CN104900286B - 将放射性废水处理至天然本底放射性水平的系统及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种将放射性废水处理至天然本底放射性水平的系统及应用。利用该系统及方法可以将放射性废水处理到天然本底放射性水平，同时，该方法在获得高去污因子的同时还可获得高的浓缩倍数。

Description

将放射性废水处理至天然本底放射性水平的系统及应用

技术领域

本发明属废水处理领域，具体涉及一种将放射性废水处理至天然本底放射性水平的系统及应用。

背景技术

传统的放射性废水处理技术以蒸发和离子交换为主，蒸发工艺的投资和运行费用高，而离子交换工艺会产生大量的放射性废树脂，给后续的处理处置带来困难。

本发明所提供的方法采用分级净化的概念对放射性废水进行多级净化处理，从而在保证了处理效果的同时最大限度地发挥每一种工艺的优势，减少二次放射性废物的产生量。本发明分级净化的概念体现在两个方面：一方面体现在对水中杂质粒径大小的分级处理上，设置处理工艺的精度由粗到细，从自清洗过滤器到超滤、反渗透，其处理精度逐级提高，水中的杂质被分级净化处理，最终通过连续电除盐工艺利用电化学方法深度净化处理；另一方面体现在对放射性水中放射性物质照射剂量的分级处理上。在核电站的放射性废水中，尤其是核事故之后的放射性废水中，Cs-134和Cs-137是其中放射性占比最高的核素，照射剂量大，对设备辐射防护的要求高。铯吸附剂能够选择性地高效吸附去除原水中的铯离子，降低后续工艺的辐射防护需求，而吸附柱本身工艺形式简单，便于进行辐射防护，铯吸附剂选择性强，放射性废物产生量少。除铯以外，放射性废水中含有其它多种放射性核素，同时还含有其它多种浓度更高的非放射性离子，反渗透工艺对这些离子均具有高的去除效率。采用铯吸附与反渗透工艺的组合，可以兼顾辐射防护的需求与放射性去除的需求。

本发明所提供的方法强化了对放射性核素深度去除的效果。其重要改进在于，采用了两级反渗透以及两级连续电除盐串联的组合工艺。更为重点的是，在两级连续电除盐工艺之间使用了一种特殊的药剂，通过使用该药剂，可以在极低的放射性水平下获得高的去污因子，从而使处理后出水的放射性水平达到天然本底水平，便于处理后水的回用或者环境排放，能够满足最严格的环境排放要求。

本发明所提供的方法便于放射性操作、便于二次放射性废物的处理处置。当放射性废水含有油类、悬浮物、有机物等杂质时，这些杂质会对去除放射性核素的主要处理工艺产生影响，降低其处理效率或者有效工作时间，从而增加放射性废物的产生量。本发明中提供了纸芯过滤器、自清洗过滤器和超滤的组合工艺形式用于放射性废水的预处理。纸芯过滤器能够截留原水中大的颗粒物，保证后续工艺的稳定运行，同时废弃的纸芯过滤器便于后续的处理处置。自清洗过滤器可连续自动运行，其产生的污泥可返回纸芯过滤器处理，因此其本身可连续运行，几乎不产生二次放射性废物。纸芯过滤器和自清洗过滤器可保证超滤工艺的连续稳定运行，超滤工艺对悬浮物、胶体和有机物的深度去除可保证后续反渗透工艺的稳定运行，延长反渗透膜的使用寿命。

本发明所提供的方法能够减少放射性浓缩液的产生量，提高浓缩倍数。每级反渗透都采用多段式设计，提高每一级反渗透的回收率。二级反渗透浓水、两级连续电除盐浓水都返回一级反渗透再处理以提高回收率，一级反渗透的浓水大部分进行循环处理以提高回收率，降低放射性浓缩液的产生量。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种将放射性废水处理至天然本底放射性水平的系统及应用。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种将放射性废水处理至天然本底放射性水平的系统，所述系统主要包括依次连接的油水分离器、保安过滤器、铯吸附柱、无机吸附产水箱、纸芯过滤器、自清洗过滤器、超滤、反渗透原水箱、保安过滤器、一级反渗透、二级反渗透、一级连续电除盐、连续电除盐中间水箱、二级连续电除盐和最终产水箱。

所述系统还包括现场进水接口、现场冲洗接口、现场浓水接口、现场产水接口、产水管线、农水管线、加药管线、冲洗管线和浸泡管线。

所述油水分离器是去除原水中的油类杂质，降低油类物质对整个处理工艺的影响；所述铯吸附柱是去除原水中放射性的铯离子，铯吸附柱之前的保安过滤器起到保护铯吸附柱的作用，防止颗粒物堵塞吸附柱；所述纸芯过滤器，是去除放射性废水中的颗粒物，容纳了颗粒物的纸芯过滤器便于后续的处理处置；所述纸芯过滤器的出水进入自清洗过滤器，自清洗过滤器利用滤网直接拦截水中的杂质，进一步去除来水中的悬浮物和颗粒物；所述自清洗过滤器用于自动排污；所述自清洗过滤器出水进入超滤装置，超滤能够深度去除来水中以胶体形态存在的杂质；所述超滤出水进入反渗透原水箱；所述反渗透原水箱的水经泵提升后进入保安过滤器，所述保安过滤器去除水中的颗粒杂质，保护后续工艺的反渗透膜，所述保安过滤器的出水依次进入一级反渗透和二级反渗透，两级反渗透能够广泛去除来水中的盐分和放射性核素，大大降低来水的放射性活度；所述二级反渗透出水进入一级连续电除盐。

所述一级连续电除盐的产水进入连续电除盐中间水箱，同时往该中间水箱中加入活化剂，而后经泵提升后进入二级连续电除盐，二级连续电除盐的出水进入产水箱，经泵提升后与现场产水接口连接。

所述两级连续电除盐能够深度去除水中的放射性核素，将放射性废水处理至天然本底放射性水平。

所述应用包括将放射性废水经系统现场注水口注入，经过所述系统处理，最终得到天然本底放射性。

在本发明中，超滤、一级反渗透、一级连续电除盐和二级连续电除盐为必要工艺。油水分离器、铯吸附柱、纸芯过滤器、自清洗过滤器、二级反渗透为可选工艺。

当进水中含油量>0.5 mg/L时需要油水分离器，否则不需要。当不需要油水分离器时，进水经泵加压后直接进入后续的保安过滤器。

当进水中铯的放射性活度>10⁵Bq/L时需要铯吸附柱，否则不需要。当不需要铯吸附柱时，进水经泵加压后直接进入纸芯过滤器。

纸芯过滤器和自清洗过滤器为本发明的可选工艺，当进水中悬浮颗粒物的浓度高于5 mg/L时需要纸芯过滤器和自清洗过滤器，否则不需要。

铯吸附工艺由2根铯吸附柱串联组成。当位于串联工艺前端的铯吸附柱吸附饱和后，更换新的吸附柱，同时调整2根吸附柱的串联顺序，使未更换的吸附柱位于串联工艺的前端，新更换的吸附柱位于串联工艺的后端。

一级反渗透的浓水分成2部分，一部分浓水作为整个系统的浓缩液通过现场浓水接口进入放射性浓缩液贮存装置，另外一部分浓水经加压后返回高压泵后循环处理以提高回收率。

二级反渗透的浓水全部返回一级反渗透前进行再处理以提高回收率。

纸芯过滤器工作一段时间失效后可更换滤芯，更换后的滤芯可直接作为放射性废物处理处置。

自清洗过滤器连续工作，自动排污。

超滤工作一段时间后定期进行正洗和反洗，正洗采用自清洗过滤器的来水，反洗采用反渗透原水箱的水。超滤的冲洗水与现场的冲洗水接口相连接。

一级反渗透和二级反渗透均采用多段式布置以提高回收率。

一级连续电除盐的浓水全部返回一级反渗透前进行再处理以提高回收率。

二级连续电除盐的浓水全部返回一级反渗透前进行再处理以提高回收率。

本发明所提供的处理装置与放射性废水处理现场有多个接口，包括进水口、浓缩液排水口、净化水排水口和冲洗水接口。

可以将最终产水箱的水通过泵加压返回超滤、一级反渗透、二级反渗透、一级连续电除盐和二级连续电除盐，以便在设备停运期间对上述设备进行维护。

附图说明

图1为本申请所述处理系统的示意图。

其中，1是油水分离器、2是保安过滤器、3是铯吸附柱、4是无机吸附产水箱、5是纸芯过滤器、6是自清洗过滤器、7是超滤、8是反渗透原水箱、9是一级反渗透、10是二级反渗透、11是一级连续电除盐、12是连续电除盐中间水箱、13是二级连续电除盐、14是最终产水箱，15是现场进水接口、16是现场冲洗接口、17是现场浓水接口、18是现场产水接口。

具体实施方式

实施例1：

设计加工含有上述发明的完整系统，处理模拟核电站事故后的放射性废水。系统的设计处理量为1 m³/h，模拟放射性废水中含有硼酸3323 mg/L，Cs⁺ 1500 μg/L，Co²⁺ 520μg/L，Sr²⁺ 633 μg/L。

Cs ⁺ 、Sr ²⁺ 、Co ²⁺ 的浓度采用ICP-MS法进行测定，硼酸浓度采用甲亚胺-H酸分光光度法进行测定。

上述废水经过铯吸附住处理之后，水中Cs⁺的浓度降至0.054 μg/L，去污因子为27778。其它核素离子和硼酸的浓度不变。为了分析上的便利，在铯吸附出水暂存箱中重新投加Cs⁺，将其浓度调整为461μg/L。

一级反渗透和二级反渗透均采取3段式设计，一级反渗透浓水的排放量为0.2 m³/h。一级反渗透淡水出水中硼酸的浓度为1790 mg/L，Cs⁺、Co²⁺、Sr²⁺的浓度分别为119 μg/L、3.37 μg/L和5.70 μg/L。二级反渗透淡水出水中硼酸的浓度为1642mg/L，Cs⁺、Co²⁺、Sr²⁺的浓度分别为41 μg/L、0.365 μg/L和1.24 μg/L。

一级连续电除盐淡水出水中硼酸的浓度为1093mg/L，Cs⁺、Co²⁺、Sr²⁺的浓度分别为0.202 μg/L、0.086 μg/L和0.368 μg/L。为了分析上的便利，在连续电除盐中间水箱中重新投加Cs⁺、Co²⁺、Sr²⁺，将其浓度分别调整为461 μg/L、601μg/L和517μg/L。

调整后的模拟放射性废水经过二级连续电除盐处理后，淡水出水中硼酸的浓度为1001 mg/L，Cs⁺、Co²⁺、Sr²⁺的浓度分别为0.57 μg/L、1.6 μg/L和2.2 μg/L。

整个系统对硼酸的去除率为69.9%，对Cs⁺、Co²⁺、Sr²⁺的净化因子分别为5.13×10¹⁰、2.27×10⁶和4.02×10⁵。

实施例2：

处理真实源项放射性废液，针对源项特点，设计加工包含如下处理工艺的处理系统：超滤→反渗透原水箱→保安过滤器→一级反渗透→二级反渗透→一级连续电除盐→连续电除盐中间水箱→二级连续电除盐→最终产水箱，设计处理量为200 L/h。

原水中含有Cs⁺、Sr²⁺等放射性核素离子，采用低本底β测量仪测定样品中的总β放射性活度水平。

原水的总β为7060 Bq/L，经超滤处理后总β降至5930 Bq/L，经过一级反渗透处理后总β降至971 Bq/L，经过二级反渗透处理后总β降至752 Bq/L，一级连续电除盐淡水出水中总β降至1.22 Bq/L，二级连续电除盐淡水出水中总β放射性活度水平达到2.73×10^-2 Bq/L，低于当地自来水的总β本底水平3.23×10^-2 Bq/L。

整个系统对总β的净化因子为2.59×10⁵。

整个系统的浓缩倍数为6.25，浓缩液中的总β放射性活度水平为2.68×10⁴ Bq/L。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种将放射性废水处理至天然本底放射性水平的系统，其特征在于：所述系统主要包括依次连接的油水分离器、保安过滤器、铯吸附柱、无机吸附产水箱、纸芯过滤器、自清洗过滤器、超滤、反渗透原水箱、保安过滤器、保安过滤器、一级反渗透、二级反渗透、一级连续电除盐、连续电除盐中间水箱、二级连续电除盐和最终产水箱；

当进水中铯的放射性活度>10⁵Bq/L时需要所述铯吸附柱，否则不需要，当不需要所述铯吸附柱时，进水经泵加压后直接进入所述纸芯过滤器；

所述一级连续电除盐的产水进入所述连续电除盐中间水箱，同时往该连续电除盐中间水箱中加入活化剂，而后经泵提升后进入所述二级连续电除盐，该二级连续电除盐的出水进入所述最终产水箱，经泵提升后与现场产水接口连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统还包括现场进水接口、现场冲洗接口、现场浓水接口、现场产水接口、产水管线、农水管线、加药管线、冲洗管线和浸泡管线。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述油水分离器是去除原水中的油类杂质，降低油类物质对整个处理工艺的影响；所述铯吸附柱是去除原水中放射性的铯离子，铯吸附柱之前的保安过滤器起到保护铯吸附柱的作用，防止颗粒物堵塞吸附柱；所述纸芯过滤器，是去除放射性废水中的颗粒物，容纳了颗粒物的纸芯过滤器便于后续的处理处置；所述纸芯过滤器的出水进入自清洗过滤器，自清洗过滤器利用滤网直接拦截水中的杂质，进一步去除来水中的悬浮物和颗粒物；所述自清洗过滤器用于自动排污；所述自清洗过滤器出水进入超滤装置，超滤能够深度去除来水中以胶体形态存在的杂质；所述超滤出水进入反渗透原水箱；所述反渗透原水箱的水经泵提升后进入保安过滤器，所述保安过滤器去除水中的颗粒杂质，保护后续工艺的反渗透膜，所述保安过滤器的出水依次进入一级反渗透和二级反渗透，两级反渗透能够广泛去除来水中的盐分和放射性核素，大大降低来水的放射性活度；所述二级反渗透出水进入一级连续电除盐。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述两级连续电除盐能够深度去除水中的放射性核素，将放射性废水处理至天然本底放射性水平。

5.权利要求1所述系统的应用，其特征在于：所述应用包括将放射性废水经系统现场注水口注入，经过所述系统处理，最终得到天然本底放射性。