УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ОБЩЕЙ АЛЬФА-РАДИОАКТИВНОСТИ И РАДОНА
INSTALLATION OF PURIFYING WATER FROM GENERAL ALPHA-RADIOACTIVITY AND RADON

Настоящее изобретение относится к области водоочистки и водоподготовки, предпочтительно очистке воды от общей альфа-радиоактивности и радона, в том числе для питьевых целей.
Известен аппарат для удаления из исходной воды газов, в частности сероводорода (см. патент SU 17244311 А1 «Аппарат для дегазации жидкости», МПК B01D 19/00, 07.04.1992 г.), состоящий из вертикального цилиндрического корпуса с конической верхней частью, в котором коаксиально установлена внутренняя камера соответствующей формы с дырчатыми плитами, образующая кольцевую полость, сообщенную с патрубком для подачи под давлением горячего воздуха. Недостатком данного аппарата является низкая интенсивность процесса дегазации, необходимость дополнительного подогрева воздуха, поступающего в аппарат, необходимость дополнительного подогрева жидкости и окончательная дегазация при глубоком вакуумировании, что приводит к дополнительным энергозатратам.
Известна установка для дегазации воды, включающая дегазатор, выполненный в виде колонны с размещенной в ней насадкой и сборником воды, и побудитель расхода атмосферного воздуха (см. патент РФ №2160712 "Способ дегазации воды", МПК C02F 1/20, 20.12.2000). Установка работает при пониженном против атмосферного давлении. Основной недостаток данной установки состоит в недостаточной степени удаления газов из дегазируемой воды и неэффективной работе системы подачи воздуха.
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является установка для удаления радона из природных вод (см. патент РФ №2230706 «Установка для удаления радона из природных вод», МПК C02F, 2004.06.20), включающая дегазатор, бак-сборник, насос для подачи природных вод в дегазатор и побудитель расхода атмосферного воздуха с дополнительным десорбером, бак-сборник снабжен циркуляционным насосом, десорбер установлен по воздуху и циркулирующей воде в параллель с дегазатором, а на линии подачи циркулирующей воды в дегазатор размещен запорный орган. Недостатком этой установки, так же как и других, описанных выше, является загрязнение материалов насадки, например, колец Рашига, радиоактивными продуктами распада радона, изотопами свинца, висмута, полония в процессе дегазации радона на насадке аэрационной колонны (С.Ю. Ларионов, А.А. Пантелеев, Б.Е. Рябчиков, М.М. Шилов, А.С. Касаточкин «Очистка воды подземных источников от природных радионуклидов» Ж. «ВСТ» № 2, 2015 г.). В результате накопления радиоактивных изотопов на материале насадки возникает повышенный фон радиационного альфа-, бета- и гамма-излучения, что крайне опасно для обслуживающего персонала. Кроме того, в процессе работы установки возможен залповый выброс радиоактивных продуктов распада с материала насадки в выходной патрубок установки и далее в сеть потребления воды.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание простой по конструкции, эффективной, надежной и безопасной при эксплуатации установки очистки воды от общей альфа-радиоактивности и газообразного радона, в том числе для питьевых целей, удаления радиоактивных осадков с материалов насадок с последующей утилизацией отходов.
Данная задача решается за счет того, что заявленная установка очистки воды от общей альфа-радиоактивности и от газообразного радона, содержащая дегазатор в виде колонны с крышкой и с патрубками для подачи очищаемой воды и отвода газов в верхней части колонны и патрубками для подачи воздуха и отвода очищенной воды в нижней части колонны, заполненной насадкой, бак-сборник, аппарат для подачи воздуха, снабжена дополнительным патрубком в нижней части колонны ниже слоя насадки и вторым дополнительным патрубком в средней части колонны, выше слоя насадки, причем один из дополнительных патрубков присоединен к установке подачи промывной воды, второй дополнительный патрубок присоединен к отводу промывной воды или баку-накопителю, а на патрубке отвода очищенной воды установлена запорная арматура.
Колонна снабжена двумя перфорированными диафрагмами, между которыми размещена насадка. Колонна заполнена насадкой на 0,5-0,9 своей высоты.
Колонна снабжена ультразвуковыми излучателями, размещенными по периметру объема, заполненного насадкой.
Патрубок подачи очищаемой воды может быть введен во внутренний объем колонны и снабжен распылительными форсунками, а форсунки дополнительно снабжены ультразвуковыми излучателями, расположенными на поверхности форсунок.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение безопасности, в том числе радиационной, при эксплуатации установки исключается ненормированное накопление радиоактивных изотопов на насадке, уменьшение риска попадания радиоактивных элементов в питьевую воду, например, при залповом выбросе с поверхности насадки при работе установки, повышение эффективности очистки воды от альфа-радиоактивности, радона и других газов. Технический результат достигают за счет того, что колонна установки снабжена двумя дополнительными патрубками: один выше слоя насадки, другой - ниже, подача промывной воды в один из патрубков через слой насадки позволяет удалить радиоактивные осадки с материалов насадок с последующим отведением радиоактивных осадков на утилизацию. Размещение насадки между двумя перфорированными диафрагмами и снабжение колонны в месте расположения насадки ультразвуковыми излучателями позволяет интенсифицировать промывку и повысить эффективность отмывки материала насадки, в том числе от радиоактивных элементов. Снабжение патрубка подачи очищаемой воды распылительными форсунками, например, вихревого типа, а форсунок дополнительно ультразвуковыми излучателями, расположенными на поверхности форсунок, улучшает распыление исходной воды и эффективность удаления радона.
Изобретение поясняется чертежами, которые не охватывают и, тем более, не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид установки очистки воды от общей альфа-радиоактивности и от газообразного радона.
Установка очистки воды от общей альфа-радиоактивности и от газообразного радона содержит дегазатор в виде колонны 1 с крышкой 2 и с патрубками для подачи очищаемой воды 3 и отвода газов 4 в верхней части колонны и патрубками для подачи воздуха 5 и отвода очищенной воды 6 в нижней части колонны, заполненной насадкой 7, бак-сборник 8, аппарат для подачи воздуха 9, например, воздуходувку, установка снабжена дополнительным патрубком в нижней части колонны 10 ниже слоя насадки и вторым дополнительным патрубком в средней части колонны 11, выше слоя насадки, причем один из дополнительных патрубков присоединен к установке подачи промывной воды 12, второй дополнительный патрубок присоединен к отводу промывных вод или баку-накопителю, а на патрубке отвода очищенной воды установлена запорная арматура 13. Насадка размещена между двумя перфорированными диафрагмами 14 и 15. В объеме, где размещена насадка, например, по периметру корпуса колонны, установлены ультразвуковые излучатели 16, на трубе подачи очищаемой воды установлены распылители типа форсунок 17, например, центробежные, вихревые или сетчатые, предпочтительно с ультразвуковыми излучателями, расположенными на поверхности распылителей. При работе установки очищаемая вода распыляется форсунками, попадает на насадку, снизу подается поток воздуха, на развитой поверхности насадки происходит дегазация, удаление радона из воды и оттдувка газов через верхний патрубок. На насадке накапливаются продукты распада радона и сопутствующие осадки, содержащиеся в исходной воде, в том числе радиоактивные изотопы свинца, висмута и т.д. Для удаления этих продуктов с материала насадки периодически производят отмывку насадки, пропуская поток воды через насадку путем подачи воды через патрубок 10 и отвода промывной загрязненной воды через патрубок 12 в отвод на канализацию или в накопитель с последующей утилизацией, при этом запорная арматура 13 должна быть закрыта. Возможно производить отмывку и сверху-вниз, подавая промывную воду через патрубок 11 и отводя через патрубок 10, а также последовательно снизу-вверх, а затем - сверху-вниз. Перфорированные диафрагмы исключают перемещение насадки и позволяют улучшить промывку за счет большей подачи промывной воды и большей скорости потока и, следовательно, увеличивают эффективность и безопасность работы за счет лучшей отмывки насадки от радиоактивных осаждений из воды. Для исключения выброса воды при промывке патрубки 3 и 4 могут быть снабжены запорной арматурой 18 и 19, которая закрывается при режиме промывки. Ультразвуковые излучатели 16, размещенные на колонне, например по периметру объема насадки, улучшают отмывку насадки. Ультразвуковые излучатели на форсунках улучшают процесс распыления воды и дегазации. Наполнение колонны насадкой на 0,5-0,9 ее высоты обеспечивает наилучшие условия для дегазации воды и отдувки газов, в том числе радона, а также для отмывки насадки. Например, в опытной установке, при наполнении колонны насадкой менее 0.5 высоты вероятность проскока радона и радиоактивных составляющих увеличивалась в 1.5-3 раза, а при наполнении колонны насадкой более 0.9 высоты в 1.4-2 раза ухудшалась отмывка насадки, что приводило к накоплению радиоактивного осадка, ухудшало условия безопасной работы установки. При наполнении колонны насадкой в пределах 0,5-0,9 ее высоты проскока радона и радиоактивных составляющих не отмечалось и обеспечивалась эффективная отмывка насадки в режиме промывки. Применение ультразвуковых излучателей по периметру объема насадки в 1,5-1,9 раза улучшало отмывку насадки от накопившихся осадков, повышало эффективность и безопасность работы установки.
Предложенная конструкция установки для очистки воды от общей альфа-радиоактивности и радона реализована АО «Конверсия», образцы которой применены на объектах систем водоподготовки.