Спосіб очищення газоповітряного середовища замкнених об’ємів від радіонуклідів і шкідливих домішків та ежектуюча установка для його здійснення

Изобретение относится к техническим средствам охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки газовоздушных сред замкнутых объемов в химической, металлургической, нефтегазовой, нефтехимической, атомной промышленности, а также в других отраслях народного хозяйства, деятельность которых связана с выделением и выбросом в окружающую среду радионуклидов, токсичных веществ и вредных примесей. Известен способ удаления радионуклидов из водных растворов [Заявка РФ № 93025484/25, кл. G 21 F 9/18, 1995], по которому раствор подвергают контактированию с биосорбентом. Известно устройство для очистки газовоздушной среды [Авт. св. СССР № 1457971, кл. В 01 D 47/10, 1989], содержащее распылитель и корпус диффузора. К недостаткам названного способа можно отнести высокую стоимость сорбента, сложность его захоронения и низкую эффективность при очистке от газовоздушных α,β аэрозолей. Недостатком данного устройства является низкая эффективность очистки загрязненного воздуха замкнутого объема от пылевидных и высокотоксичных радиоактивных аэрозолей. Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки газовоздушной среды замкнутых объемов, реализованный в устройстве для мокрой очистки воздуха [Авт. св. СССР № 331256, кл. В 01 D 47/10, 1991], включающий связывание радионуклидов и вредных примесей при контактировании на высокоразвитой поверхности диспергированной рабочей жидкости с эжектированной газовоздушной средой в локальном объеме корпуса диффузора и разделение диспергированного потока на выходе из корпуса на газовый и жидкостный. Наиболее близким к предлагаемому является массообменное устройство для мокрой очистки воздуха в замкнутом объеме [Авт. св. СССР № 331256, кл. В 01 D 47/10, 1991], содержащее распылительное устройство, корпус диффузора и размещенную под ним емкость с арматурой и трубопроводом. Использование в качестве рабочей жидкости воды ограничивает эффективность применения названного способа при очистке воздуха от вредных примесей инертных по отношению к воде и химически с нею не взаимодействующи х (не фтепродукты, органические растворители, радиоактивные газы "аэрозоли и т. п.). Так, эффективность очистки газовоздушной среды от высокотоксичных аэрозолей достигает не более 75-80% при дисперсности примесей от 1 до 100 мкм и не более 50% при очистке радиоактивных α,/? аэрозолей с дисперсностью от 0,01 до 5 мкм. При этом не исключена возможность выброса капель загрязненной жидкости в помещение при разделении диспергированного потока на газовый и жидкостный. В установившемся режиме рабочая жидкость, подаваемая в корпус диффузора распылительным устройством создает ламинарный поток высокоразвитой поверхности. В виду различия скоростей в центре потока и у стенок корпуса (уменьшение скорости потока за счет трения о стенки корпуса) создаются "застойные" зоны с различной развитой поверхностью, что, ухудшая условия диспергирования потока рабочей жидкости и уменьшая генерируемую эффективную поверхность контакта, приводит к проскоку некоторых частиц вредных примесей и, как следствие, снижает эффективность очистки. Кроме того, способ предполагает необходимость постоянной подачи значительного количества воды (более 3000 л/час), что требует привязки к стационарному оборудованию и высоких материальных затрат. Конструктивное выполнение данного устройства обеспечивает его работу только в прямоточном режиме, что затрудняет использование сорбента в составе рабочей жидкости и связано с необходимостью стационарного размещения механизмов, привязки к магистральному трубопроводу, наличия больших запасов воды и канализационной емкости. В основу изобретения поставлена задача в способе очистки газовоздушной среды замкнутых объемов путем осуществления замкнутого цикла очистки при использовании сорбирующи х добавок обеспечить универсальность очистки с повышением эффективности мокрой очистки газовоздушной среды от высокочастотных и радиоактивных аэрозолей. В основу изобретения также поставлена задача в устройстве для мокрой очистки воздуха в замкнутом объеме путем осуществления замкнутого цикла очистки обеспечить повышение эффективности и универсальности очистки при автономности и мобильности устройства. Сущность изобретения состоит в том, что в способе очистки газовоздушной среды замкнутых объемов от радионуклидов и вредных примесей, включающем связывание радионуклидов и вредных примесей при контактировании на высокоразвитой поверхности диспергированной рабочей жидкости с эжектированной газовоздушной средой в локальном объеме корпуса диффузора и разделение диспергированного потока на выходе из корпуса на газовый и жидкостный, связывание радионуклидов и вредных примесей при их селективном извлечении и переводе в твердую фазу осуществляют п утем дозирования в рабочую жидкость лигнина гидролизного дисперсности 10-40 мкм в количестве 0,1-0,5 мас.% в условиях турбулентности диспергированного потока, при этом отработанный лигнин по мере его насыщения твердой фазой удаляют из рабочей жидкости посредством ее фильтрации через сменный фильтрующий узел, снаряженный лигнином гидролизным гранулированным фракции 1,2-1,5 мм с последующим использованием рабочей жидкости, по замкнутому циклу, а в эжектирующей установке для очистки газовоздушной среды замкнутых объемов от радионуклидов и вредных примесей, содержащей распылительное устройство, корпус диффузора и размещенную под ним емкость с арматурой и трубопроводом, корпус диффузора дополнительно снабжен внутренним кольцеобразным выступом, «расположенным на расстоянии 3/5 высоты корпуса от его вер хнего среза, а в нижней части емкости размещен соединенный с трубопроводом подачи рабочей жидкости фильтрующий узел, снаряженный лигнином гидролизным гранулированным фракции 1,2-1,5 мм. Введение в рабочую жидкость лигнина гидролизного дисперсности 10-40 мкм позволяет осуществлять фиксацию, т. е. перевод в твердую фазу газообразных и растворенных вредных примесей, что повышает степень очистки и предотвращает обратный выход вредных примесей из рабочей жидкости в газообразную среду при разделении диспергированного потока. Модифицированный лигнин гидролизный представляет собой сорбент с высокоразвитой внутренней поверхностью (250-800 м /г), является продуктом гидролиза растительного материала. Значительная адсорбционная и ионообменная емкость, а также комплексообразующие свойства лигнина относят сорбент к селективным и универсальным по отношению к широкому спектру вредных примесей. Так, ионообменная емкость в динамических условиях по тяжелым металлам и основным токсичным радионуклидам составляет 580-1400 г*экв/м , по органическим катионным веществам не менее 0,285-0,520 моль/кгп, по полярным органическим компонентам (масла, нефть, нефтепродукты и т. п.) не менее 185-194 г/кг. Кроме того, лигнин гидролизный и его модификации являются хорошими поверхностно-активными веществами (ПАВ). Таким образом, присутствие лигнина гидролизного в рабочей жидкости наряду с повышением эффективности обеспечивает универсальность мокрой очистки газовоздушной среды замкнутых объемов. При штатной работе вредных производств добавки лигнина составляют 0,1%, а при аварийных выбросах их дозировка увеличивается до 5%. Создание турбулентного диспергированного потока позволяет обеспечить степень дисперсности рабочей жидкости до 0,5-5 мкм (дисперсность капель в ламинарном потоке не более 1-10 мкм), что приводит к увеличению поверхности контакта диспергированной рабочей жидкости с эжектированной газовоздушной смесью и повышает эффективность очистки, особенно от радиоактивных аэрозолей (степень очистки не менее 90%). Вывод отработанного лигнина из рабочей жидкости посредством ее фильтрации через сменный фильтрующий узел, сопряженный лигнином гидролизным гранулированным фракции 1,2-1,5 мм позволяет осуществлять циркуляцию рабочей жидкости по замкнутому циклу с использованием небольших объемов рабочей жидкости, обеспечивая автономность очистки и снижение материальных затрат. Выполнение в корпусе диффузора кольцеобразного выступа, расположенного на расстоянии 3/5 высоты корпуса от его верхнего среза, создает условия образования турбулентного диспергируемого потока, что ликвидируя "застойные зоны", приводит к улучшению условий взаимодействия вредных ингредиентов эжектируемой газовоздушной смеси с диспергированным потоком рабочей жидкости в конечном итоге повышает эффективность и универсальность мокрой очистки газовоздушной среды. Размещение в нижней части емкости для рабочей жидкости связанного с трубопроводом подачи рабочей жидкости фильтрующего узла, снаряженного лигнином гидролизным гранулированным фракции 1,2-1,5 мм, обеспечивает замкнутый цикл очистки, при котором лигнин по мере его насыщения вредными примесями в виде твердой фазы выводится из рабочей жидкости, накапливаясь на сменном фильтре, а очищенная рабочая жидкость возвращается в замкнутый цикл. Таким образом, отпадает необходимость привязки к стационарному оборудованию, наличия больших запасов воды, что обеспечивает автономность и мобильность устройства. Способ осуществляется следующим образом. В рабочую жидкость вводят порошковый сорбент, представляющий собой мелкодисперсный модифицированный лигнин гидролизный фракции 10-40 мкм. При штатной работе вредных производств, когда вредные выбросы не значительны, вводят добавки лигнина до 0,5%, при аварийных выбросах дозировку увеличивают до 5% и более. Затем рабочую жидкость, представляющую собой суспензию дозированного лигнина и воды, через распылительное устройство подают в корпус диффузора. В локальном объеме корпуса диффузора на высокоразвитой поверхности происходит контакт распыленной рабочей жидкости с эжектированными вредными ингредиентами газовоздушной среды. Ингредиенты газовоздушной смеси в объеме корпуса взаимодействуют с лигнином по механизму адсорбции, хемосорбции, ионного обмена и окислительно-восстановительного взаимодействия в зависимости от природы загрязнения. Таким образом происходит селективное извлечение и переход вредных примесей на поверхность и внутренние структуры лигнина, который прочно их фиксирует, т. е. переводит в твердую фазу. При насыщении ионообменной и адсорбционной емкости лигнина, а также в случае необходимости, рабочую жидкость пропускают через фильтрующий узел, снаряженный лигнином гидролизным гранулированным фракции 1,2-1,5 мм. Фильтрующий узел, представляющий собой сменный фильтр-патрон, работая в режиме намывного фильтра, удаляет из рабочей жидкости отработанный лигнин, после чего рабочую жидкость возвращают в замкнутый цикл. Отработанный фильтрующий узел заменяют на новый, а в рабочую жидкость дозируют свежие добавки лигнина. На чертеже представлена схема эжектирующей установки для очистки газовоздушной среды замкнутых объемов. Установка содержит корпус 1 диффузора с внутренним кольцеобразным выступом 2, распылительное устройство 3, емкость 4 для рабочей жидкости 5 с ловушками 6, трубопровод 7 подачи рабочей жидкости с клапанами 8, 9, насос 10 и фильтрующий узел 11. Устройство работает следующим образом. Рабочая жидкость 5 из емкости 4 насосом 10 по трубопроводу 7 (клапан 8 открыт) подается через распылительное устройство 3 в корпус 1 диффузора. Под действием струй распылительного устройства 3 во вн утренний объем корпуса 1 эжектируется газовоздушная смесь. На высокоразвитой поверхности, генерируемой распылительным устройством 3 из рабочей жидкости 5 происходит контакт рабочей жидкости с газовоздушной средой. В результате соударения генерированного диспергированного потока о кольцевой выступ 2 корпуса 1 образуются турбулентные потоки, увеличивающие активный объем контакта рабочей жидкости с вредными примесями. Ингредиенты воздушной смеси, смешиваясь с высокоразвитой поверхностью контакта, взаимодействуют с лигнином, который прочно их формирует, переводя в твердую фаз у. На выходе из корпуса 1 диспергированный поток разделяется на газовый и жидкостный. Газовый поток через ловушки 6 возвращается в помещение, а жидкостный -в емкость 4. При насыщении ионообменной адсорбционной емкости лигнина рабочую жидкость направляют на фильтрующий узел 11 (клапан 9 открыт). Фильтрующий узел 11, работая в режиме намывного фильтра, удаляет из рабочей жидкости отработанный лигнин. Очищенная рабочая жидкость возвращается в замкнутый цикл. Отработанный фильтрующий узел 11 заменяется на новый, а в рабочую жидкость дозируются свежие добавки лигнина. Предлагаемый способ обеспечивает эффективную очистку загрязненного воздуха замкнутых объемов от высокотоксичных радиоактивных аэрозолей, твердых пылевидных аэрозолей, органических и газовоздушных золей токсичных веществ при штатной работе экологических вредных производств, а также предотвращение выбросов токсичных веществ в окружающую среду в аварийных ситуациях. Для эффективной работы предлагаемого устройства не требуется больших объемов воды, что делает установку автономной, мобильной и более эффективной по сравнению с существующими.