CN103366849A

CN103366849A - 放射性淤泥处理方法

Info

Publication number: CN103366849A
Application number: CN2013103023886A
Authority: CN
Inventors: 李超; 邓先宽; 潘跃龙; 罗兴欢
Original assignee: China General Nuclear Power Corp; China Nuclear Power Engineering Co Ltd
Current assignee: China General Nuclear Power Corp; China Nuclear Power Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2033-07-15
Also published as: CN103366849B

Abstract

本发明公开了一种放射性淤泥处理方法，其包括以下步骤：1）收集淤泥并初步过滤，将过滤后的淤泥暂存在废物桶中；2）对废物桶中的淤泥进行干燥；3）对废物桶进行超级压缩，得到淤泥桶饼；4）将淤泥桶饼装入更大的废物桶中，并在灌浆固定后封盖；5）养护及暂存固定有淤泥桶饼的废物桶。与现有技术相比，本发明放射性淤泥处理方法通过对淤泥采用脱水干燥、超级压缩、灌浆固定的方式进行处理，有效解决了现有技术中存在的增容比大、取样困难以及配方研发压力大等问题。

Description

放射性淤泥处理方法

技术领域

本发明属于放射性废物处理领域，更具体地说，本发明涉及一种放射性淤泥处理方法。

背景技术

在核电厂、核技术应用以及军工企业的核能利用中，常产生中、低放射性淤泥需要进行处理，淤泥的主要来源为：核岛地面疏水、工艺疏水等排至地坑沉积产生的淤泥，以及废液储存罐中长期积存的淤泥等。淤泥的放射性一般较低，90%以上都在uSv/h水平。目前，淤泥的处理基本采用水泥固化工艺：即将淤泥先采用滤网脱水，再运至固体废物处理系统，然后根据提前设定好的水泥配方，加入石灰、添加剂、水泥等与淤泥搅拌混合，从而生产出能够满足GB14569.1-2011《低中水平放射性固化体性能要求—水泥固化体》性能要求的固化体。

但是，由于淤泥来源不一，化学成分复杂，PH值、含盐量、含硼量、硅酸盐、磷酸盐等各种化合物的含量都不确定，因此使得淤泥的水泥固化存在以下困难：

1）取得完全、具有代表性的淤泥样品困难：由于淤泥来自不同的地坑和废液储存罐，沉积的化学成分不同，且来源复杂，因此很难取得具有绝大多数代表性的样品；

2）淤泥需要取得大量样品，并进行详细的化学成分分析，获取各种成分的含量和PH值等信息，不仅取样和试验工作量大，而且增加了操作员受辐照的风险；

3）淤泥取样后，需要运输至具有特定资格的单位进行分析实验，放射性淤泥样品的保存、运输手续复杂，需要采取的保护措施较多；

4）因淤泥成分复杂，研发配方的压力较大，可能需要开发出多套水泥固化配方备用；在正式进行生产时，需要对淤泥进行取样分析，再根据样品成分的含盐量、PH值等参数选取合适范围的配方进行固化操作；

5）淤泥水泥固化的增容比较大，不利于废物减容。

有鉴于此，确有必要开发一种能够克服上述问题的放射性淤泥处理方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种增容比小且简便易行的放射性淤泥处理方法，以解决各类放射性淤泥处理困难的问题，同时提高经济效益。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种放射性淤泥处理方法，其包括以下步骤：

1）收集淤泥并初步过滤，将过滤后的淤泥暂存在废物桶中；

2）对废物桶中的淤泥进行干燥；

3）对废物桶进行超级压缩，得到淤泥桶饼；

4）将淤泥桶饼装入更大的废物桶中，并在灌浆固定后封盖；

5）养护及暂存固定有淤泥桶饼的废物桶。

作为本发明放射性淤泥处理方法的一种改进，所述步骤1）中的初步过滤是采用滤布过滤掉淤泥中的大部分水，所述暂存淤泥的废物桶是200L废物桶。

作为本发明放射性淤泥处理方法的一种改进，所述步骤1）中用于暂存淤泥的废物桶中放置有淤泥袋支架，并在淤泥袋支架的外围沿着废物桶壁周圈放置有一圈放射性较低的过滤布，淤泥放置于淤泥袋支架中的淤泥袋内。

作为本发明放射性淤泥处理方法的一种改进，所述淤泥袋支架包括支撑腿、支架底座和压片，支撑腿通过螺栓固定于废物桶，支架底座固设于支撑腿下部并用于支撑淤泥袋，压片设于支撑腿上部并斜向下延伸而防止淤泥袋从淤泥袋支架内脱出。

作为本发明放射性淤泥处理方法的一种改进，所述步骤2）中需利用干燥装置将废物桶中的淤泥干燥至游离液体含量＜1%。

作为本发明放射性淤泥处理方法的一种改进，所述步骤2）中干燥所使用的干燥装置包括干燥间、加热系统、冷却系统、冷凝系统、气体测量系统和灭火系统。

作为本发明放射性淤泥处理方法的一种改进，所述步骤3）中，对废物桶进行超级压缩时，需要对超级压缩机设置防护罩与负压，并使防护罩与通风系统相连。

作为本发明放射性淤泥处理方法的一种改进，所述步骤3）中，若干燥好的废物桶内淤泥较满，则直接将废物桶转运至超级压缩机进行压缩；若干燥好的废物桶内有较多剩余空间，则先向废物桶内装入一部分干废物，再将废物桶转运至超级压缩机进行压缩。

作为本发明放射性淤泥处理方法的一种改进，所述步骤4）中，灌浆固定过程为：依据核电厂干固体废物灌浆固定的水泥配方，向灌浆固定混合器中加入设定量的水泥、水和添加剂搅拌均匀，将混合好的水泥浆浇入装有淤泥桶饼的废物桶中以固定淤泥桶饼；当水泥浆填充至废物桶的90～95%高度时，停止灌浆操作并对废物桶进行封盖。

作为本发明放射性淤泥处理方法的一种改进，所述步骤4）中，用于装淤泥桶饼的废物桶为400L废物桶，其内设置有桶饼支架，桶饼支架上安装有若干向下倾斜延伸而防止桶饼上浮的倒钩。

与现有技术相比，本发明放射性淤泥处理方法通过对淤泥采用脱水干燥、超级压缩、灌浆固定的方式进行处理，有效解决了现有技术中存在的增容比大、取样困难以及配方研发压力大等问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明放射性淤泥处理方法进行详细说明，附图中：

图1为本发明放射性淤泥处理方法的工艺流程简图。

图2为本发明放射性淤泥处理方法所使用的淤泥袋支架结构示意图。

图3为本发明放射性淤泥处理方法的淤泥干燥工艺流程简图。

图4为本发明放射性淤泥处理方法所使用的桶饼支架结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

请参阅图1，本发明放射性淤泥处理方法包括以下步骤：

1）收集淤泥并初步过滤，将过滤后的淤泥暂存在废物桶中：来自核电厂各系统地坑、废液储存罐的淤泥，因放射性较低，一般采用手工方式进行收集；淤泥收集后，首先采用滤布过滤掉淤泥中的大部分水，然后将过滤后的淤泥放入200L废物桶中的淤泥袋内暂存；用于收集淤泥的200L废物桶中放置有一个淤泥袋支架，在废物桶壁内淤泥袋支架外围的空间中，沿着周圈放置有一圈放射性较低的过滤布(如电厂产生的低放射性工作服)；请参阅图2，淤泥袋支架包括开设有螺栓的支撑腿16、固设于支撑腿16下部的支架底座15和设于支撑腿16上部并斜向下朝淤泥袋支架中线方向延伸的压片18，使用时，支撑腿16通过螺栓将淤泥袋支架固定于200L废物桶内，淤泥袋放入淤泥袋支架中而由支架底座15支撑，压片18则用于防止淤泥袋从淤泥袋支架内脱出；淤泥袋优选为韧度强度都较高而不易破损的塑料袋；

2）对废物桶中的淤泥进行干燥：利用叉车或箱式货车，将200L废物桶通过辊道转运至QS（废物辅助厂房），利用干燥装置将淤泥干燥至游离液体（即不为固体基质所束缚的非结合液体）含量＜1%，干燥过程所产生的蒸馏水经冷凝后，利用管道和泵转运至废液处理系统进行处理；

3）对废物桶进行超级压缩，得到淤泥桶饼：若干燥好的200L废物桶内淤泥较满，则直接将200L废物桶转运至超级压缩机进行压缩，得到淤泥桶饼；若干燥好的200L废物桶内有较多剩余空间，则先利用干废物分拣箱向废物桶内装入一部分废纸、塑料、衣物等干废物，再将废物桶转运至超级压缩机进行压缩；

4）将淤泥桶饼装入更大废物桶中，并在灌浆固定后封盖：将压缩产生的淤泥桶饼装入400L废物桶，一个400L废物桶一般装入3～4个淤泥桶饼；之后依据水泥配方（可参考核电厂干固体废物灌浆固定的水泥配方），向灌浆固定混合器中加入设定量的水泥、水和添加剂等搅拌均匀，将混合好的水泥浆浇入400L废物桶中以固定淤泥桶饼；当水泥浆约填充至400L废物桶的95%高度时，停止灌浆操作并对400L废物桶进行封盖，即利用螺栓将400L废物桶的桶盖与桶体拧紧；

5）养护及暂存400L废物桶：将固定有淤泥桶饼的400L废物桶养护一段时间后，运输至QT（废物暂存库）暂存，之后作为水泥固体进行处理。

请参阅图3，步骤2）中所使用的干燥装置主要包括干燥间、加热系统、冷却系统、冷凝系统、气体测量系统、灭火系统等。当200L废物桶40经输送辊道42被送往干燥间的干燥箱44内进行干燥时，干燥箱44内的空气被加热至100℃，200L废物桶40内的水分被蒸发，产生的水蒸汽经冷却后进入冷凝器46进行水汽分离，分离后的空气经气体过滤器48进入储气罐50继续被循环加热，冷却水则进入废液储罐52后排往废液处理系统53。气体测量系统54对干燥箱44内的气体进行监测，通过气体的含水量确定干燥进度。灭火系统56通过火灾探测器58和火灾报警器60进行火灾监测，一旦干燥箱44内发生火灾，灭火系统56的阀门自动打开，将大量CO₂气体注入到干燥箱44内以防止火灾蔓延。干燥完成后的200L废物桶40最后经输送辊道42送至超级压缩机。现有QS厂房的干燥装置处理能力约为平均24h干燥一个200L废物桶40。

在步骤3）中对200L废物桶进行超级压缩时，为了防止废物桶开裂而造成淤泥粉尘泄露，需要对超级压缩机设置防护罩与负压，并使防护罩与通风系统相连，以便利用通风系统将压缩过程中产生的粉尘抽走。另外，如步骤1）所述，需提前在200L废物桶中放置一个淤泥袋支架，并在淤泥袋支架的外围沿着废物桶壁周圈放置一圈放射性较低的过滤布，淤泥袋放在淤泥袋支架中。这样，在对200L废物桶进行超级压缩时，过滤布可有效减少压缩过程中粉尘的散出。

在步骤4）中，为了防止压缩产生的淤泥桶饼在灌浆固定过程中上浮，需要提前在400L废物桶内设置一个倒刺状的桶饼支架。请参阅图4，桶饼支架包括桶壁30和设置于桶壁30上的压制结构300，桶壁30通过螺栓紧固在400L废物桶内，压制结构300为自桶壁30的顶端向下弯折的悬臂，悬臂上通过螺纹连接等紧固方式安装有若干向下倾斜延伸的倒钩302。淤泥桶饼装入时，可以顺着倒钩302顺利装入；但当淤泥桶饼在水泥灌浆固定过程中上浮时，压制结构300上的倒钩302会卡在淤泥桶饼的侧壁上，从而有效防止淤泥桶饼上浮。

根据以上描述可知，本发明放射性淤泥处理方法通过对淤泥采用脱水干燥、超级压缩、灌浆固定的方式进行处理，有效解决了现有技术中存在的增容比大、取样困难以及配方研发压力大等问题。经实际验证，本发明至少具有以下优点：

1）废物减容效果显著：现有技术处理淤泥所采用的水泥固化工艺，最后还需采用水泥桶作为包装容器，致使废物体积增长倍数为5.85左右；根据现有核电厂的运行经验，按单台机组年产淤泥0.5m³计算，采用现有技术处理后淤泥废物包体积为2.925m³；而根据某核电厂所取的放射性废水回收系统（SRE）、核岛排气和疏水系统（RPE）、废液处理系统（TEU）的6组淤泥样品分析结果，淤泥中的含水量约占总体积的80%，基本都属于可塑态淤泥。而根据本发明的方法进行干燥后的淤泥体积约0.1m³，考虑200L废物桶与灌浆固定的影响因子，保守假定2000t超级压缩机对淤泥的压缩比例为2，则淤泥经过压缩、灌浆固定处理后，体积仅为0.05m³。可见，本发明较现有水泥固化工艺降低废物量98%；

（2）具有显著的经济效益：将废物暂存、运输都按保守估计的1万元/m³计算、废物处置按4万元/m³计算，本发明较现有水泥固化工艺节约废物处理、暂存、运输、处置等成本98%；另外，根据现阶段的资料，现有技术所采用的CI水泥桶每个7千元左右，400L碳钢废物桶按1千元左右，考虑中间压缩用桶等因素，保守估计，本发明可节约废物包装容器成本至少85%；

（3）可以不用对每批次淤泥进行取样和化学分析，不仅降低了人员受照剂量，而且降低了取样分析成本；

（4）不用开发淤泥水泥固化配方：水泥固化配方的研发远比水泥固定配方的研发困难得多，采用本发明可以参考利用核电厂干固体废物灌浆固定的水泥配方，大大节约了配方研发成本，降低了工程量，同时节省了工期。

本发明主要适用于放射性水平＜2mSv/h的淤泥处理，由于现有核电厂所产生的放射性淤泥中的90～95%都在uSv/h级别，因此本发明适用于绝大多数淤泥的处理；对于其他含有沉积物较多、放射性水平＜2mSv/h、且含水量较大的放射性物质，也可以参考本发明进行处理。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种放射性淤泥处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）收集淤泥并初步过滤，将过滤后的淤泥暂存在废物桶中；

2）对废物桶中的淤泥进行干燥；

3）对废物桶进行超级压缩，得到淤泥桶饼；

4）将淤泥桶饼装入更大的废物桶中，并在灌浆固定后封盖；

5）养护及暂存固定有淤泥桶饼的废物桶。

2.根据权利要求1所述的放射性淤泥处理方法，其特征在于，所述步骤1）中的初步过滤是采用滤布过滤掉淤泥中的大部分水，所述暂存淤泥的废物桶是200L废物桶。

3.根据权利要求1所述的放射性淤泥处理方法，其特征在于，所述步骤1）中用于暂存淤泥的废物桶中放置有淤泥袋支架，并在淤泥袋支架的外围沿着废物桶壁周圈放置有一圈放射性较低的过滤布，淤泥放置于淤泥袋支架中的淤泥袋内。

4.根据权利要求3所述的放射性淤泥处理方法，其特征在于，所述淤泥袋支架包括支撑腿、支架底座和压片，支撑腿通过螺栓固定于废物桶，支架底座固设于支撑腿下部并用于支撑淤泥袋，压片设于支撑腿上部并斜向下延伸而防止淤泥袋从淤泥袋支架内脱出。

5.根据权利要求1所述的放射性淤泥处理方法，其特征在于，所述步骤2）中需利用干燥装置将废物桶中的淤泥干燥至游离液体含量＜1%。

6.根据权利要求1所述的放射性淤泥处理方法，其特征在于，所述步骤2）中干燥所使用的干燥装置包括干燥间、加热系统、冷却系统、冷凝系统、气体测量系统和灭火系统。

7.根据权利要求1所述的放射性淤泥处理方法，其特征在于，所述步骤3）中，对废物桶进行超级压缩时，需要对超级压缩机设置防护罩与负压，并使防护罩与通风系统相连。

8.根据权利要求1所述的放射性淤泥处理方法，其特征在于，所述步骤3）中，若干燥好的废物桶内淤泥较满，则直接将废物桶转运至超级压缩机进行压缩；若干燥好的废物桶内有较多剩余空间，则先向废物桶内装入一部分干废物，再将废物桶转运至超级压缩机进行压缩。

9.根据权利要求1所述的放射性淤泥处理方法，其特征在于，所述步骤4）中，灌浆固定过程为：依据核电厂干固体废物灌浆固定的水泥配方，向灌浆固定混合器中加入设定量的水泥、水和添加剂搅拌均匀，将混合好的水泥浆浇入装有淤泥桶饼的废物桶中以固定淤泥桶饼；当水泥浆填充至废物桶的90～95%高度时，停止灌浆操作并对废物桶进行封盖。

10.根据权利要求1所述的放射性淤泥处理方法，其特征在于，所述步骤4）中，用于装淤泥桶饼的废物桶为400L废物桶，其内设置有桶饼支架，桶饼支架上安装有若干向下倾斜延伸而防止桶饼上浮的倒钩。