EA014619B1

EA014619B1 - Способ и устройство для снижения патогенной и химической нагрузки в текучих отходах

Info

Publication number: EA014619B1
Application number: EA200870438A
Authority: EA
Inventors: Питер Клапчук
Original assignee: Питер Клапчук
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2010-12-30
Also published as: EP2021040A4; EP2021040A1; CA2542673A1; EA200870438A1; CA2683061A1; WO2007115412A1; US20090152205A1; CA2683061C

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу обработки, по существу, непрерывного потока жидких отходов в системе очистных резервуаров, причем поток направляется в резервуар и после достижения желаемого уровня жидких отходов в резервуаре поток направляется в следующий резервуар системы. Озон барботируется через отходы в резервуарах, отходы перемешиваются. По завершении периода дезинфекции в резервуаре обработанные жидкие отходы сливаются в сливной трубопровод, который может быть соединен с обычным канализационным трубопроводом. Количество имеющихся очистных резервуаров достаточно для того, чтобы постоянно имелся очистной резервуар, доступный для приема потока жидких отходов.

Description

Настоящее изобретение относится к обработке отходов, в особенности к способу обработки текучих отходов и сточных вод больниц и других медицинских учреждений с использованием озона и к устройству для осуществления дезинфекции.

Уровень техники

Обработка текучих отходов и сточных вод больниц, медицинских и исследовательских учреждений и т.п. стала важной проблемой в последнее десятилетие. Проблемы экономики, окружающей среды и безопасности играют ключевую роль в обращении с биологически опасными отходами таких учреждений. Текучие отходы, включающие в себя жидкую кровь, препараты крови и жидкости организма, могут содержать патогенные бактерии, вирусы, паразитов и грибки, опасные для здоровья человека и животных. Такие текучие отходы обычно спускаются в туалеты или смываются по сточным трубопроводам учреждения и с потенциально вредными последствиями сливаются в обычную канализационную систему, находящуюся в юрисдикции муниципалитета, города или другого подобного образования, в котором находится учреждение. Кроме того, сточные воды некоторых учреждений могут содержать потенциально вредные химикаты.

Использование озона в качестве дезинфицирующего или стерилизующего средства хорошо известно. Озон является мощным окислителем, эффективно убивающим микроорганизмы. Благодаря этой активности и экономичности озон широко используется в дезинфекционных процессах. Озонирование убивает бактерии быстрее, чем хлорирование, разлагает органические материалы и осуществляет обесцвечивание водных систем. Озонирование также разрушает химикаты, такие как цианид, фенолы, железо, марганец и моющие средства. Использование озона для обработки жидкостей, такой как стерилизация воды или обработка сточных вод, хорошо задокументировано.

Озон (О₃) представляет собой нестабильный газ, молекула которого содержит три атома кислорода. Нестабильным он является потому, что газ озона быстро распадается, возвращаясь в стабильное состояние двухатомного кислорода (О₂), форму кислорода, необходимую человеку для дыхания, с образованием свободных атомов кислорода или свободных радикалов. Свободные атомы кислорода обладают высокой активностью и окисляют почти все, включая вирусы, грибки, плесени, бактерии, паразитов, органические и неорганические соединения. Высокий уровень окислительных свойств озона означает, что, кроме дезинфицирующего действия, озон обладает способностью уничтожения запахов. Озон считается экологичным дезинфицирующим средством, поскольку является мощным дезинфицирующим средством при низких концентрациях, не производит каких-либо вредных остатков или побочных продуктов, и весь остаточный озон, использованный для дезинфекции, вновь преобразуется в обычный кислород в течение относительно короткого периода времени.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является предложение способа и устройства для дезинфекции биологически опасных текучих отходов и жидких стоков различных учреждений, устраняющих недостатки известных способов дезинфекции текучих биологически опасных отходов и сточных вод.

В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается способ обработки, по существу, непрерывного потока жидких отходов в системе очистных резервуаров. Способ включает в себя направление потока жидких отходов в очистной резервуар системы резервуаров; по достижении желаемого уровня жидких отходов в очистном резервуаре остановку потока жидких отходов в указанный очистной резервуар и направление потока жидких отходов в следующий очистной резервуар; перемешивание и барботирование озона через жидкие отходы в каждом из очистных резервуаров до завершения обработки в нем жидких отходов; после завершения обработки в очистном резервуаре слив обработанных жидких отходов из указанного очистного резервуара в сливной трубопровод; причем количество имеющихся очистных резервуаров достаточно для того, чтобы постоянно имелся очистной резервуар, доступный для приема потока жидких отходов.

В соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается система для обработки, по существу, непрерывного потока жидких отходов. Система содержит систему очистных резервуаров, впускной трубопровод, проводящий поток жидких отходов, и трубопроводную сеть, выполненную для направления потока жидких отходов в любой выбранный очистной резервуар. Выпускной трубопровод каждого очистного резервуара соединяется со сливным трубопроводом, и выпускной клапан открывает и закрывает выпускной трубопровод. Датчик максимального уровня в каждом из очистных резервуаров определяет достижение желаемого уровня жидких отходов в очистном резервуаре, и датчик незаполненного уровня в каждом из очистных резервуаров определяет достижение, по существу, незаполненного уровня жидких отходов в очистном резервуаре. Перемешивающее устройство в каждом из очистных резервуаров перемешивает жидкие отходы, и барботер озона в каждом из очистных резервуаров барботирует озон через жидкие отходы. Контроллер управляет работой перемешивающего устройства и барботера, определяет момент завершения обработки жидких отходов в очистном резервуаре и затем открывает выпускной клапан для спуска жидких отходов из очистного резервуара через сливной трубопровод, получает информацию от каждого из датчиков незаполненного уровня и закрывает выпускной клапан очистного резервуара, датчик незаполненного уровня которого показывает, что очистной

- 1 014619 резервуар, по существу, пуст, и получает информацию от каждого из датчиков максимального уровня, и останавливает поток жидких отходов в очистной резервуар при достижении в нем желаемого уровня жидких отходов, и направляет поток жидких отходов в другой, по существу пустой, резервуар системы очистных резервуаров.

Поток жидких отходов или сточных вод выбранного учреждения направляется в систему очистных резервуаров или емкостей, последовательно наполняемых жидкими отходами или сточными водами, обрабатывается озоном в течение необходимого периода времени, сливается в обычную канализационную систему, после чего резервуары наполняются снова и процесс повторяется. Текучие отходы стекают из канализационной системы учреждений в первый очистной резервуар до его наполнения, после чего клапан перекрывает поток в первый резервуар и направляет его во второй резервуар, и после наполнения второго резервуара поток направляется в третий резервуар и т.д.

Затем текучие отходы и сточные воды в первом резервуаре перемешиваются, в то время как озоновый генератор барботирует озон через текучие отходы, чтобы обеспечить контакт озона с содержащимися в отходах бактериями. Механические мешалки и/или пневматические барботеры разбивают твердые материалы и перемешивают жидкие отходы с пузырьками озона, поддерживая указанный контакт. Содержание озона в очистном резервуаре может контролироваться озоновым датчиком и поддерживаться на уровне, пригодном для уничтожения бактерий и микробов в соответствии с загрузкой отходов в резервуаре и продолжительностью озоновой обработки.

После завершения процесса очистки в первом резервуаре очищенные жидкие отходы сливаются из резервуара в обычную канализационную систему, резервуар опустошается и становится доступным для приема и обработки новой партии отходов. Количество резервуаров, размер каждого из них, концентрация озона и продолжительность обработки устанавливаются в зависимости от химикатов, патогенных микроорганизмов и других подобных включений, содержащихся в предназначенных для обработки жидких отходах, и их объема таким образом, чтобы ко времени заполнения жидкими отходами последнего доступного резервуара системы, по меньшей мере, первый резервуар был пуст и доступен для приема новой партии жидких отходов. Постоянный поток всех жидких отходов учреждения может, таким образом, обрабатываться периодическим способом в каждом из очистных резервуаров.

Перемешивание отходов в процессе обработки озоном помогает разбить любой полутвердый или желеобразный материал, который может присутствовать в отходах, и ускоряет процесс химической деструкции и микробиологического распада. Предполагается, что перемешивание отходов может начинаться сразу, как только отходы начинают поступать в очистной резервуар, что должно дополнительно ускорить процесс очистки отходов от химических и микробных загрязнений.

Предполагается, что генерирование озона может начинаться при частичном заполнении резервуара отходами или только при полном его заполнении. По истечении времени, необходимого для очистки в зависимости от интенсивности подачи озона и размера резервуара, и завершения очистки текучих отходов очищенные отходы из очистного резервуара спускаются по трубопроводу и сливаются в обычную канализационную систему.

В соответствии с настоящим изобретением предлагаются способ и устройство, обеспечивающие непрерывную очистку текучих биологических опасных отходов и сточных вод путем озоновой очистки и являющиеся относительно простыми и экологичными. Текучие отходы или жидкие стоки, дезинфицированные с использованием этого способа, не производят потенциально вредных остатков, которые могли бы нанести вред окружающей среде или быть вредными для человека или животных. Устройство и способ для осуществления изобретения могут использоваться также для обработки жидких отходов и сточных вод интенсивных животноводческих хозяйств, клиник для животных или ветеринарных госпиталей, исследовательских учреждений, работающих с животными, или любого подобного учреждения, для которого текучие отходы являются проблемой.

Слив инертных обработанных текучих отходов в муниципальную канализационную систему отчасти снижает обычную бактериальную нагрузку муниципальной системы обработки, необходимую для разрушения и обработки обычных сточных вод. Однако предполагается, что в большинстве случаев процентное содержание инертных сточных вод в общих стоках относительно мало и не должно оказывать неблаготворное влияние на бактериальную активность.

Кроме того, предполагается, что система может использоваться для обработки сточных вод установки для очистки сточных вод для уничтожения бактерий и окисления химикалий в сточных водах перед их сбросом в реку или другой водоем.

- 2 014619

Краткое описание чертежей

Ниже для лучшего понимания будут подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые части обозначены одинаковыми номерами позиций.

На фиг. 1 схематически представлен очистной резервуар с впускным клапаном, выпуском, устройством, генерирующим озон, датчиком озона и перемешивающим устройством в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 схематически представлена система очистных резервуаров, иллюстрирующая способ обработки, по существу, непрерывного потока жидких отходов в системе резервуаров в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 представлен очистной резервуар 1, содержащий барботер 8 озона в соответствии с настоящим изобретением, предназначенный для барботирования озона через жидкие сточные отходы в резервуаре 1, и механические мешалки 9, предназначенные для перемешивания сточных отходов. Концентрация озона определяется озоновым датчиком 4 и дистанционно контролируется измерительным прибором 5, соединенным с датчиком 4. Контроллер 12 управляет барботером озона для поддержания необходимой для обработки концентрации озона в очистном резервуаре. Жидкие отходы поступают в резервуар 1 через впускной клапан 6, и очищенные отходы выходят из резервуара 1 через выпускной трубопровод 14 и выпускной клапан 7.

Продолжительность дезинфекции отходов зависит от загрузки очистного резервуара и может варьироваться таким образом, чтобы различные типы химикатов и патогенных микроорганизмов, которые могут содержаться в отходах и быть более или менее устойчивыми к дезактивации, могли быть эффективно дезактивированы в процессе озоновой очистки. На основе известных исследований можно легко определить, какие сочетания времени и концентрации озона необходимы для достижения цели процесса дезактивации, по существу, всех патогенных микроорганизмов, которые могут содержаться в отходах. Мешалка 9 работает в процессе дезинфекции для обеспечения поддержания соответствующего контакта озона с жидкими отходами. Перемешивание также помогает разбивать любые твердые материалы, которые могут содержаться в отходах. Кроме того, для дополнительного перемешивания через отходы может барботироваться сжатый воздух.

По окончании периода дезинфекции очищенные жидкие отходы сливаются через выпускной клапан 7 через сливной трубопровод 22. Контроллер 12 обычно управляет работой барботера 8 озона и мешалок

9. Тот же самый контроллер может использоваться для управления потоком отходов через систему.

На фиг. 2 представлена система очистных резервуаров, схематически представляющих систему для обработки, по существу, непрерывного потока жидких отходов V и демонстрирующих способ обработки, по существу, непрерывного потока жидких отходов в системе очистных резервуаров в соответствии с настоящим изобретением. По существу, непрерывный поток сточных вод или подобных жидких отходов подается через впускной трубопровод 20 сначала в резервуар 1А. Сеть трубопроводов предназначена для направления потока жидких отходов V в любой выбранный очистной резервуар.

Датчик 10 максимального уровня в каждом очистном резервуаре определяет достижение желаемого уровня жидких отходов в очистном резервуаре, обычно при наполнении резервуара, и передает эту информацию на контроллер 12. Контроллер 12 получает информацию от датчика 10 максимального уровня и останавливает поток жидких отходов в очистной резервуар 1А при достижении в нем желаемого уровня жидких отходов, а также направляет поток жидких отходов в другой, по существу пустой, резервуар системы очистных резервуаров. Таким образом, в представленной системе после наполнения резервуара 1А клапан 6А закрывается, и открывается клапан 6В, и сточные воды текут в резервуар 1В, и затем отходы, содержащиеся в резервуаре 1А, обрабатываются в течение необходимого периода времени, как описано выше. Эта продолжительность дезинфекции зависит от размера резервуара, величины загрузки отходов и интенсивности подачи озона и рассчитывается на основе тестирования для определения надежной продолжительности дезинфекции.

По окончании периода дезинфекции и обработки отходов в первом очистном резервуаре 1А контроллер 12 сливает обработанные жидкие отходы из очистного резервуара 1А через сливной трубопровод 22, обычно присоединенный для слива обработанных отходов в обычную канализационную систему. По окончании периода дезинфекции контроллер 12 может выключить мешалки 9 и барботер 8 озона или оставить мешалки 9 или также барботер озона включенными на некоторое время, чтобы отходы продолжали перемешиваться в процессе слива.

Датчик 16 незаполненного уровня в каждом из очистных резервуаров определяет достижение по существу незаполненного уровня жидких отходов в очистном резервуаре. Контроллер получает информацию от датчика 16 незаполненного уровня и закрывает выпускной клапан 7 А очистного резервуара 1 А, когда датчик 16 незаполненного уровня показывает, что очистной резервуар 1А, по существу, пуст.

- 3 014619

После наполнения резервуара 1В клапан 6В закрывается, и открывается клапан 6С, и отходы текут в резервуар 1С, и процесс очистки осуществляется в резервуаре 1В, и сточные воды текут в резервуар 1С до его заполнения, и клапан 6С закрывается, клапан 6Ό открывается, так что сточные воды текут в резервуар 1Ό. Количество резервуаров зависит от скорости подачи жидких отходов, емкости резервуара, а также фактора безопасности и продолжительности обработки. Количество резервуаров должно быть достаточным для того, чтобы система очистных резервуаров могла постоянно принимать поток жидких отходов. Жидкие отходы продолжают течь в другие резервуары, пока отходы в первом резервуаре 1А обрабатываются и сливаются по сливному трубопроводу 22 через выпускной клапан 7 А, и затем пустой резервуар 1А вновь может принимать поток жидких отходов, и процесс повторяется в других очистных резервуарах.

Все описанное может рассматриваться только как иллюстрация основных принципов настоящего изобретения. Следует понимать, что приведенное описание настоящего изобретения допускает различные модификации и изменения, и они должны рассматриваться как не выходящие за рамки прилагаемой формулы изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ обработки непрерывного потока жидких отходов в системе очистных резервуаров, в котором направляют поток жидких отходов в один из очистных резервуаров системы;

останавливают наполнение указанного резервуара при достижении желаемого уровня жидких отходов и направляют поток жидких отходов в следующий очистной резервуар системы;

перемешивают и барботируют озон через жидкие отходы в каждом из очистных резервуаров до завершения обработки в нем жидких отходов;

сливают обработанные жидкие отходы из указанного очистного резервуара в сливной трубопровод после завершения обработки в очистном резервуаре, где количество имеющихся очистных резервуаров выбирают таким, чтобы постоянно имелся очистной резервуар, доступный для приема потока жидких отходов.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что завершение обработки в очистном резервуаре определяют по времени.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что обработку завершают после дезинфекции, продолжительность которой определяют путем периодического тестирования жидких отходов при известной скорости подачи озона, барботируемого через жидкие отходы при желаемом уровне жидких отходов в очистном резервуаре.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что перемешивание жидких отходов осуществляют либо механической мешалкой, либо пневматическим барботером.
5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что концентрацию озона в очистных резервуарах контролируют и поддерживают на уровне, пригодном для обработки.
6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что для направления обработанных жидких отходов в муниципальную канализационную систему присоединяют сливной трубопровод.
7. Система для обработки непрерывного потока жидких отходов, содержащая систему очистных резервуаров;

впускной трубопровод, проводящий поток жидких отходов, и сеть трубопроводов, выполненную с возможностью направления потока жидких отходов в любой выбранный очистной резервуар;

выпускной трубопровод в каждом из очистных резервуаров, причем выпускной трубопровод соединен со сливным трубопроводом и выпускной клапан выполнен с возможностью открытия и закрытия выпускного трубопровода;

датчик максимального уровня в каждом из очистных резервуаров, определяющий достижение желаемого уровня жидких отходов в очистном резервуаре;

датчик незаполненного уровня в каждом из очистных резервуаров, определяющий достижение, по существу, незаполненного уровня жидких отходов в очистном резервуаре;

перемешивающее устройство в каждом из очистных резервуаров для перемешивания жидких отходов;

барботер озона в каждом из очистных резервуаров для барботирования озона через жидкие отходы; контроллер, выполненный с возможностью управления перемешивающим устройством и барботером озона;

определения момента завершения обработки жидких отходов в очистном резервуаре и после этого открытия выпускного клапана для слива жидких отходов из очистного резервуара через сливной трубопровод;

получения информации от каждого из датчиков незаполненного уровня и закрытия выпускного клапана очистного резервуара, когда датчик незаполненного уровня которого показывает, что очистной резервуар, по существу, пуст;

- 4 014619 получения информации от каждого датчика максимального уровня, и остановки потока жидких отходов в очистной резервуар после достижения в нем желаемого уровня жидких отходов, и направления потока жидких отходов в другой, по существу пустой, очистной резервуар системы.
8. Система по п.7, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью выключения перемешивающего устройства и барботера озона после завершения обработки жидких отходов в соответствующем очистном резервуаре.
9. Система по п.7, отличающаяся тем, что контроллер выполнен с возможностью определения момента завершения обработки жидких отходов в очистном резервуаре путем определения окончания периода времени, равного периоду дезинфекции, причем период дезинфекции определяется путем периодического тестирования жидких отходов при известном уровне подачи озона, барботируемого через жидкие отходы при желаемом уровне в очистном резервуаре.
10. Система по любому из пп.8, 9, отличающаяся тем, что перемешивающее устройство включает по меньшей мере одну механическую мешалку и пневматический барботер.
11. Система по любому из пп.8-10, отличающаяся тем, что содержит датчик для отображения концентрации озона в очистном резервуаре и контроллер для управления барботером озона для поддержания концентрации озона в очистном резервуаре на уровне, пригодном для обработки.