CN109243658A - 一种二次放射性洗消废液的处理系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二次放射性洗消废液的处理系统及处理方法，该系统包括依次连接的进水池、水泵、自清洗过滤器、微滤设备、活性炭吸附床、Cs吸附床及出水池；该方法包括：步骤1，令洗消废液通过自清洗过滤器和微滤设备，以滤除二次放射性洗消废液中的大颗粒悬浮物；步骤2，再将洗消废液通入活性炭吸附床，以去除洗消试剂；步骤3，再将洗消废液通入Cs吸附床，以去除Cs离子；步骤4，在Cs吸附床失效时或废液核素组分较为复杂时，将废液通入离子交换床，进行深度净化。本发明能够有效降低洗消废液中放射性物质的放射性活度浓度，具有处理效果好、人员辐射剂量低、全自动控制等突出优点，使洗消废液达到市政排放要求。

Description

一种二次放射性洗消废液的处理系统及处理方法

技术领域

本发明涉及二次放射性洗消废液处理技术领域，更为具体来说，本发明为一种二次放射性洗消废液的处理系统及处理方法。

背景技术

目前，在核电厂或核设施生产中出现意外发生核事故等情况下，尤其是遭受核打击事故情况下，需要对放射性沾污物质进行洗消，在打击事故现场进行的洗消为一次洗消，而在伤员、车辆返回至相关单位之后进行的洗消为二次洗消。二次洗消废液中的污染物主要来源于外辐照沾污人员、车辆的二次冲洗水以及内辐照伤员的排泄物、药物等。根据研究表明，该二次洗消废液包含的污染物质包括：(1)放射性物质，即全核素，以Cs、Pu、I等为主；(2)非放射性物质，即盐分、表面活性剂、不定量的血浆、排泄物、体表组织、油污、泥浆等。但是，现有二次放射性洗消废液处理设备和工艺存在处理效果差、易产生二次污染、处理流程复杂、劳动强度大、耗时长、成本高等问题。

因此，如何有效地提高二次放射性洗消废液的处理效果、使洗消废液达到市政排放要求，避免二次污染、降低洗消废液处理工艺成本，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

发明内容

为解决现有二次放射性洗消废液处理方式存在的处理效果不好、容易产生二次污染、工艺流程复杂、劳动强度大、成本高等问题，本发明创新提供了一种二次放射性洗消废液的处理系统及处理方法，本发明采用了自清洗过滤、微滤、活性炭、Cs吸附剂、核级混床树脂联用，以形成多级处理工艺，分别对洗消废液中的不同污染物组分进行去除，最终达到处理目标。

为实现上述技术目的，本发明公开了一种二次放射性洗消废液的处理系统，该处理系统包括依次连接的进水池、水泵、自清洗过滤器、微滤设备、活性炭吸附床、Cs吸附床及出水池，所述进水池与水泵之间通过第一水管连接，所述第一水管上设置有第一手动球阀，所述水泵与自清洗过滤器之间通过第二水管连接，所述第二水管上设置有第二手动球阀、第一电磁阀及第一压力传感器，所述自清洗过滤器与微滤设备之间通过第三水管连接，所述第三水管上设置有第二电磁阀和第二压力传感器，所述微滤设备与活性炭吸附床之间通过第四水管连接，所述第四水管上设置有第三手动球阀和第三压力传感器，所述活性炭吸附床与所述Cs吸附床之间通过第五水管连接，所述第五水管上设置有第四手动球阀和第四压力传感器，所述Cs吸附床与所述出水池之间通过第六水管连接。

进一步地，该处理系统还包括第三电磁阀和离子交换床，所述第三电磁阀设置于所述第六水管上，所述离子交换床与所述第三电磁阀并联设置，所述离子交换床与所述Cs吸附床之间通过第七水管连接，所述离子交换床与所述出水池之间通过第八水管连接，所述第七水管上设置有第五手动球阀、第四电磁阀及第五压力传感器；所述Cs吸附床具有进水端和出水端，所述进水端与第五水管连接，所述出水端与第六水管连接，所述出水端还连接有取样阀。

进一步地，该处理系统还包括空气泵，所述空气泵与所述第二水管之间通过进气管连接，所述第二水管与所述进气管具有连接点，所述连接点处于第二手动球阀和第一电磁阀之间，所述进气管上设置有第六手动球阀；Cs吸附床的出水端与所述进水池之间通过第一冲排管连接，所述第一冲排管上设置有第五电磁阀。

进一步地，自清洗过滤器的出水端与所述进水池之间通过第二冲排管连接，所述第二冲排管上设置有第六电磁阀。

进一步地，所述第一水管上设置有第一pH值探头和第一电导率传感器，出水池的进水端设置有第二pH值探头、第二电导率传感器及流量计。

进一步地，所述第八水管上设置有止回阀。

进一步地，该处理系统还包括PLC控制器，所述水泵、所述自清洗过滤器、所述微滤设备、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀、所述第四电磁阀、所述第五电磁阀、所述第六电磁阀、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第三压力传感器、所述第四压力传感器、所述第五压力传感器、所述第一pH值探头、所述第二pH值探头、所述第一电导率传感器、所述第二电导率传感器、所述流量计及所述空气泵分别与所述PLC控制器有线或无线连接。

进一步地，所述进水池为衰变池。

为实现上述的技术目的，本发明还公开了一种二次放射性洗消废液的处理方法，该处理方法包括如下步骤；

步骤1，令待被处理的二次放射性洗消废液依次通过自清洗过滤器和微滤设备，以滤除二次放射性洗消废液中的大颗粒悬浮物；

步骤2，将从微滤设备出水端流出的二次放射性洗消废液通入活性炭吸附床，以去除洗消试剂；

步骤3，将从活性炭吸附床出水端流出的二次放射性洗消废液通入Cs吸附床，以去除Cs离子。

进一步地，该处理方法还包括如下步骤；

步骤4，判断从Cs吸附床出水端流出的二次放射性洗消废液是否达到排放要求：如果是，则执行步骤6；如果否，则执行步骤5；

步骤5，将从Cs吸附床出水端流出的二次放射性洗消废液通入离子交换床，然后执行步骤6；

步骤6，将处理后的二次放射性洗消废液通入出水池中。

本发明的有益效果为：本发明能够有效降低洗消废液中放射性物质的放射性活度浓度，具有处理效果好、人员辐射剂量低、全自动控制等突出优点，使洗消废液达到市政排放要求。

附图说明

图1为实施例一中的二次放射性洗消废液的处理系统结构示意图。

图2为实施例二中的二次放射性洗消废液的处理系统结构示意图。

图中，

1、进水池；2、水泵；3、自清洗过滤器；4、微滤设备；5、活性炭吸附床；6、Cs吸附床；7、出水池；8、离子交换床；9、空气泵；

10、第一水管；20、第二水管；30、第三水管；40、第四水管；50、第五水管；60、第六水管；70、第七水管；80、第八水管；

11、第一手动球阀；21、第二手动球阀；31、第三手动球阀；41、第四手动球阀；51、第五手动球阀；61、取样阀；

12、第一电磁阀；22、第二电磁阀；32、第三电磁阀；42、第四电磁阀；52、第五电磁阀；62、第六电磁阀；

13、第一压力传感器；23、第二压力传感器；33、第三压力传感器；43、第四压力传感器；53、第五压力传感器；

14、第一冲排管；24、第二冲排管；

15、第一pH值探头；25、第二pH值探头；

16、第一电导率传感器；26、第二电导率传感器；

17、流量计；

18、止回阀。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明一种二次放射性洗消废液的处理系统及处理方法进行详细的解释和说明。

实施例一：

如图1所示，本实施例公开了一种二次放射性洗消废液的处理系统，适用于核事故应急条件，该处理系统包括依次连接的进水池1、水泵2、自清洗过滤器3、微滤设备4、活性炭吸附床5、Cs吸附床6及出水池7，自清洗过滤器3、微滤设备4用于去除洗消废液中的大颗粒悬浮物，可以延长后续工艺设备的使用寿命，比如，在微滤前端选择自清洗过滤器能够延长微滤滤芯的使用寿命、能够减少放射性废滤芯的产量；活性炭吸附床5用于去除洗消废液中包括表面活性剂在内的洗消试剂，以保护后续单元对核素的去除效果不受有机物、油类的干扰，Cs吸附床6用于去除洗消废液中高浓度Cs离子，该处理系统的具体产品结构说明如下。

进水池1与水泵2之间通过第一水管10连接，第一水管10上设置有第一手动球阀11，水泵2与自清洗过滤器3之间通过第二水管20连接，第二水管20上设置有第二手动球阀21、第一电磁阀12及第一压力传感器13，自清洗过滤器3与微滤设备4之间通过第三水管30连接，第三水管30上设置有第二电磁阀22和第二压力传感器23，微滤设备4与活性炭吸附床5之间通过第四水管40连接，第四水管40上设置有第三手动球阀31和第三压力传感器33，活性炭吸附床5与Cs吸附床6之间通过第五水管50连接，第五水管50上设置有第四手动球阀41和第四压力传感器43，Cs吸附床6与出水池7之间通过第六水管60连接。作为优化的技术方案，本实施例的该处理系统还包括第三电磁阀32和离子交换床8(本实施例为混床树脂，做最终保护，去除洗消废液中其他放射性组分，使洗消废液中放射性活度浓度达到排放要求)，第三电磁阀32设置于第六水管60上，离子交换床8与第三电磁阀32并联设置，离子交换床8与Cs吸附床6之间通过第七水管70连接，离子交换床8与出水池7之间通过第八水管80连接，第七水管70上设置有第五手动球阀51、第四电磁阀42及第五压力传感器53；Cs吸附床6具有进水端和出水端，进水端与第五水管50连接，出水端与第六水管60连接，出水端还连接有取样阀61，用于对Cs吸附床6出水进行取样，以判断选择性Cs吸附床处理后的洗消废液是否达到排放要求。需要说明的是，本发明所涉及的各电磁阀、各球阀用于控制洗消废液流动的通断，各传感器或探头用于检测相应的信息。

本实施例还公开了一种在核事故应急条件下二次放射性洗消废液的处理方法，该处理方法包括如下步骤。

步骤1，令待被处理的二次放射性洗消废液依次通过自清洗过滤器3和微滤设备4，以滤除二次放射性洗消废液中的大颗粒悬浮物，可以延长后续工艺的设备的使用寿命，其中，洗消废液中的泥沙、大颗粒排泄物由自清洗过滤器3进行处理，本实施例中，自清洗过滤器材质为不锈钢，能够长期使用。本实施例中，洗消废液中的排泄物、部分团聚形态的表面活性剂、皮肤组织及部分血液组织由微滤设备处理，本实施例微滤设备为死端过滤，并冗余设置，保障后续系统进水安全。

步骤2，将从微滤设备4出水端流出的二次放射性洗消废液通入活性炭吸附床5，活性炭吸附床5用于去除洗消废液中包括表面活性剂在内的洗消试剂，以保护后续单元对核素的去除效果不受有机物、油类的干扰。废液中有机物、油类、人体组织、潜在的药物残留由活性炭去除，活性炭吸附床5是保障放射性物质去污的主要手段。

步骤3，将从活性炭吸附床5出水端流出的二次放射性洗消废液通入Cs吸附床6，Cs吸附床6用于去除洗消废液中高浓度Cs离子，可为选择性Cs吸附床。

步骤4，离子交换床8是否投入使用取决于：选择性Cs吸附床处理后的洗消废液是否达到排放要求；在本步骤中，判断从Cs吸附床6出水端流出的二次放射性洗消废液是否达到排放要求：如果是，即当洗消废液中放射性核素以Cs为主时，选择性Cs吸附处理后的净化液为整个处理工艺的净化液，则执行步骤6；如果否(比如，在Cs吸附床失效时或废液核素组分较为复杂时)，即当选择性Cs吸附处理不达标时，离子交换处理后的净化液即为整个处理工艺的净化液，则执行步骤5。

步骤5，将从Cs吸附床6出水端流出的二次放射性洗消废液通入离子交换床8，本实施例的离子交换床8为混床树脂，做最终保护，去除洗消废液中其他放射性组分(即其他核素)，使洗消废液中放射性活度浓度达到排放要求，然后执行步骤6。

步骤6，将处理后的二次放射性洗消废液通入出水池7中。

另外，为实现较好的洗消废液处理效果且不浪费填料，本实施例中，活性炭填料量、Cs吸附剂填料量、混床树脂填料量均为待处理洗消废液总量的1/5000，根据处理洗消废液的总量要求，能够选择活性炭、吸附剂、混床树脂的填料量，能够最大程度地保障在处理过程中不换料，减少操作人员的辐照剂量，以保障操作人员的安全；本实施例所产生的二次放射性废物为废滤芯、废活性炭、废吸附剂及废树脂。

实施例二：

如图2所示，本实施例与实施例一基本相同，其区别在于，本实施例涉及的处理系统还包括空气泵9，空气泵9与第二水管20之间通过进气管连接，第二水管20与进气管具有连接点，连接点处于第二手动球阀21和第一电磁阀12之间，进气管上设置有第六手动球阀；Cs吸附床6的出水端与进水池1之间通过第一冲排管14连接，第一冲排管14上设置有第五电磁阀52，且自清洗过滤器3的出水端与进水池1之间通过第二冲排管24连接，第二冲排管24上设置有第六电磁阀62。另外，第一水管10上设置有第一pH值探头15和第一电导率传感器16，出水池7的进水端设置有第二pH值探头25、第二电导率传感器26及流量计17，第八水管80上设置有止回阀18。通过空气泵9进行冲排，排空各设备(包括自清洗过滤器3、微滤设备4、活性炭吸附床5、Cs吸附床6)存水，本实施例并不产生二次液态放射性废物，以方便最终产生的二次废物能够满足运输要求。

本实施例还能实现自动化控制，以对操作人员进行有效的辐射防护，本实施例涉及的该处理系统还包括PLC控制器，水泵2、自清洗过滤器3、微滤设备4、第一电磁阀12、第二电磁阀22、第三电磁阀32、第四电磁阀42、第五电磁阀52、第六电磁阀62、第一压力传感器13、第二压力传感器23、第三压力传感器33、第四压力传感器43、第五压力传感器53、第一pH值探头15、第二pH值探头25、第一电导率传感器16、第二电导率传感器26、流量计17及空气泵9分别与PLC控制器有线或无线连接，整个处理方法所含工艺均可由PLC控制，能够同时实现本地操作和远程操作。另外，进水池1可为衰变池，处理方法与衰变池联用，衰变池中废液停留时间较长，可使半衰期较短的I完成3-4次衰变，大幅度降低该方法所需处理的放射性活度浓度，可以有效降低洗消废液中放射性物质的放射性活度浓度，使其总放射性活度浓度低于10Bq/L，使洗消废液达到市政排放要求。

下面通过具体实验案例进行举例说明：针对长春某医院的200m³二次洗消废液的处理以本发明进行了装置设计。自清洗过滤器处理流量为1m³/h，微滤采用3支大流量滤芯的冗余设计，有效的避免了中途换料。活性炭床、选择性Cs吸附床、混床树脂床体积均设置为40L，分别填充椰壳活性炭、清华大学自主研发的Cs吸附剂、陶氏核级混床树脂。系统采用PLC进行控制，能够实现自动冲洗、选择性Cs吸附床和树脂床的自由切换。系统同时设计了一套压缩空气冲排装置，在完成洗消废液处理后，通过空气冲排方式排空设备管道内存水，最大程度减少二次废物的含水量，方便废物运输。由于现场不具备放射性废液的真实源项，所以采用模拟含Cs废液进行设备验证。以Cs同位素模拟，模拟水质为1000μg/L，TDS为500mg/L，连续运行不小于5h，去污因子(DF)不小于100。处理量大于200L/h。处理结果如下：(根据样品检测数据表明，本发明的去污因子大于10⁴)

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二次放射性洗消废液的处理系统，其特征在于：该处理系统包括依次连接的进水池(1)、水泵(2)、自清洗过滤器(3)、微滤设备(4)、活性炭吸附床(5)、Cs吸附床(6)及出水池(7)，所述进水池(1)与水泵(2)之间通过第一水管(10)连接，所述第一水管(10)上设置有第一手动球阀(11)，所述水泵(2)与自清洗过滤器(3)之间通过第二水管(20)连接，所述第二水管(20)上设置有第二手动球阀(21)、第一电磁阀(12)及第一压力传感器(13)，所述自清洗过滤器(3)与微滤设备(4)之间通过第三水管(30)连接，所述第三水管(30)上设置有第二电磁阀(22)和第二压力传感器(23)，所述微滤设备(4)与活性炭吸附床(5)之间通过第四水管(40)连接，所述第四水管(40)上设置有第三手动球阀(31)和第三压力传感器(33)，所述活性炭吸附床(5)与所述Cs吸附床(6)之间通过第五水管(50)连接，所述第五水管(50)上设置有第四手动球阀(41)和第四压力传感器(43)，所述Cs吸附床(6)与所述出水池(7)之间通过第六水管(60)连接。

2.根据权利要求1所述的二次放射性洗消废液的处理系统，其特征在于：该处理系统还包括第三电磁阀(32)和离子交换床(8)，所述第三电磁阀(32)设置于所述第六水管(60)上，所述离子交换床(8)与所述第三电磁阀(32)并联设置，所述离子交换床(8)与所述Cs吸附床(6)之间通过第七水管(70)连接，所述离子交换床(8)与所述出水池(7)之间通过第八水管(80)连接，所述第七水管(70)上设置有第五手动球阀(51)、第四电磁阀(42)及第五压力传感器(53)；所述Cs吸附床(6)具有进水端和出水端，所述进水端与第五水管(50)连接，所述出水端与第六水管(60)连接，所述出水端还连接有取样阀(61)。

3.根据权利要求2所述的二次放射性洗消废液的处理系统，其特征在于：该处理系统还包括空气泵(9)，所述空气泵(9)与所述第二水管(20)之间通过进气管连接，所述第二水管(20)与所述进气管具有连接点，所述连接点处于第二手动球阀(21)和第一电磁阀(12)之间，所述进气管上设置有第六手动球阀；Cs吸附床(6)的出水端与所述进水池(1)之间通过第一冲排管(14)连接，所述第一冲排管(14)上设置有第五电磁阀(52)。

4.根据权利要求3所述的二次放射性洗消废液的处理系统，其特征在于：自清洗过滤器(3)的出水端与所述进水池(1)之间通过第二冲排管(24)连接，所述第二冲排管(24)上设置有第六电磁阀(62)。

5.根据权利要求4所述的二次放射性洗消废液的处理系统，其特征在于：所述第一水管(10)上设置有第一pH值探头(15)和第一电导率传感器(16)，出水池(7)的进水端设置有第二pH值探头(25)、第二电导率传感器(26)及流量计(17)。

6.根据权利要求2-5中任一权利要求所述的二次放射性洗消废液的处理系统，其特征在于：所述第八水管(80)上设置有止回阀(18)。

7.根据权利要求6所述的二次放射性洗消废液的处理系统，其特征在于：该处理系统还包括PLC控制器，所述水泵(2)、所述自清洗过滤器(3)、所述微滤设备(4)、所述第一电磁阀(12)、所述第二电磁阀(22)、所述第三电磁阀(32)、所述第四电磁阀(42)、所述第五电磁阀(52)、所述第六电磁阀(62)、所述第一压力传感器(13)、所述第二压力传感器(23)、所述第三压力传感器(33)、所述第四压力传感器(43)、所述第五压力传感器(53)、所述第一pH值探头(15)、所述第二pH值探头(25)、所述第一电导率传感器(16)、所述第二电导率传感器(26)、所述流量计(17)及所述空气泵(9)分别与所述PLC控制器有线或无线连接。

8.根据权利要求7所述的二次放射性洗消废液的处理系统，其特征在于：所述进水池(1)为衰变池。

9.一种二次放射性洗消废液的处理方法，其特征在于：该处理方法包括如下步骤；

步骤1，令待被处理的二次放射性洗消废液依次通过自清洗过滤器和微滤设备，以滤除二次放射性洗消废液中的大颗粒悬浮物；

步骤2，将从微滤设备出水端流出的二次放射性洗消废液通入活性炭吸附床，以去除洗消试剂；

步骤3，将从活性炭吸附床出水端流出的二次放射性洗消废液通入Cs吸附床，以去除Cs离子。

10.根据权利要求9所述的二次放射性洗消废液的处理方法，其特征在于：该处理方法还包括如下步骤；

步骤4，判断从Cs吸附床出水端流出的二次放射性洗消废液是否达到排放要求：如果是，则执行步骤6；如果否，则执行步骤5；

步骤5，将从Cs吸附床出水端流出的二次放射性洗消废液通入离子交换床，然后执行步骤6；

步骤6，将处理后的二次放射性洗消废液通入出水池中。