способ обезвреживания отходов ядохимикатов и химического оружия

Формула изобретения

Способ обезвреживания отходов ядохимикатов и химического оружия, включающий электрохимическое обезвреживание и фильтрацию, заключающийся в том, что обезвреживание осуществляют в две стадии, на первой из которых ядохимикаты направляют в бункер с перфорированным днищем и фильтром из нерастворимого зернистого материала, где их растворяют в воде, кислой или щелочной среде, а затем полученный раствор обрабатывают в электрореакторе, снабженном железными электродами с расстоянием между ними 15-20 мм при плотности тока 8-10 А/кв.дм и продолжительности обработки 10-15 мин, после чего раствор ядохимикатов в виде воды с частицами шлама и пены подают в отстойник-коагулятор с перфорированным днищем и слоем гранулированного сорбента на нем, откуда воду направляют на доочистку в электрореактор второй стадии, куда периодически добавляют растворы солей NaCl и KCl, а затем подают в отстойник-коагулятор второй стадии, откуда чистую воду удаляют, при этом выделяющиеся при электролизе газы обезвреживают в фильтрах-сорбентах, а нерастворимые продукты электролиза осаждают в конусной части электрореакторов и частично выводят в виде пены.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обезвреживанию ядохимикатов, применяемых в сельском хозяйстве, медицине, промышленности, а также боевых отравляющих веществ.

Известны около десятка основных отечественных и зарубежных технологий по обезвреживанию всех видов отравляющих химических веществ, в том числе и химического оружия.

К ним относятся пиролиз и сжигание, химические методы, уничтожение ядерным взрывом, электрохимический метод, плазменный метод, метод биологической детоксикации, высокотемпературный метод, паровой пиролиз.

Недостатками известных способов является большая энергоемкость процесса, сложность конструкции устройств, в процессе их реализации появляется большое количество твердых, жидких и газообразных вредных отходов, что значительно увеличивает нагрузку экологии на окружающую среду.

Наиболее предпочтительным в настоящее время в промышленности является метод сжигания, т.к. продукты сгорания либо практически безвредны, либо достаточно абсорбируются в скрубберах (см. "Оборудование и технология для очистки сточных вод машиностроительных предприятий". Альбом. - М.: ВНИИТЭМР, 1991).

Но и этот метод обладает рядом недостатков: большие энергозатраты, длительность технологического процесса, большое количество отходов, требующих специального хранения или дальнейшего уничтожения, очень высокая стоимость всего цикла уничтожения отходов ядохимикатов и химического оружия.

Серьезным недостатком данного процесса является и то, что при высоких температурах вследствие реакции галогенов и органических соединений образуются высокотоксичные соединения - диоксины, которые при данной технологии нейтрализовать невозможно и применение данной технологии в больших объемах является бесперспективным.

Цель изобретения - снижение затрат и повышение эффективности обезвреживания ядохимикатов и холодного оружия, исключение образования диоксинов и других токсичных отходов, обеспечение полного обезвреживания любых органических и неорганических веществ до экологически безопасных продуктов без опасности загрязнения окружающей среды.

Поставленная цель решается тем, что в способе обезвреживания отходов ядохимикатов и химического оружия, включающем электрохимическое обезвреживание и фильтрацию, согласно изобретению обезвреживание осуществляют в две стадии, на первой из которых ядохимикаты направляют в бункер с перфорированным днищем и фильтром из нерастворимого зернистого материала, где их растворяют в воде, кислой или щелочной среде, а затем полученный раствор обрабатывают в электрореакторе, снабженном железными электродами с расстоянием между ними 15-20 мм при плотности тока 8-10 А/дм² и продолжительности обработки 10-15 мин, после чего раствор ядохимикатов в виде воды с частицами шлама и пены подают в отстойник-коагулятор с перфорированным днищем и слоем гранулированного сорбента на нем, откуда воду направляют на доочистку в электрореактор второй стадии, куда периодически добавляют растворы солей NaCl и КСl, а затем подают в отстойник-коагулятор второй стадии, откуда чистую воду удаляют, при этом выделяющиеся при электролизе газы обезвреживают в фильтрах-сорбентах, а нерастворимые продукты электролиза осаждают в конусной части электрореакторов и частично выводят в виде пены.

Применение заявляемого изобретения позволит получить следующий технический результат. Данное изобретение позволяет снизить затраты и повысить эффективность обезвреживания ядохимикатов и химического оружия, исключить образование диоксинов и других токсичных отходов, использовать для крупномасштабного разложения инсектициды, дефолианты, OВ, а также вещества, трудно поддающиеся химическому обезвреживанию или сжиганию.

Данное решение обеспечит полное обезвреживание любых канцерогенных органических и неорганических веществ до экологически безопасных веществ без опасности загрязнения окружающей среды.

Заявляемый способ обезвреживания отходов ядохимикатов и химического оружия, включающий электрохимическое обезвреживание и фильтрацию, отличается от известного, принятого за прототип тем, что при двухстадийном процессе в результате пропускания через раствор ядохимикатов высокого электрического тока и применения железных электродов, проходит окислительно-восстановительный процесс, в результате токсичные органические и неорганические соединения разрушаются с образованием элементарных соединений в виде газа и нерастворимых гидроксидов тяжелых металлов от примесей в электрореакторе второй стадии, а затем в отстойнике-коагуляторе с фильтром из гранулированного сорбента.

Сопоставимый анализ заявленного решения с известным позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "новизна".

Из патентной и научно-технической литературы не известен способ, в котором отходы ядохимикатов обезвреживаются путем электролиза в двухстадийном электрохимическом реакторе при заданном режиме и затем дважды полученный после электролиза раствор очищается в отстойниках-коагуляторах, снабженных фильтрами из гранулированного сорбента - цеолита, откуда очищенная вода подается на технологические нужды, а нерастворимые продукты оседают на днищах электрореакторах.

Таким образом, предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "изобретательский уровень".

Заявляемое техническое решение может быть использовано для обезвреживания ядохимикатов, применяемых в различных отраслях производства, особенно в сельском хозяйстве, медицине, промышленности, а также обезвреживания боевых отравляющих веществ.

Таким образом, предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема обезвреживания отходов ядохимикатов и химического оружия.

Устройство для обезвреживания содержит приемный бункер 1 с мешалкой, снабженной крышкой 2 с поплавковым клапаном 3, конусным днищем 4, перфорированным промежуточным днищем 5 с расположенным на нем слоем нерастворимого в воде зернистого материала 6, системой распределения воды 7, состоящей из перфорированных труб 8, и слоем ядохимикатов 9. Отвод раствора ядохимикатов из бункера осуществляется по трубе 10-1 с запорно-регулирующим устройством 11-1 в электрореактор 12-1 первой стадии, который имеет конусное днище 13-1 с отводным трубопроводом 14-1 и запорно-регулирующим устройством 15-1 для удаления шлама 16-1. В центральной части электрореактора 12-1 расположены на расстоянии между собой 10-15 мм железные пластинчатые электроды 17-1. Раствор ядохимикатов в виде воды 18 с частицами шлама и пены 19 по трубопроводу 20-1 поступает в отстойник 21-1 первой стадии с перфорированным днищем 22-1 и слоем сорбента - цеолита 23-1. Электрореактор 12-2 и отстойник 21-2 второй стадии процесса обезвреживания аналогичны агрегатам первой стадии 12-1 и 21-1. От отстойника 21-2 отходит трубопровод 24 с запорно-регулирующим устройством 25, фильтром-сорбентом 26 и связанный с системой оборотного водоснабжения 27.

Способ обезвреживания ядохимикатов осуществляется следующим образом.

Сущность решения состоит в том, что в результате пропускания через раствор ядохимикатов высокого постоянного электрического тока и применения железных электродов идет окислительно-восстановительный процесс, в результате токсичные органические и неорганические соединения разрушаются с образованием элементарных соединений в виде газа и нерастворимых гидроксидов тяжелых металлов.

Ядохимикаты помещают в бункер 1 и заполняют водой, при этом происходит растворение ядохимикатов 9. Поплавковый клапан 3 при этом предотвращает переполнение бункера 1. Вследствие превышения уровня воды в бункере над уровнем электродов 17-1 в электрореакторе 12-1 при открытом запорно-регулировочном устройстве 11-1 по трубопроводу 10-1 раствор ядохимикатов подают в межэлектродное пространство электрореактора 12-1. Слой нерастворимого в воде зернистого материала 6, например песчано-гравийной смеси, выполняет роль фильтра и не позволяет проникнуть в электрореактор 12-1 нерастворенным частицам ядохимикатов. Электролиз полученного раствора осуществляют при плотности тока 0,5-25 А/дм² при продолжительности обработки до 30 мин и сопровождается выделением газообразных компонентов, которые отсасываются вентиляторами 28-1, 28-2 через фильтры 29-1 и 29-2, в качестве наполнителя которых используется сорбент, например гранулированный активированный уголь или цеолит. Нерастворимые продукты электролиза частично осаждаются в конусном днище 13-1 электрореактора 12-1, а частично образующиеся газы выносятся на поверхность обработанного раствора в виде пены 19. Воду с частицами шлама и пены по трубопроводу 20-1 подают в отстойник 21-1. Далее из отстойника 21-1 раствор по трубе 10-2 поступает в электрореактор 12-2 и отстойник 21-2 второй стадии процесса, при этом для предотвращения пассивации электродов и обеспечения необходимой электропроводности электролита (раствора) в отстойник 21-2 вводят раствор NaCl и КСl в количестве до 0,1 г/л. Из отстойника 21-2 при открытом запорно-регулировочном устройстве 25 после фильтрации через слой гранулированного сорбента 23-2, в качестве которого используют активированный уголь или цеолит, воду насосом подают на доочистку от механических примесей через фильтр-сорбент 26, а затем в систему водоснабжения 27.

По окончании процесса уничтожения ядохимикатов при открытом запорно-регулировочном устройстве производят слив чистой воды из отстойников 21-1 и 21-2. При открытии аналогичного устройства осуществляют слив воды с осадком шлама из электрореакторов 12-1, 12-2. Шлам из электрореакторов с поверхности зернистого материала и из фильтров очистки воды направляют на утилизацию.

Выпрямители постоянного тока в данном процессе используются реверсного типа, т.к. периодически автоматически происходит переплюсовка анода-катода через 20-30 мин в целях избежания пассивации электродов.

Использование предлагаемого технического решения позволяет снизить затраты за счет снижения энергоемкости процесса и применения оборотной циркуляции воды, повысить надежность уничтожения ядохимикатов разложением их на простые по составу химические вещества и полностью исключить образование диоксинов.