликати хімічне розчаста аерація, послідовні періодичні реакції, конкладання перекису водню і утворення вільних тактна стабілізація, або реакторів з псевдозрігідроксильних радикалів (*ОН). Вільні гідроксильдженим шаром. Зворотний осмос може бути ні радикали впливають на органічні складові скивикористаний в доповнення до вищезгаданих дового розчину, так як полімер розчиняється, способів, коли вода, що обробляється з ПВС поініціюючи в результаті окислювальний каскад винна зберігатися в замкненій системі з циркуляреакцій, включаючи повну деструкцію полімерноцією. го матеріалу в розчині. В. Другий спосіб переважного винаходу. Стадії способу з третьою по сьому даного ваДругий переважний варіант даного винаходу ріанту є ідентичними стадіям способу другий і з включає стадії: п'ятою по восьму, відповідно, попереднього варі1) Введення окислювача у водний розчин, що анту винаходу. містить водорозчинний полімерний матеріал; С. Пристрій для здійснення способу перева2) Солюбілізації водорозчинного полімерного жних варіантів. матеріалу у водному розчині при одночасному Розглядається пристрій для деструкції ПВС у створенні вільних радикалів для руйнування вовідповідності до способу, розглянутого вище. Відорозчинного полімерного матеріалу і утворення дносно фіг.6 посилальна цифра 100 відноситься органічних кислот; звичайно до розчинного реактора. У переважно3) Фільтрації несолюбілізованого матеріалу з му варіанті розчинний реактор 100 є автоклавом. водного розчину; Розчинний реактор 100, переважно, виконаний з 4) Якщо необхідно, вимірювання показника неіржавіючої сталі або подібного корозійностійкопараметра концентрації полімерного матеріалу в го матеріалу. Розчинний реактор 100 сполучений розчині; водопровідно-каналізаційною лінією 102 з фільт5) Якщо необхідно, фільтрації радіоактивного раційний пристроєм 104. Фільтраційний пристрій матеріалу з розчину; 104 сполучений водопровідно-каналізаційною 6) Якщо необхідно, нейтралізації pH розчину; лінією 106 з насосом 108. У переважному варіанті і водопровідно-каналізаційна лінія 112 перетинає і 7) Якщо необхідно, біорозклад органічних киз'єднує водопровідно-каналізаційну лінію ПО з слот в розчині з утворенням СО2, НгО і біомаси. теплообмінником 114. Теплообмінник 114 сполуПерша стадія способу в даному переважному чений водопровідно-каналізаційною лінією 116 варіанті містить введення окислювача в розчин, знов з розчинним реактором 100 з утворенням що містить водорозчинний полімер. У переважкомунікації рециркулювання. ному варіанті перекис водню є окислювачем, що Насос 108 сполучений водопровідновводиться. Наприклад, комерційно доступний каналізаційною лінією ПО з фотохімічним реакто30% перекис водню може бути зручно введений у ром 200. Реактор 200, переважно, виконаний з вигляді концентрації загального розчину способу неіржавіючої сталі або подібного корозійностійкоприблизно між приблизно 0,05% об. і приблизно го матеріалу. У переважному варіанті фотохіміч20% об. і, більш переважно, приблизно 3,0% об. ний реактор 200 складається з групи окремих Друга стадія в даному переважному варіанті фотохімічних реакторів (не показано), розташомістить нагрівання розчину, що містить водорозваних по порядку в реакторі. У даному варіанті чинний полімер і окислювач, при температурі і механічна мішалка (не показано) розташована в протягом періоду часу, достатніх для розчинення реакторі 200 для забезпечення циркуляції вмісту. 25 74806 26 Кожний з реакторів містить, щонайменше, один водної фази, що обробляється. Переважні споелемент ультрафіолетового випромінювання соби включають використання реактора з нерувисокої інтенсивності. У більш переважному варіхомим середовищем і способу з активованим анті фотохімічні елементи в реакторі 200 генерувідстоєм, такого як традиційна розширена аерають ультрафіолетове випромінювання з довжиція, ступінчаста аерація, послідовні періодичні ною хвиль між приблизно 185 і приблизно 250нм. реакції, контактна стабілізація, або реакторів з Пристрій введення окислювача 300 сполучепсевдозрідженим шаром. Коли вода, що обробний водопровідно-каналізаційною лінією 302 з ляється з ПВС повинна зберігатися в замкненій реактором 200. У переважному варіанті пристрій системі з циркуляцією, може бути використаний введення окислювача 300 містить логічний прозворотний осмос в доповнення до вищезгаданих грамований контролер, датчик, реєстратор і розспособів. подільний механізм, такий, як добре відомо в Реактор з нерухомим середовищем. хімічній промисловості. Фотохімічний реактор 200 Спосіб аеробного очищення, який складаєтьсполучений водопровідно-каналізаційною лінією ся з однорідного розподілу стічних вод понад 202 з насосом 204. Насос 204 сполучений водопнерухомого (тобто стаціонарного) середовища за ровідно-каналізаційною лінією 206 з місткістю допомогою розподільника потоку 706 в одній або нейтралізації 400. У факультативному варіанті більш вертикальних комірок (фіг.9). Середовище водопровідно-каналізаційна лінія 208 перетинає складається з матеріалу, який забезпечує найбіводопровідно-каналізаційну лінію 206 і сполучальші питому площу поверхні і процент вільного ється з реактором 200, що дозволяє насосу здійоб'єму. Велика площа поверхні забезпечує велиснювати фотохімічну обробку розчину з циркуляку масу бактерійної біоплівки на одиницю об'єму, цією. тоді як збільшений вільний об'єм забезпечує Пристрій нейтралізації pH 402 сполучений більш високі гідравлічні навантаження і збільшеводопровідно-каналізаційною лінією 404 з місткісне перенесення кисню. тю нейтралізації 400. У більш переважному варіВелика частина стічної води, накладеної на анті пристрій нейтралізації pH 402 містить автонерухоме середовище, проходить швидко через матичний контролер pH. Місткість нейтралізації нього у другий освітлювач 704, тоді як залишок 400 сполучена водопровідно-каналізаційною лініповільно струмує понад поверхні бактерійної біоєю 406 з насосом 408. Насос 408 сполучений воплівки, зростаючій на нерухомому середовищі допровідно-каналізаційною лінією 410 знов з міс702. Видалення сумарного органічного вуглецю ткістю нейтралізації 400 з утворенням комунікації ((ТОС)(СОВ)) здійснюється біосорбцією і коагурециркулювання. Місткість нейтралізації 400 сполюванням від швидкого рушення частини потоку і лучена водопровідно-каналізаційною лінією 412 з при поступовому видаленні розчинних органічних біокомірками 500. Біокомірки 500 є, переважно, складових з частини потоку з більш повільним комірками з нерухомим середовищем аеробного рушенням за допомогою біохімічного окислення. типу або з активованим відстоєм. Вхідне пристоКількість одержаної бактерійної біоплівки ресування виконане для напряму повітря, мікробів і гулюється доступним живленням, і зростання поживних речовин в біокомірки будь-яким способуде збільшуватися, так як зміст органіки збільбом, добре відомим в промисловості. Біокомірки шується, до досягнення максимальної товщини, 500 сполучені водопровідно-каналізаційною лініабо коли зміст органіки перевищить проектну єю 502 з насосом 504. Насос 504 сполучений воплощу поверхні нерухомого середовища, необдопровідно-каналізаційною лінією. 506 знов з хідну для обміну розчиненого кисню. Вказане біокомірками 500 з утворенням комунікації рецирмаксимальне зростання регулюється гідравлічкулювання. Біокомірки 500 сполучені водопровідним натиском, типом нерухомого середовища, но-каналізаційною лінією 508 для скидання. органічними складовими, кількістю присутніх осВ альтернативному переважному варіанті новних поживних речовин і природою конкретноводопровідно-каналізаційна лінія 602 перетинає і го біологічного зростання. Час втримання в приз'єднує водопровідно-каналізаційну лінію 206 з строї є функцією поступаючого гідравлічного пристроєм фільтрації радіоактивного матеріалу навантаження і швидкості рециклу комірки. У ре600. Пристрій фільтрації радіоактивного матеріаакторі з нерухомим середовищем рециркуляційне лу 600 сполучений водопровідно-каналізаційною співвідношення складає від 3:1 до 5:1 (релінією 604 знов з водопровідно-каналізаційною цикл:гідравлічне навантаження). лінією 206 з утворенням комунікації рециркулюГоловне застосування реакторів з нерухомим вання. Факультативно пристрій фільтрації радіоасередовищем в очищенні водного ПВС, що оброктивного матеріалу 600 сполучений водопровідбляється буде для високоміцних нерадіоактивних но-каналізаційною лінією 606 знов з реактором скидових потоків. Реактори з нерухомим середо200 з утворенням комунікації рециркулювання, по вищем можуть працювати з об'ємним змістом якій виснаження радіоактивності в розчині може СОВ 50-100 фунтна 1000кв.фут площі поверхні бути здійснене спільно з окисленнямсередовища і гідравлічними навантаженнями 0,5відновленням розчину. Альтернативно пристрій 1,5галон/хв./кв.фут при досягненні міри утилізації фільтрації радіоактивного матеріалу 600 може СОВ до 90% (U.S. EPA, Technology Transfer, бути сполучений з розглянутим пристроєм в 1974). будь-якому положенні між розчинним реактором 100 і місткістю нейтралізації 400. Повторне біохімічне очищення використовуСпосіб з активованим відстоєм. ється для утилізації органічного вуглецю з ПВС 27 74806 28 Спосіб з активованим відстоєм застосований способу, який може досягати 85-90% утилізації в багатьох розробках по очищенню стічних вод і є СОВ з належної операції (U.S. EPA, Technology одним з кращих встановлених і широко поширеTransfer, 1974). них способів біохімічного очищення стічних вод в Ступінчаста аерація. світі для промислових стічних вод, і його пристоУ пристрої ступінчастої аерації скидовий посовність для відповідності новим вимогам до якотік, що обробляється ПВС вводиться в декількох сті потоку, що виходить є значною (Burgess et al., точках 710 протягом всієї протяжності аераційної 2000). Спосіб з активованим відстоєм використокамери (фіг.10). Однак, поворотний активований вує мікроорганізми в суспензії для хімічного окисвідстій 716, який звичайно знаходиться в інтерлення розчинних і колоїдальних органічних речовалі від 25 до 75% розрахункового потоку, ввовин, таких як водний ПВС, що обробляється, до диться в головній частині першої аераційної кадіоксиду вуглецю і води в присутності молекулямери 712, як в пристрої традиційної розширеної рного кисню. У процесі окислення частина органіаерації. Це дозволяє більш ефективно викорисчного матеріалу синтезується в нові клітини. Частовувати біомасу активованого відстою і навіть тина синтезованих клітин потім зазнає розподіляти необхідний кисень по камері. самоокислення в аераційній камері; залишок Пристрої ступінчастої аерації призначені для утворює нові клітини (біомасу) або надмірний об'ємних навантажень 40-60 фунт СОВ/24 відстій. У способі потрібний кисень для підтримки год/1000 куб.фут об'єму аераційної камери при реакцій окислення і синтезу. Для здійснення вмісті органічних речовин (живлення для мікроорбудь-якого застосування способу з активованим ганізмів, П/М) 0,2-0,4 фунт СОВ/24 год/фунт відстоєм на безперервній основі генеровані тверЗПСТР. Час втримання відстою (ЧВВ) може варіді біоречовини повинні бути відділені до скидання юватися в залежності від введення поживної речастини, що декантується з рециркулюванням човини, але звичайно повинен бути близьким головної фракції в аераційну камеру, і надмірний часу для пристроїв традиційної розширеної аевідстій виводиться для подальшої обробки і утирації (U.S. EPA, Technology Transfer, 1974). лізації. Послідовні періодичні реакції. Приклади застосувань розробки способу з Система послідовних періодичних реакцій є активованим відстоєм, які можуть бути викорисспособом з активованим відстоєм, де два або тані для повторного біохімічного очищення в конбільше аеробних біореактори 720 послідовно тексті даного винаходу, включають: традиційну заповнюються, органічний вміст біохімічно окисрозширену аерацію, послідовні періодичні реаклюється, і шар, що декантується розвантажуєтьції, контактну стабілізацію і реактори з псевдозріся з кожної окремої установки 722 (фіг.11). Дана дженим шаром. конструкція виключає необхідність в окремій каТрадиційна розширена аерація. мері освітлювача, тому знижуючи загальну зону У пристрої традиційної розширеної аерації, обслуговування установки очищення. Звичайно в використаному для повторного біологічного очисистемі послідовних періодичних реакцій аеробні щення ПВС, що обробляється, стічні води подабіореактори будуть чергуватися між накопиченються насосом з первинної переробки 700 і регуням/освоєнням і осадженням/вивантаженням лювання pH в аеробно перемішувану аераційну шару, що декантується. Для очищення скидових камеру 708, за якою встановлений послідовно потоків ПВС, що обробляються, послідовні періоповторний освітлювач 704 (фіг.10). У головній дичні реактори можуть працювати послідовно з частині аераційної камери вхідний потік (стічні метою знизити вміст органічного вуглецю крок за води) змішується з розщепленим потоком повокроком вздовж ланцюга очищення. Крім того, ротного активованого відстою 716. Конструкція очищення, що використовує вказаний спосіб роповітрярозподільної системи в камері запобігає боти, здійснюється в окремих ваннах в протилепроскакуванню скидового потоку через установку жність іншим конструкціям, які використовують і збільшує час втримання нагнітанням води, щоб деякий вид проточної системи. У результаті очизробити найбільш довгий шлях через камеру. щення в послідовних періодичних реакторах скиНадходження стічних вод в аераційну камеру дових потоків ПВС, що обробляються дозволяє зміщає змішані рідини (змішані воду і біомасу) у регулювати робочі параметри, такі як час втриповторний освітлювач 704, де флокульована біомання, для кожної окремої ванни стічної води, так маса осаджується у відстій 716 і освітлює кінцеяк вона віддаляється через систему. вий потік, що виходить 718. Частина очищеної У системах послідовних періодичних реактоводи вивантажується через поверхневий шар, що рів розрахункові об'ємні навантаження є подібвиходить. ними навантаженням пристрою традиційної розКонструкція традиційного пристрою розширеширеної аерації, де той, що обробляється ПВС ної аерації для очищення ПВС, що обробляється може бути очищений з швидкістю 20-40 фунтів заснована на об'ємних навантаженнях 20-40 СОВ/24 год/1000 куб. фут об'єму аераційної кафунт СОВ/24 год/1000 куб. фут об'єму аераційної мери і при вмісті органічних речовин 0,2-0,4 фунт камери і вмісті органічних речовин (живлення для СОВ/24 год./фунт ЗПСТР. мікроорганізмів, F/M (П/М)) 0,2-0,4 фунт СОВ/24 Контактна стабілізація. год/фунт змішаного потоку суспендованих тверКонтактна стабілізація є аналогічною ступіндих речовин (MLSS)(ЗПCTP). Час втримання відчастій аерації, відмінність між ними включає зміну стою ((SRT)(ЧBB)) можна варіювати завдяки вмів розташуванні подачі вхідного потоку ПВС, що сту поживної речовини, але повинний звичайно обробляється і повернення відстою 712 в знаходитися в інтервалі між 5 і 15 діб для даного аераційну камеру (фіг.12). Об'ємні навантаження 29 74806 30 СОВ, П/М, ЧВВ і ефективність утилізації органічповинний бути подібним ЧВВ пристроїв традиційних речовин є подібними пристрою ступінчастої ної розширеної аерації. аерації. Відносини повернення відстою варіюютьЗворотний осмос. ся від 25 до 100% середнього розрахункового Тепер знов метою способів повторного і трепотоку. тинного очищення в контексті даного винаходу є Конструкція пристрою контактної стабілізації видалення крок за кроком органічного вуглецю, складається з реакційної аераційної камери 730, що залишається в розчині після первинної обробконтактної аераційної камери 732 і повторного ки ПВС. За допомогою відповідного пристосуваносвітлювача 704. У даній конструкції СОВ в колоня повторного біологічного очищення можна їдальному або нерозчинному стані, що міститься ефективно видаляти 80-95% вказаного органічнов стічних водах ПВС, що обробляється, швидко го вуглецю з розчину. Однак, у випадках, коли видаляється з скидового потоку у відносно коротвода, що обробляється з ПВС повинна зберігатикий контактний час по комбінованому механізму ся в замкненій системі з циркуляцією, весь оргабіологічної сорбції, синтезу і флокуляції. Це може нічний вуглець, що залишився повинен бути видати можливість знизити розмір установки на далений. Коли потрібне повне видалення одиницю очищених стічних вод ПВС, що оброборганічного вуглецю, вода 718, що виходить з ляється в такій мірі, поки скидовий потік має вкаповторного біологічного очищення, буде очищазані характеристики. У конструкції пристрою контися в третинній установці зворотного осмосу тактної стабілізації після того, як біологічний 740. відстій 716 відділяється від стічних вод 718 в Осмос є терміном, який описує явище течії освітлювачі 704, концентрований відстій трансводи через напівпроникну мембрану, яка блокує портується в і окремо аерується в реакційній аеперенесення через неї солей і інших розчинених раційній камері 730. Тут флокульований і абсорречовин. Коли напівпроникна мембрана розділяє бований СОВ стабілізується. Спосіб контактної два водних об'єми, вода буде текти зі сторони стабілізації має перевагу здатності обробляти низької концентрації розчинених речовин в стобільш імпульсні органічні і токсичні речовини зарону високої концентрації розчинених речовин. вдяки здібності до біологічної буферної дії реакПотік може бути зупинений або направлений звоційної аераційної камери 730 і тому, що при будьротно доданням тиску на стороні більш високої якому даному часі головна частина активованого концентрації. Коли вказаний процес здійснюєтьвідстою 716 відділяється від головного потоку ся, він називається зворотним осмосом (Lachish, стічних вод установки. 2000). Концепція зворотного осмосу буде введеРеактори з псевдозрідженим шаром. на в ланцюжок очищення винаходу при провеСпосіб реакції в псевдозрідженому шарі є денні спочатку попередньої фільтрації повторної способом, де суспендоване середовище, таке як води, що виходить 718 через порошковий фільтр активоване вугілля або пластикові біокульки, (0,65-10мкм) з видаленням будь-яких суспендовводиться в біореактор, аераційну і або реакційваних твердих речовин. Після попередньої фільну/контактну камери із забезпеченням додаткової трації вода транспортується в зворотноосмотичплощі поверхні з метою вирощування бактерійної ну ((RO)(ЗO)) місткість концентрату. На даній біоплівки. Вказана модифікація може бути присстадії насос високого тиску використовується для тосована до будь-кого з способів з активованим прокачування води з місткості концентрату до відстоєм, описаних раніше (фіг.9-12). Перевагою ЗО-фільтру, де вона рухається тангенціально реакторів з псевдозрідженим шаром в порівнянні через поверхню ЗО-мембрани. Прикладений тиск з традиційними конструкціями з активованим віднасоса служить для нагнітання частини води честоєм є їх здатність вирощувати більш широкий, рез мембрану до проникної сторони. Солі і оргабільш розгалужений консорціум бактерій, скріпнічні розчинені речовини, дуже великі для прохолених з суспендованим середовищем, а також дження через пори мембрани, залишаються у бактерій, диспергованих в пластівцях через водвигляді концентрату і змиваються через верхню ну фазу аераційної камери. Коли як псевдозрісторону мембрани тангенціальним потоком тиску джене середовище використовується активоване (Millipore, Pellicon і Proflux-Millipore Corp., 1999). вугілля, воно забезпечує поглинаючі властивості, Вказана дія запобігає їх наростанню на поверхню які можуть надавати буферний вплив на негативмембрани і знижує можливу закупорку. При типону дію імпульсного вмісту органічних і токсичних вій роботі 10-20% води фільтрується через ЗОречовин. Через обмеження механічного прокачумембрану як фільтрат при кожному пропущенні, вання і осадження біокульки як псевдозріджений тоді як інші 80-90% відсікаються і повертаються в шар середовища є найбільш відповідними в замісткість концентрату. При кожному пропущенні стосуванні послідовних періодичних реакторів, де або циклі об'єм місткості концентрату знижується всі фази очищення здійснюються в одному реакдоти, поки він не досягне приблизно 10% початторі. кового об'єму завантаження. Завдяки своїй здатності буферного впливу на Профільтровану воду, вільну від солей, рависокий вміст органічних речовин системи реакдіоізотопів і СОВ, подають насосом в резервуар торів з псевдозрідженим шаром призначені для або місткість чистої води для використання в об'ємних навантажень 40-60 фунт СОВ/24 майбутній обробці ПВС. Водний концентрат трагод/1000куб.фут об'єму аераційної камери і віднспортують в камеру витримування відпрацьованошення П/М 0,2-0,5 фунт СОВ/24год/фунт ного відстою. Тут його змішують і аерують з відЗПСТР. ЧВВ знов може варіюватися в залежності працьованими твердими біоречовинами. В від введення поживної речовини, але звичайно результаті додаткове біохімічне окислення 31 74806 32 відновлення СОВ буде мати місце до кінцевого тура розчину підтримується в приблизному інтерзневоднення і утилізації твердого радіоактивного валі між приблизно 150°F (65,6°C) і приблизно залишку і відпрацьованих сухих твердих біоре200°F (93,3°C). човин. Після того, як водорозчинний полімерний маD. Функціонування винаходу. теріал солюбілізується, і водний розчин фільтруПриведене далі є ілюструючими прикладами ється і охолоджується, його транспортують в фовинаходу і не призначене для обмеження об'єму тохімічний реактор 200. Пристрій введення або функціонування винаходу. Інші цілі, характеокислювача 300 подає перекис водню у водний ристики і переваги даного винаходу стануть очерозчин, циркулюючий в фотохімічному реакторі видними з подальшого докладного опису. Повин200. Перекис водню змішується з водним розчине бути зрозуміло, однак, що докладний опис і ном в фотохімічному реакторі 200. Переважно, окремі приклади, хоч вказують переважні варіанпристрій введення окислювача 300 містить автоти винаходу, приводяться тільки шляхом ілюстматичний ротаметр і реєстратор pH. У переважрації, оскільки різні зміни і модифікації в суті і ному варіанті концентрований перекис водню об'ємі винаходу стають очевидними для фахівців вводиться з мінімальною швидкістю приблизно в даній області техніки з вказаного докладного 100мл на 10 галонів розчину. опису. Переважно, фотохімічний реактор 200 місПриклад 1. тить множину труб, що мають внутрішні елеменУ переважному варіанті даного винаходу (дити, змонтовані співосно в них, для генерування вись фіг.6) розчинний реактор 100 є, переважно, електромагнітного випромінювання. Переважно, автоклавом, виконаним з неіржавіючої сталі або елементи генерують ультрафіолетове випроміподібного корозійностійкого матеріалу. Відпранювання з довжиною хвиль в приблизному інтерцьований твердий водорозчинний полімерний валі між приблизно 185 і приблизно 310нм. Більш матеріал вміщують в розчинний реактор 100 у переважно, елементи генерують ультрафіолетоводному розчині. Переважно, відпрацьований ве випромінювання з довжиною хвиль в приблизтвердий водорозчинний полімерний матеріал ному інтервалі між приблизно 185 і приблизно вводять у воду з утворенням розчину, що містить 250нм. У найбільш переважному інтервалі водполімерний матеріал в приблизному інтервалі ний розчин циркулює в фотохімічному реакторі між приблизно 0,5% мас, і приблизно, але менше 200, який містить ряд розташованих з інтервалом за 5% мас. У більш переважному варіанті відпраультрафіолетових елементів, причому кожний цьований твердий водорозчинний полімерний має кварцову оболонку, що оточує внутрішній матеріал вводять в розчин в приблизному інтерультрафіолетовий елемент. Розчин, таким чином, валі між приблизно 0,5% мас, і приблизно 2,5% безперервно опромінюється ультрафіолетовим мас. Переважно, розчинний реактор 100 підтривипромінюванням при механічному перемішуванмує достатній тиск для забезпечення нагріву воні або рециркулюється. Витримка перекису воддного розчину до температури вище за 212°F ню в розчині з підведенням електромагнітної (100°С). Більш переважно, розчинний реактор енергії з довжиною хвиль ультрафіолетового ви100 підтримує достатній тиск для забезпечення промінювання дає внаслідок фотоліз перекису нагріву водного розчину при температурі в прибводню у вільні гідроксильні радикали (ОН*). Вільлизному інтервалі між приблизно 220°F (104,4°C) ні гідроксильні радикали впливають на органічні і приблизно 250°F (121,1°С). Вказані параметри складові розчину, ініціюючи окислювальний касзвичайно автоматично контролюються і регулюкад реакцій, які включають повну деструкцію поються. Розчин витримують при заданій темпералімерного матеріалу в розчині і дають в результурі протягом певного періоду часу, щоб дозвотаті скидовий потік органічних кислот, що містить лити одягу і іншим виробам з полімерного воду і оцтову кислоту. Збільшення концентрації матеріалу розчинитися і забезпечити повну стеводневих іонів внаслідок окислювальної реакції рилізацію розчину. спричиняє зниження pH розчину. Переважно, pH Після солюбілізації водний розчин потім трарозчину вимірюється як індикатор параметра нспортують в фільтраційний пристрій 104. Переконцентрації полімерного матеріалу, що залишаважно, фільтраційний пристрій 104 містить мноється в розчині. Вимірювання pH розчину, пережину сітчастих фільтрів для відфільтровування важно, здійснюється пристроєм введення окисбудь-якого нерозчиненого полімерного матеріалу, лювача 300. Таким чином, пристрій введення який зрештою буде розчинений внаслідок стиокислювача 300 може контролювати продовженрання і турбулентності, створеної рециркуляцією ня фотохімічного процесу доти, поки pH поступорозчину полімерного матеріалу. Фільтраційний во не знизиться до рівня, який вказує на те, що пристрій 104 також відфільтровує будь-який невесь полімерний матеріал в розчині зруйнований. розчинний матеріал, який є несумісним зі спосоПриклад 2. Радіоактивні матеріали. бом. Альтернативний варіант передбачає факульПісля фільтрації водний розчин потім транстативне виснаження радіоактивного матеріалу в портують в теплообмінник 114, який є, переважрозчині. Знов дивись фіг.6. Це здійснюється цирно, повітряохолоджуваним, для прискорення куляцією розчину через пристрій фільтрації разниження температури розчину. Після рециркудіоактивного матеріалу 600 до транспортування ляції в розчинний реактор 100 холодний розчин розчину в місткість нейтралізації 400. Переважно, повертається до тиску навколишнього середовипристрій фільтрації радіоактивного матеріалу 600 ща. У переважному варіанті, коли розчин трансмістить мікронний фільтр, який видаляє порошпортується в фотохімічний реактор 200, темперакоподібний радіоактивний матеріал, і установку 33 74806 34 іонного обміну, яка знижує виснажені радіоізото2) із зміною pH в приблизному інтервалі між припи до елементарного рівня. У більш переважному близно 2,5 і приблизно 4,0. варіанті мікронний фільтр складається з 180°F (82,2°C); лон, введений в комірку, п'ять галонів циркулю- Витримування при підвищеній температурі ється і розпилюється понад нерухомого середоне менше за 30хв.; вища для створення часу втримання в комірці. - Охолоджування вмісту місткості до темпеПеренесення від комірки до комірки і вивантаратури