CN106548816A - 一种组合式的放射性废水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合式的放射性废水处理装置。其包括：选择性无机吸附模块；超滤膜预处理模块，包括依次管道连接的超滤进水箱、超滤供料泵、自清洗过滤器、超滤膜组件以及超滤中间水箱；反渗透处理模块，包括依次管道连接的反渗透供料泵、紫外杀菌灯、保安过滤器、第一级反渗透组件以及第二级反渗透组件；以及连续电除盐精处理模块，包括第一级连续电除盐装置和产水箱。本发明的组合式的放射性废水处理装置采用多种工艺的组合，可根据进水的特性进行工艺选择，装置不产生树脂类二次废物；是可移动的，使其可不固定设置在一地，对于提升核电厂对于核应急状态下的放射性废水处理能量；整套装置体积小，能耗低，去污系数高，便于维修和更换。

Description

一种组合式的放射性废水处理装置

技术领域

本发明涉及核电站放射性废水处理技术领域，特别是涉及一种组合式的放射性废水处理装置。

背景技术

我国核电经过多年的发展，运行和在建的核电机组超过50台。核电站在运行过程中产生大量的中、低放射性废水，这些放射性废水在排放到环境前需要进行处理，以去除其中的放射性核素来满足法规和标准的要求。

传统的放射性废水处理装置主要采用离子交换和蒸发结合的工艺，这种工艺存在放射性废树脂量大，后续处理难度高；现场要求高，设备庞大，能耗高；投资高，操作条件差，易腐蚀结垢等问题。同时，在核事故状态下废水的组分可能发生大幅度变化，这种工艺将无法实现放射性废水的应急处理。

发明内容

基于此，有必要提供一种操作简单、体积小、能耗低、且能够处理应急状态下的放射性废水的组合式的放射性废水处理装置。

一种组合式的放射性废水处理装置，包括：

选择性无机吸附模块，用以选择性除去放射性废水中的放射性核素；

超滤膜预处理模块，包括依次管道连接的超滤进水箱、超滤供料泵、自清洗过滤器、超滤膜组件以及超滤中间水箱，所述超滤进水箱的进水端与所述选择性无机吸附模块的出水端管道连接；

反渗透处理模块，包括依次管道连接的反渗透供料泵、紫外杀菌灯、保安过滤器、第一级反渗透组件以及第二级反渗透组件，所述反渗透供料泵的进水端与所述超滤中间水箱的出水端管道连接；

以及连续电除盐精处理模块，包括第一级连续电除盐装置和产水箱，所述第一级连续电除盐装置的进水端与所述第二级反渗透组件的产水端管道连接，所述第一级连续电除盐装置的产水端与所述产水箱的进水端管道连接，所述第一级连续电除盐装置的浓水端与所述超滤中间水箱的进水端管道连接。

与传统的放射性废水处理装置相比，本发明的组合式的放射性废水处理装置采用模块化设计，将选择性无机吸附模块、超滤膜预处理模块、反渗透处理模块以及连续电除盐精处理模块进行有效的组合。选择性无机吸附模块能够选择性除去放射性废水中的放射性核素，超滤膜预处理模块和反渗透处理模块能够去除绝大部分离子态放射性核素和有机物、微生物、细菌等，连续电除盐精处理模块能够达到废水精处理的目的，保证废水中的放射性核素去除率。整套装置采用多种工艺的组合，可根据进水的特性进行工艺选择，装置不产生树脂类二次废物；组合式的放射性废水处理装置是可移动的，使其可不固定设置在一地，对于提升核电厂对于核应急状态下的放射性废水处理能量；整套装置体积小，能耗低，去污系数高，便于维修和更换。

在其中一个实施例中，所述选择性无机吸附模块包括若干个依次连通的无机吸附柱以及用以将放射性废水泵入所述无机吸附柱的计量泵，所述无机吸附柱中填充有用以选择性除去放射性废水中的放射性核素的吸附剂。

在其中一个实施例中，所述吸附剂为铯吸附剂或者锶吸附剂。

在其中一个实施例中，所述超滤膜预处理模块还包括分别与所述超滤膜组件、所述超滤中间水箱管道连接的超滤反冲洗泵，所述超滤反冲洗泵的进水端与所述超滤中间水箱管道连接，所述超滤反冲洗泵的出水端与所述超滤膜组件管道连接。

在其中一个实施例中，所述第一级反渗透组件包括管道连接的第一压力泵和第一反渗透膜装置，所述第一压力泵的进水端与所述保安过滤器的出水端管道连接；

所述第二级反渗透组件包括管道连接的第二压力泵和第二反渗透膜装置，所述第二压力泵的进水端与所述第一反渗透膜装置的产水端管道连接。

在其中一个实施例中，所述第二反渗透膜装置的浓水端与所述第一压力泵的进水端管道连接。

在其中一个实施例中，所述连续电除盐精处理模块还包括依次管道连接的电除盐中间水箱、二级连续电除盐增压泵以及第二级连续电除盐装置；

所述电除盐中间水箱的进水端与所述第一级连续电除盐装置的产水端管道连接，所述电除盐中间水箱的出水端分别与二级连续电除盐增压泵的进水端、所述产水箱的进水端管道连接；

所述第二级连续电除盐装置的浓水端与所述超滤中间水箱的进水端管道连接，所述第二级连续电除盐装置的产水端与所述产水箱的进水端管道连接。

在其中一个实施例中，所述连续电除盐精处理模块还包括通过加药泵与所述电除盐中间水箱的进水端管道连接的加药箱。

在其中一个实施例中，所述超滤膜预处理模块还包括与所述超滤膜组件管道连接的第一浓水箱，所述超滤膜组件的浓水端与所述第一浓水箱的进水端管道连接；

所述反渗透处理模块还包括与所述第一级反渗透组件管道连接的第二浓水箱，所述第一级反渗透组件的浓水端与所述第二浓水箱的进水端管道连接。

在其中一个实施例中，所述产水箱通过产水输送泵与所述选择性无机吸附模块的进水端管道连接。

附图说明

图1为一实施方式的组合式的放射性废水处理装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

请参见图1，一实施方式的组合式的放射性废水处理装置100包括依次管道连接的选择性无机吸附模块、超滤膜预处理模块、反渗透处理模块以及连续电除盐精处理模块。

其中，选择性无机吸附模块用以选择性除去放射性废水中的放射性核素。本实施方式的选择性无机吸附模块包括依次连通的第一无机吸附柱12、第二无机吸附柱13以及用以将放射性废水泵入第一无机吸附柱12的计量泵11。计量泵11用于调节放射性废水的流量，可以根据处理量进行调节流量大小。

第一无机吸附柱12和第二无机吸附柱13中均填充有用以选择性除去放射性废水中的放射性核素的吸附剂。具体的，本实施方式中的第一无机吸附柱12中填充的吸附剂为铯吸附剂，用以除去放射性废水中的铯。第二无机吸附柱13中填充的吸附剂为锶吸附剂，用以除去放射性废水中的锶。放射性废水依次流经第一无机吸附柱12和第二无机吸附柱13之后，铯和锶的去除效率为均为10～100。其中，去除效率是指进水和出水中核素浓度的比值。

当然，第一无机吸附柱12和第二无机吸附柱13中填充的吸附剂种类不以此为限，亦可在第一无机吸附柱12中填充锶吸附剂，在第二无机吸附柱13中填充铯吸附剂。此外，无机吸附柱的个数也不以此为限，还可以根据具体使用需求进行设置，并在无机吸附柱中填充欲去除的放射性核素，例如，可以在核应急废水处理状态下，针对特定高浓度的核素选择无机吸附材料的种类。

放射性废水经过选择性无机吸附模块处理之后的产水直接进入超滤膜预处理模块的超滤进水箱21，作为超滤膜预处理模块的进水。产水指的是经过处理之后可以进入下一个模块处理或者可以排放的水。

超滤膜预处理模块包括依次管道连接的超滤进水箱21、超滤供料泵22、自清洗过滤器23、超滤膜组件24以及超滤中间水箱25。其中，超滤进水箱21的进水端与选择性无机吸附模块的出水端管道连接。

经过选择性无机吸附模块处理后的放射性废水储存在超滤进水箱21中，超滤供料泵22将这部分放射性废水泵入自清洗过滤器23。这部分放射性废水经过自清洗过滤器23处理之后，能够去除水体中粒径大于130μm的大颗粒物质，保障超滤膜组件24的运行条件。

超滤膜组件24可以由单支膜组成，也可利用多支膜并联布置。超滤膜组件24处理后的产水排往超滤中间水箱25。超滤膜允许小分子物质和溶解性固体(无机盐)等通过，但能够有效阻挡住胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。超滤膜可截留的分子量为100000道尔顿左右。最终，超滤膜组件24能够去除水体中粒径尺寸大于1μm的颗粒物质，去除效率大于99％。

此外，超滤膜预处理模块还包括分别与超滤膜组件24、超滤中间水箱25管道连接的超滤反冲洗泵26、以及与超滤膜组件24管道连接的第一浓水箱27。

超滤反冲洗泵26的进水端与超滤中间水箱25管道连接，超滤反冲洗泵26的出水端与超滤膜组件24管道连接。超滤反冲洗泵26用于将超滤中间水箱25中的存水冲洗超滤膜组件24，冲洗水排往第一浓水箱27。

超滤膜组件24的浓水端与第一浓水箱27的进水端管道连接，经由超滤膜组件24处理后的浓水也排往第一浓水箱27，第一浓水箱27中的存水用于其他处理。浓水指的是经过处理之后不能直接进入下一个模块处理或者不能直接排放等还需要进行处理的水。浓水端即浓水流出的一端。

放射性废水经过超滤膜预处理模块处理之后，能够去除浑浊物质，使水质符合反渗透装置进水要求(SDI≤3)。

反渗透处理模块包括依次管道连接的反渗透供料泵31、紫外杀菌灯32、保安过滤器33、第一级反渗透组件以及第二级反渗透组件。反渗透供料泵31的进水端与超滤中间水箱25的出水端管道连接。

其中，第一级反渗透组件包括管道连接的第一压力泵34和第一反渗透膜装置35，第一压力泵34的进水端与保安过滤器33的出水端管道连接。

第二级反渗透组件包括管道连接的第二压力泵36和第二反渗透膜装置37，第二压力泵36的进水端与第一反渗透膜35的产水端装置管道连接。产水端即产水流出的一端。

紫外杀菌灯32用于消除液体中的各种细菌、病毒和臭氧等，保障第一反渗透膜装置35和第二反渗透膜装置37的使用寿命。

保安过滤器33用于第一级反渗透进水的过滤，其过滤精度可达3μm，能够保护第一反渗透膜装置35和第二反渗透膜装置37的使用。

放射性废水经过第一压力泵34时，压力提升，之后通过第一反渗透膜装置35，可以去除水体中的大部分离子态放射性核素和有机物。再由第二压力泵36和第二反渗透膜装置37处理之后，可以去除剩余的大部分离子态放射性核素和有机物。本实施方式中的第一压力泵34的压力约为1.69MPa，相关参数为：流量2.4m³/H，扬程168.9M，功率4KW。第二压力泵36的压力约为1.40MPa，相关参数为：流量1.5m3/H，扬程140.3M，功率2.2KW。

反渗透处理模块还包括与第一级反渗透组件管道连接的第二浓水箱38，第一级反渗透组件的浓水端与第二浓水箱38的进水端管道连接。具体的，第一反渗透膜装置35的浓水端与第二浓水箱38的进水端管道连接，经过第一反渗透膜装置35的浓水排往第二浓水箱38。

第一反渗透膜装置35和第二反渗透膜装置37可分别使用3～4支膜串联布置，第一支膜的浓水作为第二支膜的进水，第一反渗透膜装置35的最后一支膜的浓水排往第二浓水箱38。将第二反渗透膜装置37的浓水端与第一压力泵34的进水端管道连接，第二反渗透膜装置37的最后一支膜的浓水可以排往第一反渗透膜装置35进行再处理，所有膜的产水汇总至连续电除盐精处理模块。

需要说明的是，本发明的反渗透处理模块中，不限于本实施方式的两级反渗透处理，还可以三级或者三级以上。

超滤膜预处理模块与反渗透处理模块结合使用可保证去除绝大部分离子态放射性核素和有机物、微生物、细菌等。其中，超滤膜预处理模块对核素具有深度净化效果，去除效率为2～5。反渗透处理模块对核素具有深度净化效果，去除效率为2～100。

经过反渗透处理模块处理后的放射性废水再进入连续电除盐精处理模块进行连续电除盐精处理。连续电除盐精处理是利用混合离子交换树脂吸附给水中的阴阳离子，同时这些被吸附的离子又在直流电压的作用下，分别透过阴阳离子交换膜而被去除的过程，此过程离子交换树脂不需要用酸和碱再生。

本实施方式的连续电除盐精处理模块包括依次管道连接的第一级连续电除盐装置41、电除盐中间水箱42、二级连续电除盐增压泵45、第二级连续电除盐装置46以及产水箱47。第一级连续电除盐装置41的进水端与第二级反渗透组件的产水端管道连接，第一级连续电除盐装置41的浓水端与超滤中间水箱25的进水端管道连接。

本实施方式的连续电除盐精处理模块还包括通过加药泵43与电除盐中间水箱42的进水端管道连接的加药箱44，用于保证除盐效率，使放射性废水达到放射性核素的近零排放的目标。

经过反渗透处理模块处理后的放射性废水经过第一级连续电除盐装置41之后，能够去除原水中的阴、阳离子(离子态放射性核素)。经由第一级连续电除盐装置41处理后的浓水排往超滤中间水箱25，产水排往电除盐中间水箱42。

将电除盐中间水箱42的出水端与产水箱47的进水端管道连接，对电除盐中间水箱42中的水进行在线或取样分析。根据在线或取样分析结果进行药剂添加，若在线或取样分析后达到排放标准，则电除盐中间水箱42中的水直接排往产水箱47，进行排放。若在线或取样分析后没有达到排放标准，则排往第二级连续电除盐装置46进行二级连续电除盐处理。

第二级连续电除盐装置46的浓水端与超滤中间水箱25的进水端管道连接，第二级连续电除盐装置46的产水端与产水箱47的进水端管道连接。因此，第二级连续电除盐装置46的浓水排往超滤中间水箱25，产水则排往产水箱47。

当然，本发明的连续电除盐精处理模块不限于本实施方式的二级连续电除盐处理，亦可不设置电除盐中间水箱42、加药泵43、加药箱44、二级连续电除盐增压泵45以及第二级连续电除盐装置46，此时，第一级连续电除盐装置41的产水端直接与产水箱47的进水端管道连接，可以根据在线监测的结果将第一级连续电除盐装置41的产水排往产水箱47或者其他装置。当然，还可以根据进行三级或者三级以上的连续电除盐处理，此时放射性废水中核素的去除效率更高。

当产生箱47经取样检测合格后即可通过产水输送泵48排放，如果检测不合格，将产水箱47通过产水输送泵48与选择性无机吸附模块的进水端管道连接，需通过产水输送泵48排往选择性无机吸附模块进行再次处理。

连续电除盐精处理模块对核素具有深度净化效果，去除效率为2～20。

采用本实施方式的放射性废水处理装置100对模拟核事故放射性废水进行处理(核素含量参考福岛废水水平)，处理量为1.5t/h，经检测，选择性无机吸附模块对Cs、Sr的去污因子分别大于3500和2000，超滤膜预处理模块、反渗透处理模块以及连续电除盐精处理模块对Cs、Sr、Co、Ag的去污因子分别大于2300、1700、6000和1000。

采用本实施方式的放射性废水处理装置100的超滤膜预处理模块、反渗透处理模块以及连续电除盐精处理模块对核电厂工艺废水进行处理，处理量为1.24t/h，经检测，其对Cs、Co、Ag的去污因子均大于10000。经处理设备净化后的放射性废水活度水平在10Bq/L左右，远低于排放标准。

与传统的放射性废水处理装置相比，本发明的组合式的放射性废水处理装置采用模块化设计，将选择性无机吸附模块、超滤膜预处理模块、反渗透处理模块以及连续电除盐精处理模块进行有效的组合。选择性无机吸附模块能够选择性除去放射性废水中的放射性核素，超滤膜预处理模块和反渗透处理模块能够去除绝大部分离子态放射性核素和有机物、微生物、细菌等，连续电除盐精处理模块能够达到废水精处理的目的，保证废水中的放射性核素去除率。整套装置采用多种工艺的组合，可根据进水的特性进行工艺选择，装置不产生树脂类二次废物；组合式的放射性废水处理装置是可移动的，使其可不固定设置在一地，对于提升核电厂对于核应急状态下的放射性废水处理能量；整套装置体积小，能耗低，去污系数高，便于维修和更换。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种组合式的放射性废水处理装置，其特征在于，包括：

选择性无机吸附模块，用以选择性除去放射性废水中的放射性核素；

超滤膜预处理模块，包括依次管道连接的超滤进水箱、超滤供料泵、自清洗过滤器、超滤膜组件以及超滤中间水箱，所述超滤进水箱的进水端与所述选择性无机吸附模块的出水端管道连接；

反渗透处理模块，包括依次管道连接的反渗透供料泵、紫外杀菌灯、保安过滤器、第一级反渗透组件以及第二级反渗透组件，所述反渗透供料泵的进水端与所述超滤中间水箱的出水端管道连接；

以及连续电除盐精处理模块，包括第一级连续电除盐装置和产水箱，所述第一级连续电除盐装置的进水端与所述第二级反渗透组件的产水端管道连接，所述第一级连续电除盐装置的产水端与所述产水箱的进水端管道连接，所述第一级连续电除盐装置的浓水端与所述超滤中间水箱的进水端管道连接。

2.根据权利要求1所述的组合式的放射性废水处理装置，其特征在于，所述选择性无机吸附模块包括若干个依次连通的无机吸附柱以及用以将放射性废水泵入所述无机吸附柱的计量泵，所述无机吸附柱中填充有用以选择性除去放射性废水中的放射性核素的吸附剂。

3.根据权利要求2所述的组合式的放射性废水处理装置，其特征在于，所述吸附剂为铯吸附剂或者锶吸附剂。

4.根据权利要求1所述的组合式的放射性废水处理装置，其特征在于，所述超滤膜预处理模块还包括分别与所述超滤膜组件、所述超滤中间水箱管道连接的超滤反冲洗泵，所述超滤反冲洗泵的进水端与所述超滤中间水箱管道连接，所述超滤反冲洗泵的出水端与所述超滤膜组件管道连接。

5.根据权利要求1所述的组合式的放射性废水处理装置，其特征在于，所述第一级反渗透组件包括管道连接的第一压力泵和第一反渗透膜装置，所述第一压力泵的进水端与所述保安过滤器的出水端管道连接；

所述第二级反渗透组件包括管道连接的第二压力泵和第二反渗透膜装置，所述第二压力泵的进水端与所述第一反渗透膜装置的产水端管道连接。

6.根据权利要求5所述的组合式的放射性废水处理装置，其特征在于，所述第二反渗透膜装置的浓水端与所述第一压力泵的进水端管道连接。

7.根据权利要求1所述的组合式的放射性废水处理装置，其特征在于，所述连续电除盐精处理模块还包括依次管道连接的电除盐中间水箱、二级连续电除盐增压泵以及第二级连续电除盐装置；

所述电除盐中间水箱的进水端与所述第一级连续电除盐装置的产水端管道连接，所述电除盐中间水箱的出水端分别与二级连续电除盐增压泵的进水端、所述产水箱的进水端管道连接；

所述第二级连续电除盐装置的浓水端与所述超滤中间水箱的进水端管道连接，所述第二级连续电除盐装置的产水端与所述产水箱的进水端管道连接。

8.根据权利要求7所述的组合式的放射性废水处理装置，其特征在于，所述连续电除盐精处理模块还包括通过加药泵与所述电除盐中间水箱的进水端管道连接的加药箱。

9.根据权利要求1所述的组合式的放射性废水处理装置，其特征在于，所述超滤膜预处理模块还包括与所述超滤膜组件管道连接的第一浓水箱，所述超滤膜组件的浓水端与所述第一浓水箱的进水端管道连接；

所述反渗透处理模块还包括与所述第一级反渗透组件管道连接的第二浓水箱，所述第一级反渗透组件的浓水端与所述第二浓水箱的进水端管道连接。

10.根据权利要求1所述的组合式的放射性废水处理装置，其特征在于，所述产水箱通过产水输送泵与所述选择性无机吸附模块的进水端管道连接。