2. Апаратурне оформлення радіаційного очищення води.

Гамма-установки для очищення стічних вод.

Для очищення стічних вод оптимальними є конструкції «підземних» установок, у яких грунт виконує функції основного радіаційного захисту. При цьому забезпечується компактність і здешевлення конструкції, безпека експлуатації, зручність управління, а також можливість розміщення установки в безпосередній близькості від іншого (нерадіаційного) технологічного устаткування в будь-якому виробничому приміщенні.

Радіаційні установки (РУ) розрізняють за способом і матеріалом радіаційного захисту, який може бути сухим (свинець, сталь, бетон і ін.), водним і змішаним. Найбільш ефективний, надійний, а, отже, і переважний сухий спосіб захисту.

Забезпечення безпеки роботи на радіаційних установках не обмежується застосуванням радіаційного захисту. Установка, навіть найпростіша по конструкції, забезпечена багатофункціональними системами сигналізації і блокування роботи відповідальних вузлів її і допоміжних механізмів. При цьому застосовується обов'язкове дублювання блокувань виконавчими механізмами, що діють на різній фізичній підставі. Основою будь-якої системи блокування є «блокування по дозі», тобто по перевищенню гранично допустимого рівня потужності дози в робочому приміщенні.

Перша промислова установка для радіаційного знезараження побутових стічних вод в безперервному режимі була створена і введена в експлуатацію фірмою "Енерджи системз" в березні 1970 р. в р. Палмдейле (США, штат Флоріда). Створенню установки передували чотирирічні попередні дослідження, з яких 2,5 роки - на пілотній установці Технологічного інституту в Мельбурні (штат Флоріда).

Конструкційно установка є радіаційно-хімічним апаратом (РХА) прямокутного перерізу (рис. 3.12), розділеним вертикальними перегородками на канали, усередині яких розміщені шість стрижньових джерел 60Со сумарною активністю 16 кКи. Завдяки такому розподілу джерел випромінювання в об'ємі РХА КПД по γ-випромінюванню досягає 90% (за даними фірми). Апарат з'єднується з технологічною лінією очищення стоків вхідним і вихідним патрубками. Роль радіаційного захисту виконують металевий і бетонний блоки. Останній, розміром 4,25 х 4,25 х 2,73 м, виконаний із заздалегідь напруженого залізобетону.

Установка використовується в комплексі біологічного очищення стічних вод перед скиданням їх в річку. В результаті радіаційної дії дози 6,102 Дж/кг в стоці гине 99,9% кишкових паличок і руйнується близько 96% СПАР. Знезаражена вода після фільтрації через діатомову землю придатна для зрошування, а яка пройшла додатково через вугільний фільтр - відповідає стандартам США на питну воду.

У НІФХД ім. Л.Я.Карпова розроблена і введена в експлуатацію пілотна радіаційно-хімічна установка (РХУ) безперервної дії з опромінювачем активністю 13 кКи. Ця установка складається з таких основних вузлів: сховище-опромінювач з 20 відособлених труб-каналів, створюючих циліндровий опромінювач, і розміщених в ньому стандартних препаратів Со; трьохсекційний рухомий циліндр, дві крайні секції якого є частиною біологічного захисту установки, а середня - порожниною для розміщення блокових об'єктів або знімного РХА; секторні затвори, що виконують функції захисту від випромінювання по зазору між трубою, напрямної, і рухомим циліндром, а також функції механізму блокування переміщення рухомого циліндра; механізм переміщення рухомого циліндра.

Основними елементами технологічної лінії цієї установки є: два апарати, оснащені мішалками, барботерами і електронагрівачами; автоматичний перемикач технологічних рідко- і газофазних потоків золотникового типа; нагнітальний насос і радіаційно-хімічний апарат.

Виготовлена серія дослідно-промислових установок Гамматок-100, які конструкційно відрізняються наявністю зовнішнього щодо опромінювача РХА місткістю близько 400 л (що вдесятеро перевищує ємкість внутрішнього РХА). Застосування цього РХА дозволило підвищити КПД по гамма-випромінюванню до 40%. Установка Гамматок-100 розрахована на продуктивність 65 м3/доб. при знезараженні біологічно очищених стічних вод (початкова зараженість 3107, кінцева - 3 бактерії на 1 дм3).

Перспективність застосування радіаційного методу очищення промислових і побутових стічних вод зумовила інтенсифікацію розробки спеціалізованої радіаційної техніки. Спроектовано велике число установок з різними джерелами випромінювання для реалізації процесів очищення в масштабах до десятків тисяч кубічних метрів за добу очищених стічних вод. Найбільш значні розробки фірми "Гебрюдер Зульцер" (Швейцарія), а також фірм США "Інтернейшнл Ньютроникс" і "Бечтел".

Спеціалізована фірма по очищенню води "Вотер Пьюріфікейшн" (США) розробила ескізний проект (рис. 3.13) підземної установки з опромінювачем 60Со у вигляді відособлених стрижнів, розподілених в робочому об'ємі РХА. Радіаційна безпека установки забезпечується змішаним радіаційним захистом – грунтом і водою. Завантаження опромінювача здійснюється через товщу води. Стічна рідина в РХА подається безнасосним методом за рахунок різниці гідравлічних висот на вході і виході.

Великий період напіврозпаду ізотопу 137Cs (порівняно з 60Со) привертає увагу проектувальників очисних споруд в Німеччині. Вони вважають, що 60Со доцільно використовувати тільки в установках малої продуктивності, обслуговуючих район з 500-1000 домів. Проектування оснащених опромінювачем 137Cs гамма-установок передбачається перспективнішим.

Установки з прискорювачами електронів для очищення стічних вод.

Прискорювач електронів - це електрична машина для перетворення потенційної енергії електричного поля в кінетичну енергію рухомих електронів. У цьому його основна відмінність від ізотопних джерел випроміню-вання. Прискорювач складається з джерела високої напруги і вакуумної частини, в якій одержувані на катоді електрони розгоняться в електричному полі до високих енергій. Пучок електронів (діаметр у вакуумі < 1 см) випускають в повітря через тонку металеву фольгу. За фольгою пучок розсівається і набуває форми конуса. Для збільшення опромінюваної площі пучок сканують в одному або двох взаємно перпендикулярних напрямах (так звана розгортка).

Установки з радіаційними контурами ядерних реакторів для очищення стічних вод.

Радіаційний контур (РК) - це джерело γ-випромінювання, дія якого заснована на тому, що в активній зоні ядерного реактора (або поблизу неї) розташовується генератор активності (рис. 3.15), а поза реактором в окремому захисті розташований опромінювач, сполучений з генератором комунікаціями. Все разом створює замкнуту систему (контур), яким циркулює робоча речовина з наведеним під дією нейтронів витоку ядерного реактора γ-випромінованням. Як робочу речовину звичайно застосовують сплави, рідкі при звичайних температурах, в яких утворюються γ-випромінюючі нукліди з достатнім періодом напіврозпаду (близько годин) і відповідною енергією випромінювання. Одна з особливостей РК полягає в тому, що він прив'язаний до ядерного реактора, а, отже, прив'язаний до нього і відповідний РХА. Звичайно АЕС, ядерні реактори яких можна використовувати для створення РК, будують на достатньому видаленні від крупних населених пунктів, які є основними "постачальниками" стічних вод. За потужністю РК цілком підходять для обробки великих об'ємів стічних вод.

Контрольні запитання:

Опишіть основні принципи і умови проведення процесів радіаційного очищення і знезараження води.

Охарактеризуйте іонізуючі випромінювання.

Як діють іонізуючі випромінювання на забруднену воду?

Які бувають ефекти опромінення водних розчинів неорганічних та органічних речовин?

Назвіть основні можливі напрями використання радіаційної обробки води?

Поясніть принципову схему гамма-установки для очищення води.

Поясніть принципову схему установки з прискорювачами електронів для очищення води.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я