-
Verfähren und Anlage zur Dekontaminierung radioaktiver Abwässer Die
Dekontaminierung kurzlebig radioaktiver Abwässer, insbesondere der Toilettenabwässer
von nuklear medizinischen Krankenhausanstalten geschieht üblicherweise in Behältern,
die je nach Anfall gefüllt und nach angemessener Abklingzeit abgelassen werden.
Die komplette Abklinganlage besteht dabei aus mindestens zwei, in der Regal aber
einer größeren Anzahl solcher Einzelbehälter, die durch Rohrverbindungen und Absperrorgane
Im Verein mit Uberwachungsgeräten gegen UberlauSen und unbeabsichtigtes Leerlaufen
gesichert sind.
-
Nachteilig ist neben den hohen Investitionskosten für eine solche
Anlage insbesondere der hohe Bedienungsaufwand Gegenstände der Erfindung sind ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Dekontaminierung radioaktiver Abwässer, insbesondere
der Fäkalabwässer nuklear-medizinischer Krankenhausanstalten, welche im Durchlauf
arbeitet und aufgrund seiner Einfachheit die erwähnten Nachteile nicht besitzt,
sondern sich durch niedrige Investitions- und Betriebskosten, hohe Sicherheit und
einen hohen Grad an Verfügbarkeit auszeichnet.
-
Es ist eine Abklinganlage bekannt (OS 1.584.978), in der das Abwasser
nach Durchlaufen eines Klärbehälters zur Abscheidung grober Feststoffe einem kontinuierlich
arbeitenden System zugeführt
wird, das bezüglich seines Verweilzeitverhaltens
dem Rohrreaktor entsprechen soll, wobei aber ausdrücklich betont wird, daß der Durchlauf
möglichst wirbelfrei zu erfolgen habe.
-
Ziel der Prozeßführung ist es dort, in der Abklinganlage dem Idealfall
möglichst nahezukommen, daß alle gleichzeitig in das System eintretenden Flüssigkeitselemente
das System auch gleichzeitig wieder verlassen.
-
Erreicht werden soll dies durch einen durchströmten Abklingbehälter
in Form eines Rohres oder Schlauches, der z. B. in Schraubenlinienform aufgewickelt
sein kann. Auch durch Trennwände in einem Behälter soll eine entsprechende Strömungsführung
bewirkt werden können.
-
Im Gegensatz dazu will die vorliegende Erfindung die die Abklinganlage
durchströmende Flüssigkeit auf ihrem Weg vom Anlageneintritt zum Austritt mehrfach
einer Quermischung unterwerfen, so daß die Anlage bezüglich ihres Verweilzeitverhaltens
einer Kaskade aus idealen Rührkesseln nahekommt.
-
Eine solche Strömungsführung hat folgende Vorteile: Erstens wird mit
Sicherheit ein "Durchschießen" eines nennenswerten Anteils der eintretenden Flüssigkeit
durch die Anlage vt'rmieden. Bei einer rohrförmigen Anlage hingegen, die im laminaren
Strömungsbereich arbeitet, bildet sich ein parabelförmiges Geschwindigkeitsprofil
mit erheblichen Differenzen zwischen mittlerer und maximaler Geschwindigkeit aus.
-
(v max Mittel = 2) Zweitens kann die Anlage so bemessen werden, daß
nicht alle gleichzeitig in das System eintretenden FlUssigkeitselemente das System
auch gleichzeitig wieder verlassen. Eine solche Verweilzeitverteilung gleicht Konzentrationsschwankungen
am Eingang - wie sie in nuklear-medizinischen Stationen erwartet werden mUssen -
wesentlich besser aus als eine Anlage, die in
ihrem Verhalten einem
Strömungsrohr nahekommt. Auch wird bei einer ausreichenden Halbwertsbreite der Verweilzeitverteilung
bei kontinuierlicher Uberwachung der Aktivität am Ausgang eine Uberlastung der Anlage
sehr frUh bemerkt, so daß Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.
-
Zur Ausführung besonders geeignet ist eine Anlage, bestehend aus mehreren
hintereinander geschalteten Behältern, in denen die Durchmischung durch Einblasen
von Luft vorzugsweise am Behälterboden bewirkt wird.
-
Eine solche Ausführung vermeidet mechanisch bewegte Elemente und Einbauten
in den Behältern. Die aufsteigenden Gasbiasen erzeugen im Behälter Umlaufwirbel
und bewirken, daß sich jeder einzelne Behälter weitgehend wie ein idealer Rührkessel
verhält.
-
Ist dies der Fall, so ergibt sich als weiterer Vorteil, daß die Anlage
bezUglich ihrer Wirksamkeit exakt und zuverlässig vorausberechnet werden kann, wenn
Abwasseranfall, Applikationsmengen und Halbwertszeiten der verwendeten Isotope bekannt
sind. Die der eigentlichen Abklinganlage vorgeschaltete Feststoffabscheidevorrichtung
kann als Zweikammerklärbehälter mit anaerober Faulung oder als Belebtschlamm- oder
Mineralisationsanlage ausgebildet werden. Die zweite Möglichkeit bietet den vorteil,
bei ausreichender Dimensionierung neben dem Absetzen ier festen-StofSe auch eine
weitgehende Mineralisierung der suspendierten und gelösten organischen Stoffe zu
bewirken.
-
Die Schlammbelastung der folgenden Behälter wird dadurch auf einen
leicht zu beherrschenden Mindestwert herabgesetzt.
-
Die neue Gestaltung ergibt eine Abklinganlage, die ohne Ventile und
Schieber, ohne mechanisch bewegte Teile und auch ohne Pumpe im Abwasserstrom auskommen
kann.
-
Die Erfindung betrifft weiter die Ausbildung der Quermischeinrichtungen
und anderer Einrichtungen, wie anhand der Zeichnung erörter wird. In dieser zeigt
Fig.
1 ein Schema der Anlage, Fig. 2 ein Diagramm der Konzentrationsabgleichung und Fig.
3 bis 5 eine schematische Darstellung der Mischwirkung in einem Kessel.
-
Nach Figur 1 gelangt das Abwasser aus der Leitung 1 in die Belebtschlämmanlage
2, in welcher nicht nur die Feststoffe ausgefällt, sondern auch die gelösten Bestandteile
durch Mineralisation ausgeschieden werden. Zu diesem Zweck wird in das Abwasser
Belebtschlamm aus dem Nachklärbecken 3 Uber den Durchlaß 4 zugeführt. Bei 5 eingeblasene
Luft ruft eine Umwälzung im Raum 2 hervor. Fällstoffe und/oder Flock.lngsmittel
werden bei 6 zugegeben. Nach ausreichender Belürtungszeit wird das Abwasser in das
Nachklärbecken 3 Uberführt, in welchem sich der Schlamm absetzt.
-
Das von den Fällstroffen breite und mineralisierte Abwasser gelangt
durch die Rohrleitung 7 in den ersten geschlossenen RUhrkessel 11mit der Lufteinblaavorrichtung
12. Infolge der RUhr- und Mischbewegung gelangen die Abwasserteilchen erst nach
Durchwirbelung in einer'vorgesehenen Verweilzeit, also nicht in direkter Strömung
zum Auslauf des Kessels 11, um Leber die Rohrleitung 13 zum zweiten Rührkessel 14
Uberzutreten und darin einer weiteren gleichartigen Durchwirbelung unterzogen zu
werden. Dieser Vorgang wiederholt sich bis zum Kessel 20.
-
Untersuchungen haben gezeigt, daß selbst die zuweilen auftretenden
hohen Konzentrationen strahlender Stoffe in der Kaskade abgeglichen werden. In Figur
2 oberhalb der Kessel ist dies symbolisch angegeben. Die durch den Kurvenpunkt 22
angezeigte Konzentration wird im Kessel 11 auf den aus Kurvenpunkt 22 Betrag abgeglichen
und von Kessel zu Kessel weiter abgebaut, bis schließlich vor dem letzten Kessel
der geringe, durch Kurvenpunkt 24 gekennzeichnete Betrag erreicht und spä testens
im letzte Kessel die Konzentration gänzlich abgeglichen ist.
-
Die Ausbildung der Mischeinrichtung in den Kesseln trägt wesentlich
zum Erfolg der Verhinderung das Durchschlagens hoher Konzentrationen bei. Nach Figur
3 bis 5 sind die mit Austritt-söffnungen für die Luft versehenen Rohre oder Schläuche
am Grunde der Kessel 11 usf. kreuzförmig angeordnet, so daß getrennte Zonen im Kessel
entstehen. Die' Zuführung der Luft erfolgt durch die Achsmitte des Kessels, und
zwar durch einen löSbaren Deckel, die gesamte Mischeinrichtung kann nach oben herausgezogen
werden.
-
Versuche haben erwiesen, daß die durch die eingeblasene Luft entstehenden
Zonen in der aus dem Vergleich der Figuren 3 bis 5 ersichtlichen Weise gewissermaßen
stufenweise gefüllt werden, d. h., das neu eingetretene Abwasser verbleibt zunächst
in der Zone lla, bis es sich in dieser weitgehend ausgebreitet hat. Erst dann tritt
es allmählich in die Zonen 11b und llc ein, bis es sich auch in diesen in einer
bestimmbaren Verweilzeit verteilt hat, um schließlich in die Zone lid zu gelangen,
wobei jedesmal in der Zone selbst und an den übergängen durch die entstehenden Querströmungen
eine kräftige Durchmischung eintritt. Das Verweilzeitverhalten und die Abgleichung
der Konzentrationen sind in dieser Verfahrensweise begründet.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anlage nach dem Verdrängerprinzip
arbeitet, wenn also das aus dem Uberlauf 8 zur Abklingkaskade austretende Abwasser
das in den nachfolgenden RUhrkesseln 11 bis 20 befindliche Wasser in entsprechender
Menge bis zum Austritt aus der Kaskade verdrängt. Eine Abwasserpumpe ist dann nicht
erforderlich.
-
Das dekontaminierte Abwasser durchläuft einen Kontrollbehälter 25,
in welchem seine Radioaktivität kontinuierlich gemessen und registriert wird.
-
Die Rührkessel können sämtlich in gleicher Höhenlage aufgestellt sein
und gleiche Abmessungen haben.
-
Die Druckluft für die Rohre und Mischvorrichtungen in den Rührkesseln
wird durch die Leitung 27 zugeführt. Die Abluft gelangt durch die Leitung 28 zum
Filter 29 oder dgl. und schließlich ins Freie.
-
Die Erfindung kann in mehrfacher Richtung abgewandelt werden.
-
Die am Grunde der Kessel angeordnete Einblasvorrichtung kann aus mehreren
parallel liegenden Rohren, in einfachen Fällen auch aus einem einzigen geraden oder
gebogenen Rohr oder Schlauch bestehen. Die Einblasrichtung kann von der Senkrechten
abweichen. Immer ist es vorteilhaft, durch die Lufteinführung die Kessel in Sektoren
oder Zonen aufzuteilen, so daß mehrere große Wirbel entstehen, die von den Flüssigkeitselementen
nacheinander durchlaufen werden.
-
Auch eine Ausführung der Abklingkaskade als durchlaufender Kanal mit
wiederholter Quermischung, z. B. mit staffelweise angeordneten Durchmischungseinrichtungen,
etwa mechanisch durch gegenläufige Flügelräder oder besser durch kräftige Lufteinblasvorrichtungen
quer zum Abwasserstrom ist ausführbar. 7