CN102616880B - 一种电子加速器连续处理工业废水的辐照反应器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于核技术应用与环境保护领域的一种电子加速器连续处理工业废水的辐照反应器及方法，辐照反应器包括喷嘴2和辐照容器4，在距离电子加速器的扫描窗6下面200～400mm处建立一个辐照容器4，在辐照容器4的侧壁分别设置一个扁平的喷嘴2，带有一定压力和流速的废水1经过喷嘴2喷射，形成一定厚度和宽度的抛物线水膜3。废水经过电子束辐照一定剂量之后从出料口5流出，送入下面的工序。本发明可以与各种类型和能量的电子加速器配套使用，具有结构简单、能耗低、剂量均匀、容易控制等优点。

Description

一种电子加速器连续处理工业废水的辐照反应器及方法

技术领域

本发明属于核技术应用与环境保护领域，具体涉及一种电子加速器连续处理工业废水的辐照反应器。

背景技术

利用电离辐射处理环境污染物的研究可以追溯到20世纪50年代。当时随着核反应堆和辐射化学的发展，水受到高能射线后的辐射分解特性受到了很大关注。研究表明，受辐射时体系会产生物理化学效应(如胶体的变性作用)、化学效应(如污染物的辐射分解或氧化作用)及生物学效应(如灭菌消毒作用)等。在废水的辐射处理中，高能射线主要是与介质水发生作用，激发或电离产生一系列自由基(游离基)、离子、水合电子及离子基等，这些粒子具有极高的化学反应活性，能与污染物发生链式反应，从而使其降解。

由于中子可以使被辐射物质产生放射性，而重荷电粒子只有非常有限的穿透力。因此，在环境保护中应用的电离辐射通常只有两种类型：γ射线和高能电子。电离辐射处理工业废水具有以下优点：

(1)在常温常压下进行；

(2)工艺简单，效率高，运行费用低，无二次污染；

(3)尤其适用常规技术难以处理的环境污染物。

⁶⁰Co核素产生的γ射线穿透能力强，辐射反应器易于设计和制作。但是，⁶⁰Co的半衰期是5.27年，需要不断的补充⁶⁰Co，而且需要厚的屏蔽，辐射处理效率低，运行成本较高。与钴源辐射装置相比，电子加速器的电子束贯穿能力虽然较差，辐照反应器需要特殊设计，但是辐照束流集中定向，能源利用效率高，生产能力更强。而且，从辐射安全与防护角度出发，电子加速器不需要厚的屏蔽，当不使用加速器时可以立即关闭，更易于被广大公众接受。因此，采用电子加速器处理工业废水更值得推广。

发明内容

本发明在于给出一种电子加速器连续处理工业废水的辐照反应器，设置在电子束加速器的扫描窗下面，使废水中的污染物达到连续流动辐照降解的目的。

本发明通过下述技术方案实现，一种电子加速器连续处理工业废水的辐照反应器，包括喷嘴和辐照容器，辐照容器设置在电子加速器的扫描窗下面，辐照容器的下方设置有出料口，喷嘴设置在辐照容器的侧壁上，废水由喷嘴喷出。

所述辐照容器设置在电子加速器的扫描窗下面200～400mm处。

所述喷嘴为扁平状，通常由不锈钢材料制成，喷嘴与辐照容器可采用螺纹连接或者焊接。

一种优选的喷嘴设计方案：所述喷嘴的外形为扁平的梯形，前端宽且薄，后端窄且厚，如图2所示。

所述辐照反应器处理废水的方法，该方法如下：带有一定压力和流速的废水经过喷嘴喷射，形成一定厚度和宽度的抛物线水膜，水膜经过扫描窗射出的电子束辐照一定剂量之后从出料口流出，送入下面的工序。

废水经过喷嘴射出，形成抛物线水膜经过电子束加速器扫描窗下方，被电子束辐射，由于电子加速器形成的高能电子束贯穿能力较弱，因而喷嘴出口的厚度，即喷射水膜的厚度要小于或等于电子束的贯穿能力。如果处理汽水混合液，喷嘴出口厚度可以适当增大。喷嘴出口的宽度小于或等于电子加速器的扫描宽度，这样可以有效的利用射线能量。

废水的喷射水平速度宜控制在1.0～5.0m/s，以控制废水的吸收剂量。

本发明的辐照反应器可以与各种类型和能量的电子加速器配套使用，低能电子加速器的优点是体积小，可以采用自屏蔽，操作方便，但是处理能力有限。中、高能电子加速器的处理能力大，但是需要建造地下辐照室，投资和运行成本较高。此外，在废水进料阶段可以根据水质和工艺要求增加辅助设备(如混凝、沉淀、过滤等)，处理各种有毒有害和难降解的工业废水。

本发明的有益效果：本发明的辐照反应器可以使废水中的污染物实现连续流动辐照降解。可以与各种类型和能量的电子加速器配套使用，满足含不同污染物废水处理的需求。喷嘴尺寸的选择可以满足不同处理量的需求，为电子加速器处理废水实现工业化提供了一种可行的工艺。本发明具有结构简单、能耗低、剂量均匀、容易控制等优点，适合处理多种有毒有害和难降解工业废水。

附图说明

附图1：辐照反应器装置示意图；

附图2：喷嘴结构示意图；

图中标号：1、废水，2、喷嘴，3、抛物线水膜，4、辐照容器，5、出料口，6、电子束。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例1

图1为电子加速器连续处理工业废水的辐照反应器示意图，包括喷嘴2和辐照容器4。所说的辐照容器4设置在电子束加速器扫描窗的下方300mm处，辐照容器4的侧壁分别设置一个扁平的喷嘴2，辐照容器的下方设置有出料口5。废水1由喷嘴2喷出。所述喷嘴2的外形如附图2所示，呈现扁平的梯形，前端宽且薄，后端窄且厚，辐照容器4和喷嘴2的连接方式为螺纹连接，即辐照容器4侧壁焊接一段内螺纹的直管，喷嘴后端做成外螺纹的直管。

辐照反应器处理废水的方法如下：废水1经过喷嘴2射出，形成抛物线水膜3经过电子束加速器扫描窗下方，水膜3被电子束6辐射后从出料口5流出。

本实施例采用能量0.5MeV，束流40mA的Dynamitron型电子加速器，由于电子束加速器的电子能量为0.5MeV，可贯穿水膜厚度为2.0mm，因此喷嘴2出口的厚度设计为2.0mm。根据设计的废水处理量10～30m³/d，废水的水平喷射速度1.5～3.2m/s，设计喷嘴2出口的宽度为100mm。根据实际处理量的需要，可以同时使用两个喷嘴或者单独使用一个喷嘴。辐照反应器出水管采用与进水管同等大小的管径，可以控制辐照容器内的液位高低。

Claims (1)

1.一种辐照反应器处理工业废水的方法，该辐照反应器包括喷嘴（2）和辐照容器（4），辐照容器（4）设置在电子加速器的扫描窗下面200~400mm处，辐照容器（4）的下方设置有出料口（5），喷嘴（2）设置在辐照容器（4）的侧壁上，废水（1）由喷嘴（2）喷出；所述喷嘴（2）的外形为扁平的梯形，前端宽且薄，后端窄且厚，出口厚度为2.0mm；其特征在于：

废水（1）经过喷嘴（2）喷射，形成抛物线水膜（3），水膜（3）经过扫描窗射出的电子束（6）辐照后从出料口（5）流出；电子加速器的电子能量为0.5MeV，束流40mA，贯穿水膜厚度为2.0mm，废水的水平喷射速度1.5~3.2m/s;所述喷嘴（2）出口的宽度小于或等于电子加速器的扫描宽度。

2.根据权利要求1所述的辐照反应器处理工业废水的方法，其特征在于：所述喷嘴（2）为不锈钢材料。

3.根据权利要求1所述的辐照反应器处理工业废水的方法，其特征在于：喷嘴（2）与辐照容器（4）采用螺纹连接或者焊接。

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