фильтрующий материал из поливинилового спирта

Формула изобретения

1. Способ фильтрации водного потока, содержащий стадии:

прохождение, по меньшей мере, части водного раствора через фильтр, содержащий фильтрующий материал, содержащий водорастворимые нить или жгут из поливинилового спирта, и носитель для фильтрующего материала, при этом носитель содержит трубчатую сердцевину с проточными каналами, проходящими через боковую стенку трубчатой сердцевины, причем проточные каналы обеспечивают ток текучей среды водного потока через трубчатую сердцевину и проточные каналы, при этом водорастворимые нить или жгут из поливинилового спирта наматывают на сердцевину и поверх проточных каналов.

2. Способ по п.1, в котором водный поток содержит радиоактивный материал и упомянутый способ приводит к загрязнению фильтра.

3. Способ по п.1, в котором водный поток содержит радиоактивный материал и растворенный водорастворимый полимер, продукт разложения водорастворимого полимера или их комбинацию, и упомянутый способ приводит к загрязнению фильтра.

4. Способ по п.3, в котором растворенный водорастворимый полимер или продукт разложения водорастворимого полимера производят из водорастворимого загрязненного продукта, причем водорастворимый загрязненный продукт содержит радиоактивный материал на или в одежде, защитной одежде, рабочем комбинезоне, обуви, лицевой маске, перчатках, швейном изделии, белье, занавеске, полотенце, ткани, пленке, изделии из слоистого пластика, содержащем, по меньшей мере, одну ткань или пленку, губку, мочалку, сетку, марлю, мешковину, подкладку, протирочный материал, подушку, повязку или их комбинации.

5. Способ по п.4, в котором водорастворимый загрязненный продукт содержит водорастворимый материал, выбранный из группы, состоящей из поливинилового спирта, полиакриловой кислоты, полиметакриловой кислоты, полиакриламида, водорастворимых производных целлюлозы, содержащих метилцеллюлозы, этилцеллюлозы, гидроксиметилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы и карбоксиметилцеллюлозы, карбоксиметилхитина, поливинилпирролидона, сложноэфирной смолы, водорастворимых производных крахмала, содержащих гидроксипропилкрахмал и карбоксиметилкрахмал, водорастворимых оксидов полиэтилена, щелочных водорастворимых материалов, содержащих сополимер этилена с акриловой кислотой (ЭАК) и метакриловой кислотой (ЭМАК), и их солей; и иономеров, содержащих акриловую кислоту и/или метакриловую кислоту.

6. Способ по п.5, в котором водорастворимый загрязненный продукт содержит водорастворимый поливиниловый спирт.

7. Способ по любому из пп.2-6, в котором радиоактивный материал содержит трансурановый элемент, продукт распада, природный радиоактивный элемент, продукт активации ядерного процесса, медицинский изотоп или их комбинацию.

8. Способ по любому из пп.2-6, в котором радиоактивный материал производится атомной промышленностью.

9. Способ по п.2 или 3, в котором способ дополнительно содержит этапы: обезвреживание загрязненного фильтра посредством помещения загрязненного фильтра в водяную баню при таких условиях, что, по меньшей мере, часть загрязненного фильтра становится растворимой, и отделения, по меньшей мере, части радиоактивного материала от других материалов в водяной бане.

10. Способ по п.2 или 3, в котором способ дополнительно содержит этапы: обезвреживание загрязненного фильтра посредством помещения загрязненного фильтра в водяную баню, содержащую реагент, усиливающий разложение полимера, предшественник реагента, усиливающего разложение полимера, окислитель, озон, и, возможно, катализатор, выбранный из сульфата железа, или реактива Фентона, или любой их комбинации при таких условиях, что, по меньшей мере, часть загрязненного фильтра разлагается, образуя один или более продуктов разложения, и отделение, по меньшей мере, части радиоактивного материала от других материалов в водяной бане.

11. Фильтр для фильтрации водного потока, содержащего радиоактивный материал, произведенный атомной промышленностью, причем указанный фильтр содержит: (а) фильтрующий материал, содержащий водорастворимые нить или жгут из поливинилового спирта; и (б) носитель для фильтрующего материала, в котором носитель содержит трубчатую сердцевину с проточными каналами, проходящими через боковую стенку трубчатой сердцевины, причем упомянутые проточные каналы обеспечивают ток текучей среды водного потока через трубчатую сердцевину и проточные каналы, при этом водорастворимые нить или жгут из поливинилового спирта намотаны на сердцевину и поверх проточных каналов.

12. Фильтр по п.11, в котором он имеет номинальный размер пор от примерно 0,1 до примерно 2500 мкм.

13. Фильтр по п.11, в котором он имеет номинальный размер пор от примерно 0,1 до примерно 1,0 мкм.

14. Фильтр по п.11, в котором он имеет номинальный размер пор от примерно 10 до примерно 100 мкм.

15. Фильтр по п.11, в котором сердцевина содержит металл.

16. Фильтр по п.11, в котором сердцевина содержит водорастворимый или разлагаемый водой полимер.

17. Фильтр по п.11, в котором сердцевина содержит водорастворимый поливиниловый спирт.

18. Фильтр по любому из пп.11-17, в котором он дополнительно содержит радиоактивный материал в или на фильтрующем материале, причем упомянутый радиоактивный материал произведен атомной промышленностью.

19. Фильтр по любому из пп.11-17, в котором он становится растворимым в воде при температуре воды выше, примерно, 37°С.

20. Фильтр по любому из пп.11-17, в котором он становится растворимым в воде при температуре воды выше, примерно, 90°С.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение касается, в основном, фильтрующих материалов, изготовленных из поливинилового спирта.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На протяжении последних 60 лет международные договоры, постановления конгресса и исполнительные приказы привели к ряду правил и стандартов, регулирующих все аспекты защиты окружающей среды и здоровья и практики безопасности на рабочем месте. В частности, в большой степени регулируется и контролируется удаление промышленных отходов. Общенациональные свалки были закрыты, и промышленность была вынуждена обратиться к использованию таких альтернатив, как консервация, повторное использование, смешение топлива, закачивание в глубокие скважины и сжигание. В данных условиях промышленность, в основном, сосредоточила усилия на снижении выделений опасных и токсичных отходов перед лицом увеличения затрат на обработку и удаление, обеспечивая увеличение безопасности рабочих и контроль обнаружения. "Ответственность от колыбели до могилы", которую должна теперь нести промышленность, сильно увеличила важность минимизации отходов, тогда как правила безопасности на рабочем месте сконцентрировали внимание на контроле обнаружения опасных и токсичных генерируемых отходов. Такая "минимизация отходов" становится в центре внимания многих отраслей промышленности как средство управления утилизацией их опасных отходов при сохранении высоких уровней безопасности рабочих мест и контроля за воздействием.

Типичным примером является медицинская промышленность, которая генерирует миллионы фунтов отходов каждый год. Большое количество данных отходов относится к использованию одноразовых материалов, таких как персональная защитная одежда, оснащение и принадлежности, необходимые для заботы о пациенте, которые загрязняются человеческими выделениями, человеческими отходами и/или химикатами, которые делают их опасными для повторного использования. Чтобы предотвратить распространение болезни необходимо и требуется законом избавляться от данных материалов и не использовать их повторно безотносительно к уровню загрязнения изделия.

Кроме того, атомная промышленность также генерирует миллионы фунтов отходов каждый год. В атомной промышленности большая часть отходов аналогично касается использования одноразовых материалов, таких как персональная защитная одежда, мешки, головные уборы, лоскуты и другие принадлежности, которые загрязняются даже небольшими уровнями радиоактивных материалов и, следовательно, являются опасными и непрактичными для повторного использования. Практика утилизации и закапывания отходов в атомной промышленности тщательно регулируется, и места для ядерных захоронений становятся все более редкими и более дорогими.

Различные другие отрасли промышленности также генерируют потоки отходов с аналогичными характеристиками. В поисках альтернатив захоронению и сжиганию были разработаны водорастворимые продукты. В некоторых случаях водорастворимые продукты могут быть обезврежены с помощью обычного оборудования для переработки воды или ему подобного. Таким образом, в некоторых случаях водорастворимые продукты представляют собой удобную и экономичную альтернативу обычным средствам утилизации отходов. Такие изделия обеспечивают средство для отделения загрязнения и удобного и дешевого удаления большей незагрязненной части в потоки муниципальных или обычных отходов, таким образом значительно снижая общий объем опасных отходов, которые должны перерабатываться в соответствии со специальными нормативными (и дорогими) способами утилизации.

Поливиниловый спирт (ПВС) является обычно используемым материалом для изготовления одноразового персонального оснащения, такого как одежда, белье, драпировки, полотенца, тампоны, марля, утварь, лоскутья, швабры и другие необходимые предметы, обычно используемые в промышленном окружении. Данные предметы часто изготавливают из нетканых, тканых, вязаных или иначе образованных термопластических полимерных пленок, тканей и волокон из поливинилового спирта, которые являются водорастворимыми, придавая данным предметам описанные выше преимущества для утилизации.

Обычные фильтрующие материалы, применяемые в промышленности, особенно при фильтровании опасных или токсичных отходов, изготовлены из нерастворимых в воде материалов и не обеспечивают преимуществ водорастворимых продуктов, подобных описанным выше. Вследствие увеличенных утилизационных затрат и постановлений многие атомные предприятия осуществляют программы фильтров, предпочитая применять долговременное местное хранение как альтернативу захоронению. Хотя это служит решению неотложной проблемы утилизации фильтров в сверхсжатом пространстве ядерного захоронения, оно имеет долговременные недостатки. Обычные фильтрующие материалы имеют тенденцию к распаду со временем. После нескольких лет хранения данные фильтры, в конце концов, должны быть перебраны и приведены в порядок. Вероятность утечки радиоактивности из-за нестабильных фильтрующих материалов увеличивается с длительностью хранения.

Другая проблема, касающаяся применения обычных фильтрующих материалов, это накладные расходы, связанные с долговременным хранением обычных фильтрующих материалов. Специальные помещения должны быть построены, поддерживаться и контролироваться. Такая процедура приводит к увеличенным страховым премиям.

В данной области техники необходимы фильтрующие материалы, которые (1) устраняют одну или более проблем, связанных с обычными фильтрующими материалами, (2) обеспечивают одно или более возможных преимуществ, таких как (а) снижение генерации опасных и токсичных отходов, (b) снижение расходов на переработку отходов, (с) соответствие правилам для минимизации отходов и (d) увеличение безопасности рабочих мест и персонала и контроля за воздействием.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящая заявка адресована к некоторым трудностям и проблемам, обсуждаемым выше, путем открытия новых фильтрующих материалов, содержащих поливиниловый спирт (ПВС). Фильтрующие материалы настоящей заявки обеспечивают одно или более преимуществ, включая в себя, но не ограничиваясь этим, (а) снижение генерации опасных и токсичных отходов, (b) снижение расходов на переработку отходов, (с) соответствие правилам для минимизации отходов и (d) увеличение безопасности рабочих мест и персонала и контроля за воздействием. Данные фильтрующие материалы могут иметь многообразие конфигураций фильтров и могут содержать дополнительные материалы, иные чем ПВС. В одном желательном варианте осуществления настоящего изобретения фильтрующие материалы содержат 90 процентов по массе или выше водорастворимого ПВС.

В одном типичном варианте осуществления настоящего изобретения фильтр пригоден для фильтрации водного потока. В данном варианте осуществления фильтр содержит (а) фильтрующий материал, содержащий водорастворимую нить или жгут из поливинилового спирта и (b) носитель для фильтрующего материла, при этом носитель содержит трубчатую сердцевину с проточными каналами, проходящими через боковую стенку трубчатой сердцевины, причем упомянутые проточные каналы обеспечивают ток жидкости водного потока через трубчатую сердцевину и проточные каналы, при этом нить или жгут намотаны на сердцевину и поверх проточных каналов.

Настоящее изобретение также направлено на способы изготовления и применения фильтрующих материалов, содержащих ПВС материал. В одном типичном варианте осуществления фильтрующие материалы могут быть использованы для осуществления отдельной цели (т.е. фильтрования) и затем ликвидированы путем растворения фильтрующих материалов. Радиоактивные отходы могут быть отделены от водорастворимых компонентов фильтрующих материалов, по существу, снижая количество радиоактивных отходов и объем отходов.

Настоящее изобретение дополнительно направлено на способ снижения количества радиоактивных отходов, генерируемых загрязненным фильтром, при этом данный способ содержит ликвидацию фильтра путем помещения фильтра в водяную баню в таких условиях, что, по меньшей мере, часть фильтра растворяется. Желательно, если водорастворимый компонент фильтра содержит ПВС. Данный способ может дополнительно содержать один или более дополнительных этапов, включая в себя, но не ограничиваясь этим, отделение радиоактивного материала от растворенных частей фильтра в водяной бане.

В одном типичном варианте осуществления настоящего изобретения способ снижения количества радиоактивных отходов, генерируемых загрязненным фильтром, содержит (а) фильтрацию водного потока, содержащего радиоактивный материал, фильтром, содержащим водорастворимый волокнистый материал из поливинилового спирта, при этом этап фильтрации приводит к загрязненному фильтру; (b) удаление загрязненного фильтра путем помещения загрязненного фильтра в водяную баню в таких условиях, что, по меньшей мере, часть загрязненного фильтра растворяется и (с) отделение радиоактивного материала от растворенного материала в водяной бане с помощью технологии отделения.

Настоящее изобретение также дополнительно направлено на способ снижения количества радиоактивных отходов, генерируемых, по меньшей мере, одним загрязненным продуктом, при этом данный способ содержит (i) ликвидацию, по меньшей мере, одного загрязненного продукта путем помещения, по меньшей мере, одного загрязненного продукта в водяную баню в таких условиях, что, по меньшей мере, часть данного продукта растворяется и (ii) фильтрование любого нерастворенного материала из водяной бани с использованием, по меньшей мере, одного фильтра, содержащего водорастворимый материал из поливинилового спирта. В последующей операции или этапе способа, по меньшей мере, один фильтр, содержащий водорастворимый материал из поливинилового спирта, может быть удален растворением водорастворимых компонентов, по меньшей мере, одного фильтра, дополнительно снижая количество радиоактивных отходов в способе.

Настоящее изобретение дополнительно направлено на способ обработки материала, содержащего, по меньшей мере, один полимер, содержащий этапы (i) введения, по меньшей мере, одного окислительного агента и материала, содержащего, по меньшей мере, один полимер, в водную среду, при этом, по меньшей мере, один упомянутый полимер представляет собой полимер, способный превращаться, разлагаться или распадаться в, по меньшей мере, один продукт разложения; (ii) превращение, разложение или распад, по меньшей мере, части, по меньшей мере, одного полимера в условиях, эффективных для обеспечения, по меньшей мере, одного продукта разложения и (iii) фильтрование водной среды с использованием фильтра, содержащего водорастворимый материал из поливинилового спирта. В последующей операции или этапе способа фильтр, содержащий водорастворимый материал из поливинилового спирта, может быть удален растворением водорастворимых компонентов фильтра, дополнительно снижая количество радиоактивных отходов, генерируемых в способе.

В дополнительном варианте осуществления настоящее изобретение направлено на способ обработки водной среды, содержащей, по меньшей мере, частично растворенный, потенциально радиоактивный материал, состоящий из, по меньшей мере, одного водорастворимого полимера, при этом данный способ содержит этапы (а) обеспечения водной среды, содержащей, по меньшей мере, частично растворенный, потенциально радиоактивный материал, состоящий из, по меньшей мере, одного водорастворимого полимера и (b) фильтрации, по меньшей мере, части нерастворенного материала из водной среды с использованием, по меньшей мере, одного фильтра, содержащего водорастворимый материал из поливинилового спирта.

Данные и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными после рассмотрения последующего подробного описания раскрытых вариантов осуществления и прилагаемой формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 изображает типичный фильтрующий материал настоящего изобретения, имеющий дизайн витого патрона;

Фиг. 2 изображает вид с торца типичного фильтрующего материала с фиг. 1, наблюдаемого вдоль линии А-А;

Фиг. 3 изображает частичный разрез типичного фильтрующего материала с фиг. 1, при этом часть витого волокнистого материала удалена от сердцевины;

Фиг. 4 изображает типичный фильтрующий материал настоящего изобретения, имеющий дизайн гофрированного фильтра; и

Фиг. 5 представляет собой схему типичной системы для обработки потоков отходов с применением одного или более фильтрующих материалов настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение направлено на фильтрующий материал, содержащий поливиниловый спирт (ПВС). Настоящее изобретение также направлено на способы изготовления и применения фильтрующих материалов, содержащих ПВС материал. Поливиниловый спирт обладает некоторыми уникальными и положительными физическими и химическими характеристиками для изготовления фильтрующих материалов. Отличная устойчивость поливинилового спирта к химическим реагентам, кислотным и основным, растворителю и маслу, и смазке делает ПВС отличным материалом для применения в атомных, промышленных и других средах.

Например, следующая таблица сравнивает воздействие обычных масел и растворителей на полностью гидролизованную ПВС смолу. Как показано в таблице, ПВС смолы, по существу, не подвержены воздействию большинства сложных эфиров, простых эфиров, кетонов, алифатических, ароматических углеводородов и высших одноатомных спиртов. Низшие одноатомные спирты оказывают некоторое набухающее действие на смолу, но данный эффект незначителен. Обычные сорта ПВС не подвержены действию животных и растительных масел, смазок и нефтяных углеводородов. Ниже в таблице процентное увеличение по массе литой и не пластифицированной ПВС смолы было измерено при погружении в растворитель на 10 дней при 25-35°С. Чем ниже значение, тем лучше устойчивость ПВС смолы к химикатам.

Категория	Растворители	ПВС смола, полностью гидролизованная
Спирты	Метанол Этанол 95% N-бутанол	0,4 < 0,1 < 0,1
Сложные эфиры	Этилацетат Амилацетат	< 0,1 < 0,1
Простые эфиры	Этиловый эфир	< 0,1
Кетоны	Ацетон	< 0,1
Углеводороды	Гептан Керосин Толуол Скипидар	< 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Хлорированные углеводороды	Четыреххлористый углерод Тетрахлорэтан Дихлорэтилен Трихлорэтилен	< 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Масла	Морское #10 масло Свиной жир Хлопковое масло Сырое льняное масло	< 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Прочее	Олеиновая кислота	0,9
Источники: DuPont ELVANOLTM проспект, * Процентное увеличение по массе литого не пластифицированного ПВС, погруженного в растворитель на 10 дней при 25-35°С.

ПВС волокно для использования в настоящем изобретении желательно получать из полностью гидролизованной ПВС смолы. В добавление к химической устойчивости ПВС смолы свойства полученного волокна могут быть дополнительно улучшены путем физической обработки, такой как нагрев и ориентация волокон. Химическая устойчивость ПВС волокна даже лучше, чем устойчивость ПВС смолы.

ПВС волокно не подвержено уровням ионизирующего облучения, обычно наблюдаемым в ядерных фильтрующих операциях, что делает его пригодным для ядерных фильтрующих операций как с высоким, так и с низким уровнем радиоактивности.

I. ПВС фильтр - производство и применение

Фильтр на основе ПВС может быть получен, использован и ликвидирован таким же образом, как современные фильтры. Тем не менее, ПВС фильтрующий материал имеет особое преимущество, заключающееся в способности изменять свою форму и уменьшать объем под действием химического окисления или простого растворения. В обоих случаях компоненты перестают существовать в форме фильтра, предпочтительнее фильтрующий материал следует превратить в жидкость и слить или отфильтровать для удаления радиоактивности или других загрязнителей. В ядерных и других промышленных применениях это переводит отфильтрованное радиоактивное или опасное загрязнение в гораздо более стабильную и желаемую форму отходов. Пользователь реализует значительные экономические преимущества, так как положения, регулирующие утилизацию высокой радиоактивности или фильтров, содержащих опасные материалы, не будут дальше применяться. Предприятия не будут больше платить за утилизацию данных фильтров в обычной форме, сохраняя существенное количество денег при обслуживании, пакетировании, перевозке и утилизации.

ПВС фильтры могут быть изготовлены для покрытия широкого диапазона фильтрующих возможностей, например, от примерно 0,1 до примерно 2500 микрон. ПВС демонстрирует высокую эффективность в удалении и удерживании частиц. Например, когда ПВС нить используется в кордовых витых фильтрах вместо обычного материала (например, полипропилена, хлопка и/или полиэфира) и скручена по тем же техническим условиям для особого микронного номинала, ПВС обычно превышает разработанные параметры производительности, которые ожидаются для первоначального материала. Это происходит из-за слабого расширения ПВС материала под действием воды, создания тугого, более извилистого пути для фильтруемых частиц и, следовательно, улучшенной эффективности фильтрации.

Прочность ПВС волокон делает их очень стойкими к разрушению под действием скачков давления или высокого дифференциального давления в условиях высоких потоков. Температура растворения ПВС также может быть настроена во время процесса изготовления для обеспечения цельности материала в диапазоне температур, наблюдаемых во время работы фильтра. Емкость и производительность ПВС фильтров настоящего изобретения может быть идентична или очень близка к параметрам обычных фильтрующих материалов.

ПВС фильтры настоящего изобретения могут быть использованы в любом применении для фильтрации воды или воздуха, включая в себя ядерные применения. Другие применения для водных фильтров настоящего изобретения включают в себя, но не ограничены, производство электронных компонентов, медицину, переработку сточных вод, питьевую воду, промышленные системы охлаждения воды и домашнее применение. Воздушные фильтры настоящего изобретения включают в себя волокна, используемые в применениях, включающих в себя, но не ограниченных, промышленную фильтрацию газа, респираторы, вентиляцию зданий/дома и автомобильную. Другие применения промышленного использования включают в себя водную или воздушную фильтрацию асбеста или стекловолокна.

ПВС-содержащие фильтры настоящего изобретения могут быть изготовлены в наборе конфигураций и дизайнов, подходящих как для жидкостных, так и для газовых применений. В одном варианте осуществления настоящего изобретения фильтр имеет дизайн витого патрона. Такой дизайн показан на фиг. 1-3. В данном фильтрующем материале 10 ПВС волокно скручено в жгут/нить 11, которая затем свита вокруг центральной несущей сердцевины 12. Сердцевина 12 может быть металлической, пластиковой или из другого материала. Как показано на фиг. 3, сердцевина 12 имеет отверстия для обеспечения проточных каналов через фильтр 10 . Данный тип фильтра является обычным для многих типов существующих дизайнов водных фильтров, таких как для домашнего пользования. Такие же фильтры широко используются для фильтрования низкой активности в кипящих водяных реакторах (КВР) во всей атомной промышленности. Кордовые витые фильтры могут быть изготовлены любой длины для приспособления к любому существующему фильтровальному отделению. Фильтрующая способность (микронный класс) может меняться в очень широком диапазоне в зависимости от параметров изготовления, таких как плотность нити и натяжение наматывания, и характер наматывания. Достижимы классы фильтрования примерно 0,1 микрон и ниже. При растворении от исходной фильтрующей сборки останется только центральная несущая сердцевина.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения центральная несущая сердцевина 12 может быть изготовлена из водорастворимого, разлагаемого водой или диспергированного в воде материала. Подходящие водорастворимые материалы включают в себя, но не ограничены, поливиниловые спирты, используемые для изготовления фильтрующего компонента (например, жгут/нить 11 фильтрующего материала 10, показанного на фиг. 1-3) фильтров настоящего изобретения. В таком варианте осуществления центральная несущая сердцевина 12 может быть выплавлена под давлением из ПВС материала только или в комбинации с одним или более разлагаемых водой или диспергированных в воде материалов. Подходящие разлагаемые водой или диспергированные в воде материалы включают в себя, но не ограничены, полимеры, описанные в патенте США №6162852, выданном Microtek Medical Holdings, Inc., который полностью введен здесь ссылкой. В данном варианте осуществления центральная несущая сердцевина 12 также растворяется и/или диспергирует при действии щелочи с температурой воды выше 37°С, дополнительно снижая количество отходов, получаемых из фильтрующих материалов.

Следует отметить, что, хотя фильтр 10 на фиг. 1-3 имеет цилиндрический дизайн витого патрона, фильтр 10 может иметь любую объемную форму, иную чем цилиндрическая форма (например, конфигурацию с круглым сечением). Подходящие конфигурации сечений, иные чем конфигурация с круглым сечением, для дизайна витого патрона включают в себя, но не ограничены, треугольную, квадратную, прямоугольную, продолговатую, овальную, звездообразную, параллелограммную, ромбическую, гексагональную и октагональную конфигурации сечения. Дополнительно площадь сечения фильтра дизайна витого патрона может быть, по существу, постоянной по длине фильтра или может меняться по длине фильтра.

В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения фильтр, содержащий ПВС материал, является гофрированным фильтром для использования как в воздушных, так и в водных применениях. Такой дизайн показан на фиг. 4. Гофрированный фильтр 40 содержит фильтрующий материал 41 внутри корпуса 42 . Данные фильтры 40 могут иметь клетчатый корпус 42 , в котором фильтрующий материал полностью поддерживается со всех сторон (или комбинациями более чем одной стороны), чтобы гарантировать целостность фильтра. Корпус 42 может быть металлическим, пластиковым или из другого материала. Фильтрующий материал 41 существует в виде тканых, вязаных или нетканых листов, одно- или многослойных, которые гофрированы для увеличения наполнения и максимизации площади фильтрующей поверхности. Фильтрующий материал 41 может также существовать в виде экструдированного моноволокнистого дизайна. Вариации данного фильтра используются в высокоэффективных воздушных фильтрах частиц (ВЭВЧ) при вентиляции радиоактивных систем, используются в радиоактивных вакуумных очистителях или других применениях, связанных с радиоактивными воздушными загрязнениями. Другие вариации гофрированных фильтров используются в водных применениях, таких как очистные системы в реакторах, бассейнах для очистки отработанного ядерного топлива и фильтровании добавочной воды. Гофрированные фильтры обычно используются в домашних и промышленных применениях, подобных перечисленным выше.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения корпус 42 может быть изготовлен из водорастворимого, разлагаемого водой или диспергированного в воде материала, подобного центральной несущей сердцевине 12, описанной выше. Как обсуждалось выше, подходящие водорастворимые материалы включают в себя, но не ограничены, поливиниловые спирты, используемые для изготовления фильтрующего компонента (например, фильтрующего материала 41 гофрированного фильтра 40 , показанного на фиг. 4) фильтров настоящего изобретения. Подходящие разлагаемые водой или диспергированные в воде материалы включают в себя, но не ограничены, полимеры, описанные в патенте США №6162852, выданном Microtek Medical Holdings, Inc., включенном здесь во всей полноте ссылкой.

В данном варианте осуществления корпус 42 также растворяется и/или диспергирует при взаимодействии со щелочью с температурой воды выше примерно 37°С, дополнительно снижая количество отходов, получаемых от фильтрующего материала.

Следует заметить, что, хотя фильтр 40 на фиг. 4 имеет цилиндрический дизайн корпуса, фильтр 40 может иметь любую объемную форму, иную чем цилиндрическая форма (например, конфигурацию с круглым сечением). Подходящие сечения с конфигурациями, иными, чем конфигурация с круглым сечением, для гофрированного дизайна включают в себя, но не ограничены, треугольную, квадратную, прямоугольную, продолговатую, овальную, звездообразную, параллелограммную, ромбическую, гексагональную и октагональную конфигурации сечения. Дополнительно, площадь сечения через фильтр гофрированного дизайна может быть, по существу, постоянной по длине фильтра или может меняться по длине фильтра.

В дополнительном варианте осуществления фильтр может быть плоским или гофрированным фильтром, имеющим любую из вышеуказанных конфигураций сечения. Другими словами, фильтр может иметь треугольную, квадратную, прямоугольную, продолговатую, овальную, звездообразную, параллелограммную, ромбическую, гексагональную или октагональную форму. Фильтр может иметь структурный носитель в контакте с фильтром или может быть самоподдерживаемым (т.е. фильтр не требует поддерживающей структуры). Такие фильтры особенно подходят для фильтрования воздуха, при этом воздух проходит через фильтр, входя в первую основную поверхность и выходя из второй основной поверхности. Не ограничивающий пример такого фильтра представляет прямоугольный гофрированный фильтр, имеющий длину 60 см, высоту 30 см и толщину около 3 см.

Другие конфигурации также могут быть изготовлены с применением технологий, обычных для специалистов в области производства фильтров. Структуры монолитных фильтров, мембранные фильтры и различные другие обычные формы фильтров могут быть изготовлены с использованием ПВС в качестве фильтрующего материала вместо обычных нерастворимых в воде материалов.

Любой из вышеописанных фильтров может содержать 90 процентов по массе (ппм) или более водорастворимого материала, такого как ПВС. В одном варианте осуществления настоящего изобретения фильтр содержит, по меньшей мере, около 50 ппм водорастворимого материала, такого как ПВС, исходя из общей массы фильтра. В других вариантах осуществления настоящего изобретения фильтр содержит больше чем 60 ппм (желательно, по меньшей мере, около 70 ппм; более желательно, по меньшей мере, около 80 ппм; еще более желательно, по меньшей мере, около 90 ппм; даже более желательно, по меньшей мере, около 95 ппм; и даже более желательно 100 ппм) водорастворимого материала, такого как ПВС, исходя из общей массы фильтра.

ПВС фильтры настоящего изобретения могут содержать только ПВС или в комбинации с другими водорастворимыми, разлагаемыми водой или диспергированными в воде материалами, как описано выше. Подходящие материалы, которые могут быть использованы в комбинации с ПВС, включают в себя, но не ограничены, полиакриловую кислоту; полиметакриловую кислоту; полиакриламид; водорастворимые производные целлюлозы, содержащие метилцеллюлозы, этилцеллюлозы, гидроксиметилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы и карбоксиметилцеллюлозы; карбоксиметилхитин; поливинилпирролидон; сложноэфирную смолу; водорастворимые производные крахмала, содержащие гидроксипропилкрахмал и карбоксиметилкрахмал; водорастворимые полиэтиленоксиды; щелочные водорастворимые материалы, содержащие этиленовые сополимеры акриловой кислоты (ЭАК) и метакриловой кислоты (ЭМАК) и их соли; и иономеры, содержащие акриловую кислоту и/или метакриловую кислоту.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения фильтрующий материал фильтров содержит ПВС материал. Желательно, когда ПВС материал содержит поливиниловый спирт с или без ацетильных групп, сшитых или не сшитых. В других вариантах осуществления настоящего изобретения фильтрующий материал фильтров существенным образом или полностью состоит из ПВС материала. В еще других вариантах осуществления настоящего изобретения все компоненты фильтра, включая в себя фильтрующий материал, существенным образом или полностью состоит из ПВС материала.

II. Обезвреживание (утилизация) фильтрующего материала, содержащего ПВС

Растворимость в горячей воде и химическая разрушаемость ПВС позволяют фильтрам настоящего изобретения распадаться в желаемых условиях, минимизируя полный объем и массу отходов. Типичные способы утилизации для фильтров настоящего изобретения и типичные применения для фильтров настоящего изобретения описаны в патенте США № 6623643; International Publication N WO03/074432 A1; патентах США NN 5181967; 5207837; 5650219; и 5885907, предмет обсуждения которых включен здесь во всей полноте ссылкой.

Установки для утилизации фильтрующих материалов могут быть любого желаемого размера. Как описано ниже, некоторые способы утилизации могут включать в себя этап окисления, в котором используется окислитель для разложения полимеров в потоке обрабатываемых отходов. В этапах способа, описанных ниже, концентрация окислителя может меняться, эффлюенты могут фильтроваться или нет и т.д. Обработка может проводиться на предприятии клиента или направляться в удаленное расположение. Эффлюенты также могут подвергаться ионному обмену или нет.

Растворимость в горячей воде

В данном типичном сценарии фильтр настоящего изобретения помещают в маленькую установку (60 галлонов номинально). Установка может быть расположена на верху контейнера, содержащего радиоактивную ионообменную смолу, которая приготовлена для утилизации. Установку с фильтром наполняют водой и нагревают до температуры растворения фильтра. Температура растворения может быть (i) выше, чем примерно 37°С, (ii) выше, чем примерно 50°С, (iii) выше, чем примерно 75°С, (iv) выше, чем примерно 90°С или (v) близка к условиям кипения в зависимости от растворимости в воде используемого материала. Фильтрующий материал полностью растворяется, оставляя, по большей части, только корпус фильтра и/или несущие структуры, хотя в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения корпус фильтра и/или несущие структуры также могут растворяться. Жидкая смесь, содержащая растворенный жидкий ПВС, остывает по обстановке, затем сливается. В одном применении эффлюент может быть направлен в сосуд, содержащий ионообменную смолу. ПВС и радиоактивные изотопы откладываются в матрице смолы, прикрепляясь механически в извилистом пути или прилипая к ионообменным центрам. Корпус фильтра и несущую структуру затем удаляют и утилизируют как низко радиоактивные компактные отходы.

Химическое разложение

В данном типичном сценарии фильтр настоящего изобретения помещают в маленькую установку (60 галлонов номинально). Установка может быть расположена на верхней части контейнера, содержащего использованную радиоактивную ионообменную смолу, которая приготовлена для утилизации. Установку с фильтром наполняют водой, и любой из следующих компонентов добавляют в установку: реагент, усиливающий разложение полимера, предшественник реагента, усиливающего разложение полимера, окислитель, озон или их комбинацию. Желательно добавлять в установку химический окислитель (например, пероксид водорода) и возможный катализатор (например, сульфат железа или реагент Фентона). Водяная баня может быть нагрета до условий, близких к кипению, как описано выше.

Фильтрующий материал полностью растворяется, и его химическая форма перерабатывается в растворенную водную смесь органических кислот, оставляя, по большей части, только корпус фильтра и несущие структуры, хотя в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения корпус фильтра и/или несущие структуры также могут растворяться. Полученная жидкая смесь, содержащая органические кислоты, остывает по обстановке, затем сливается в контейнер смолы. Органические кислоты откладываются в матрице смолы, где радиоактивность и кислоты прикрепляются к ионообменным центрам. Корпус фильтра и несущая структура затем удаляются, когда применимо, и утилизируются как низко радиоактивные компактные отходы.

В обоих вышеописанных сценариях следует отметить, что корпус фильтра и/или сердцевина могут содержать водорастворимый и/или разлагаемый водой полимерный материал, как описано выше. В этом случае они не могут быть корпусом фильтра и/или несущей структурой, остающейся для утилизации.

Гофрированные патронные фильтры обычно применяют на атомных предприятиях для поддержания чистоты воды в заправочных бассейнах и бассейнах с отработанным ядерным топливом. Данные фильтры размещают в корпусе фильтра и помещают в соответствующий бассейн. Вода прокачивается через фильтр (приложенным насосом), поддерживая концентрацию радиоактивности на приемлемом уровне. Когда фильтр выводят из эксплуатации, его удаленно извлекают из корпуса и помещают в подводный контейнер утилизации. Данный контейнер извлекают из бассейна, и фильтр переносят в контейнер высокой сохранности (КВС) для хранения, пока он не сможет быть обработан для его конечного размещения. Из-за строгих правил только небольшое число фильтров может быть упаковано в КВС, и это число основано на общей радиоактивности, мощности дозы радиоактивного облучения и физической геометрии. Это оставляет большое количество неиспользованного пространства в сосуде утилизации фильтров, пространство, полезность которого окупится, не взирая ни на что. Вследствие данных строгих правил, фильтры выводятся из эксплуатации, основываясь на мощности дозы радиоактивного излучения, а не сроке годности, и захоронение фильтров является окончательным решением. Фильтрующие материалы настоящего изобретения устраняют многие проблемы, связанные с обычными фильтрами и способами обращения с обычными фильтрами.

Фильтрующие материалы настоящего изобретения обладают другими преимуществами, заключающимися в том, что фильтры могут быть использованы до гораздо больших мощностей дозы облучения. Так как фильтрующие материалы настоящего изобретения не нуждаются в захоронении в виде фильтров, верхний предел мощности дозы облучения не является необходимым. Это позволяет предприятию использовать меньше фильтров для того, чтобы сделать ту же работу, экономя на дополнительных фильтрах и, что более важно, сокращая простой и работу по замене, обслуживанию и утилизации дополнительных фильтров.

III. Особое использование в атомной промышленности

Фильтрующие материалы настоящего изобретения могут быть использованы в ряде применений, включая в себя, но не ограничиваясь, переработку полимера(ров) также, как и усиливающих разложение реагентов или их предшественников, которые могут присутствовать в водной среде. Данный тип процесса описан в патенте США №6623643 и International Publication N WO03/074432 A1, предмет обсуждения которых включен здесь во всей полноте ссылкой.

В патенте США №6623643 и WO03/074432 A1 описаны способы, в которых полимер не полностью растворяется в водной среде. Нерастворенный полимер может быть удален из среды подходящим средством, таким как фильтрация, и затем возвращен или повторно использован. Фильтрующие материалы настоящего изобретения могут быть использованы на данном этапе фильтрации. Дополнительно патент США №6623643 и WO03/074432 A1 описывают варианты осуществления, в которых полимер растворяют перед введением реагента, усиливающего разложение, или его предшественника. В данных вариантах осуществления может быть желательно отфильтровать нерастворенный материал из водного раствора перед введением реагента, усиливающего разложение, или его предшественника, используя фильтрующий материал настоящего изобретения.

Аналогично, процессы, описанные в патенте США № 6623643 и WO03/074432 A1, могут включать в себя "пост-обработку" водной среды. Определенный тип пост-обработки может зависеть от природы водной среды. Обычно, когда полимер разлагается до продукта, включающего в себя одну или более органических кислот, эти кислоты затем могут быть сокращены путем биоразложения органических кислот.

Если водная среда должна подвергнуться биоразложению, рН следует отрегулировать до величины в приблизительном диапазоне от примерно 3,0 до примерно 10,0, или более предпочтительно в приблизительном диапазоне от примерно 5,0 до примерно 8,0, или еще более предпочтительно в приблизительном диапазоне от примерно 6,0 до примерно 7,0. Желательно пропускать поток водных отходов через ячейку обратного осмоса после биоразложения.

Биоразложение может включать в себя введение затравки микроорганизмов в водный поток отходов, таких как аэробные, гетеротрофные бактерии или анаэробные бактерии. Модифицированная водная среда или поток отходов могут быть подвергнуты действию аэрированного ожиженного слоя в биореакторе, который содержит несущие материалы, такие как пылевидный активированный уголь или пластиковые биошарики. Модифицированный водный поток отходов может также быть направлен в реактор с неподвижной средой или на обработку активным илом. Обычные расширенная аэрация, ступенчатая аэрация, последовательные периодические реакции и контактная стабилизация также могут быть использованы для снижения содержания органического углерода в модифицированном водном потоке отходов.

Биологическая активность микроорганизмов может быть усилена введением питательного вещества, содержащего азот, фосфор, калий или следы минерала, в биореактор. Конечный полученный поток отходов включает в себя нейтрализованную воду, освобожденную от органического углерода, которая пригодна для поставки на предприятие по переработке отходов или повторного использования или возврата.

В альтернативном варианте осуществления, описанном в патенте США № 6623643 и WO03/074432 А1, касающемся обработки отходов, генерируемых атомными предприятиями, фильтрация и/или ионообменный процесс могут быть использованы для удаления радиоактивного материала из раствора. Например, этап удаления радиоактивного материала может осуществляться путем фильтрования раствора через микронный фильтр, который имеет номинальный размер пор в диапазоне от примерно 10 до примерно 100 микрон, для удаления радиоактивных элементов. По желанию также могут быть использованы второй фильтр для частиц с номинальным размером пор от примерно 0,1 микрон до примерно 1,0 микрон, блок обратного осмоса или блок ионного обмена, состоящий из анионного слоя, катионного слоя или комбинации анион/катион слоя, которые снижают содержание радиоизотопов на элементарном уровне. На любом из данных этапов фильтрации может быть использован фильтрующий материал настоящего изобретения.

Желательно, чтобы поток отходов также мог быть отрегулирован до более высокого рН. Более желательно, чтобы отрегулированный по рН поток отходов также мог быть биоразлагаемым для удаления органических кислот. Если поток отходов является биоразлагаемым, желательно нейтрализовать поток отходов добавлением гидроксида натрия до рН в приблизительном диапазоне от примерно 3,0 до примерно 10,0 предпочтительно от примерно 5,0 до примерно 8,0, еще более предпочтительно от примерно 0 до примерно 7,0.

В варианте осуществления, описанном в патенте США №6623643 и WO03/074432 А1, для обработки материалов, которые приходят из источника, в котором они могут подвергаться радиоактивности, потенциально радиоактивные материалы можно фильтровать, применяя фильтрующие материалы настоящего изобретения. Этап фильтрования может происходить в любой точке способа, например, перед добавлением реагента, усиливающего разложение (например, окислительного агента), к потоку водных отходов, после получения продуктов разложения (например, органических кислот) из полимера или после обработки продуктов разложения, например, биоразложения органических кислот. Загрязненные продукты (т.е. продукты, подвергнутые радиоактивности) могут включать в себя, но не ограничены, по меньшей мере, некоторую одежду, защитную одежду, рабочие комбинезоны, обувь, лицевые маски, перчатки, швейные изделия, белье, занавески, полотенца, ткани, пленки, изделия из слоистого пластика, содержащие, по меньшей мере, одну ткань или одну пленку, губки, мочалки, сети, сумки, марлю, подкладки, протирочные материалы, подушки, повязки, фильтры настоящего изобретения или их комбинации.

Фильтры для удаления потенциально радиоактивных материалов (например, трансурановых элементов, продуктов деления, природных радиоактивных элементов, продуктов активации ядерным процессом, медицинских изотопов или их комбинация) включают в себя фильтры частиц по настоящему изобретению с номинальным размером пор от примерно 10 до примерно 100 микрон и, возможно, второй фильтр частиц по настоящему изобретению с номинальным размером пор от примерно 0,1 микрона до примерно 1,0 микрон, через которые циркулирует поток отходов. Фильтрование может также содержать циркуляцию потока водных отходов через ионообменный слой. Например, в одном варианте осуществления этот процесс включает в себя: (а) фильтрование потенциально радиоактивного материала из потока водных отходов; (b) нейтрализацию рН потока водных отходов после образования органических кислот; и (с) удаление органических кислот из потока водных отходов после нейтрализации рН. В любом из вышеописанных этапов способа, требующих фильтрации, может быть использован фильтрующий материал настоящего изобретения.

Один типичный процесс, описанный в патенте США №6623643 и WO03/074432 А1, содержит стадии:

(1) при необходимости введение полимера или полимерсодержащего материала в водный раствор;

(2) при необходимости добавление реагента, усиливающего разложение, или его предшественника к раствору;

(3) нагревание водной среды так, чтобы заставить реагировать предшественника с образованием реагента, усиливающего разложение, если необходимо, и взаимодействие полимера с образованием продуктов разложения;

(4) возможно, фильтрация нерастворенного материала из водной среды;

(5) возможно, измерение параметра индикатора концентрации полимерного материала в водной среде;

(6) возможно, фильтрация материала, например, радиоактивного материла, из водной среды;

(7) возможно, изменение, например, нейтрализация, рН водной среды;

(8) возможно, биоразложение полученных продуктов разложения в водной среде, например, органических кислот, с образованием СО₂, Н ₂О и биомассы; и

(9) удаление любых нерастворимых компонентов из реактора.

На этапе (4) водную среду желательно фильтровать через стрейнер для удаления любого нерастворенного полимерного материала и нерастворимых в воде составляющих полимера в растворе. Альтернативно стрейнер может быть изготовлен с применением вышеописанного ПВС материала для образования фильтрующего материала настоящего изобретения. В желательном варианте осуществления стрейнеры имеют размер ячейки в приблизительном диапазоне от примерно 20 до примерно 50 меш. В более желательном варианте осуществления стрейнеры имеют размер ячейки приблизительно 30 меш. Нерастворенный материал, захваченный стрейнерами, может быть возвращен для окончательного растворения. В желательном варианте осуществления полимерный материал составит приблизительный диапазон от больше, чем 0% до примерно 10,0% мас. в растворе. В более желательном варианте осуществления полимерный материал составит приблизительный диапазон от примерно 4,0% до примерно 6,0% мас. в растворе. В еще более желательном варианте осуществления полимерный материал присутствует в количестве примерно 5,0% мас. в растворе. Вдобавок в более желательном варианте осуществления температура раствора во время фильтрационного этапа способа поддерживается при или выше примерно 150°F для предотвращения осаждения ПВС из раствора до его разложения.

На этапе (6) фильтрующий материал настоящего изобретения может быть применен для фильтрования и снижения радиоактивности в растворе. Данный этап способа является возможным и применим, только когда водорастворимый материал содержит потенциально радиоактивные отходы. Данный этап может потребоваться или нет, например, на атомном предприятии. Если полимерный материал подвергался радиоактивности, которая влияет на утилизационные свойства раствора, данный этап способа следует добавлять. При добавлении данного этапа способа создается система управления низкорадиоактивными отходами. Данная система управления отходами может быть использована при альтернативном подходе к современным способам переработки сухих активных радиоактивных отходов. Данный этап способа удаления радиоактивности обычно осуществляется до биологического разложения. Более детальный желательный вариант осуществления данного этапа способа включает в себя основные этапы:

(а) фильтрации раствора и

(b) ионного обмена раствора.

На атомных предприятиях радиоактивность может присутствовать в рабочих жидкостях в виде как элементов, так и частиц. Фильтрация раствора удаляет радиоактивные частицы. В желательном варианте осуществления раствор проходит через фильтр частиц с номинальным размером пор в диапазоне приблизительно от примерно 10 до примерно 100 микрон. В более желательном варианте осуществления раствор затем проходит через второй фильтр частиц с номинальным размером пор в диапазоне приблизительно от примерно 0,1 микрона до примерно 1,0 микрон. Как описано выше, фильтрующий материал настоящего изобретения может быть использован на данных этапах фильтрации.

В другом типичном способе, описанном в патенте США № 6623643 и WO03/074432 А1, способ содержит этапы:

(1) при необходимости растворение водорастворимого полимерного материла в водной среде;

(2) фильтрация нерастворенного материала из водной среды;

(3) добавление реагента, усиливающего разложение, или его предшественника к профильтрованной среде;

(4) при использовании предшественника реагента, усиливающего разложение, реакция предшественника с образованием реагента, усиливающего разложение, и реакция полимера;

(5) возможно, измерение параметра индикатора концентрации полимерного материала в водной среде;

(6) возможно, фильтрация материала, например, радиоактивного материла, из водной среды;

(7) возможно, изменение, например, нейтрализация, рН раствора;

(8) возможно, биоразложение продуктов разложения, например, органических кислот, в растворе с образованием СО₂, Н ₂О и биомассы; и

(9) удаление любых нерастворимых компонентов из реактора.

Данный способ отличается от выше обсуждавшегося способа в связи с этапами (1)-(5), которые включают в себя растворение полимера до введения реагента/предшественника, усиливающего разложение, и образования реагента, усиливающего разложение, из предшественника. Образование реагента, усиливающего разложение, из предшественника может содержать облучение раствора электромагнитным излучением, теплом или их комбинацию, как объясняется в патенте США №6623643 и WO03/074432 А1. Что касается вышеописанного способа, фильтрующий материал настоящего изобретения может быть использован на этапах (2) и (6) данного способа.

Подходящая система для осуществления второго способа, обсуждаемого выше, представлена на фиг. 5, где численная ссылка 100 относится, в основном, к сосуду для раствора. В желательном варианте осуществления сосуд для раствора 100 представляет собой автоклав. Сосуд для раствора 100 желательно изготовлен из нержавеющей стали или аналогичного устойчивого к коррозии материала. Сосуд для раствора 100 соединен водопроводной линией 102 с фильтрующей системой 104. Фильтрующая система 104 соединена водопроводной линией 106 с насосом 108 . В желательном варианте осуществления водопроводная линия 112 пересекает и соединяет водопроводную линию 110 с теплообменником 114. Теплообменник 114 соединяется водопроводной линией 116 снова с сосудом для раствора 100, образуя коммуникацию рециркуляции.

Насос 108 соединен водопроводной линией 110 с фотохимическим реакционным сосудом 200. Реакционный сосуд 200 желательно изготовлен из нержавеющей стали или аналогичного устойчивого к коррозии материала. В одном варианте осуществления фотохимический реакционный сосуд 200 содержит набор индивидуальных фотохимических реакторов (не показаны), установленных в определенном порядке в пределах реакционного сосуда. В данном варианте осуществления механический смеситель (не показан) расположен в пределах реакционного сосуда 200 для обеспечения рециркуляции содержимого. Каждый реактор содержит, по меньшей мере, один ультрафиолетовый световой элемент высокой интенсивности. В более желательном варианте осуществления фотохимические реакторы в пределах реакционного сосуда 200 генерируют ультрафиолетовое излучение с длиной волны между примерно 185 и примерно 250 нанометров.

Система ввода окислительного агента 300 соединена водопроводной линией 302 с реакционным сосудом 200. В желательном варианте осуществления система ввода окислительного агента 300 содержит программируемый логический регулятор, сенсор, самописец и распределительный механизм такой же, как хорошо известный в индустриальной химии. Фотохимический реакционный сосуд 200 соединен водопроводной линией 202 с насосом 204. Насос 204 соединен водопроводной линией 206 с сосудом для нейтрализации 400. В возможном варианте осуществления водопроводная линия 208 пересекает водопроводную линию 206 и соединяется с реакционным сосудом 200, давая возможность насосу работать с рециркулирующим, обработанным фотохимически раствором.

Система нейтрализации pH 402 соединена водопроводной линией 404 с сосудом для нейтрализации 400. В более предпочтительном варианте осуществления система нейтрализации pH 402 содержит автоматический pH регулятор. Сосуд для нейтрализации 400 соединен водопроводной линией 406 с насосом 408. Насос 408 соединен водопроводной линией 410 снова с сосудом для нейтрализации 400, образуя коммуникацию рециркуляции. Сосуд для нейтрализации 400 соединен водопроводной линией 412 с био-ячейками 500. Био-ячейки 500 являются предпочтительно фиксированного медиа аэробного типа или обработанные активным илом. Входные приспособления сделаны для введения воздуха, бактерий и питания в био-ячейки любым способом, хорошо известным в индустрии. Био-ячейки 500 соединены водопроводной линией 502 с насосом 504. Насос 504 соединен водопроводной линией 506 снова с био-ячейками 500, образуя коммуникацию рециркуляции. Био-ячейки 500 соединены водопроводной линией 508 с выходом.

В альтернативном предпочтительном варианте осуществления водопроводная линия 602 пересекает и соединяет водопроводную линию 206 с системой фильтрации радиоактивных материалов 600. Система фильтрации радиоактивных материалов 600 соединена водопроводной линией 604 снова с водопроводной линией 206, образуя коммуникацию рециркуляции. Возможно, что система фильтрации радиоактивных материалов 600 соединена водопроводной линией 606 снова с реакционным сосудом 200, образуя коммуникацию рециркуляции, при которой уменьшение радиоактивности может быть проведено совместно с окислением-восстановлением раствора. Система фильтрации радиоактивных материалов 600 альтернативно может быть соединена с открытой системой в любом месте между сосудом для раствора 100 и сосудом для нейтрализации 400.

В то время как в описании были подробно раскрыты конкретные варианты осуществления, специалисты в данной области при ознакомлении с упомянутым выше могут легко представить себе варианты, эквивалентные данным вариантам осуществления. Соответственно объем настоящего изобретения должен быть оценен, как это следует из прилагаемой формулы изобретения и любых ее эквивалентов.