CN110349690B - 放射性废液处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种放射性废液处理方法及装置。该方法包括：将放射性废液进行分离处理，得到第一净化液和浓缩液；将所述浓缩液进行离子交换处理，得到第二净化液；其中，将所述第一净化液与所述第二净化液排放处理；或者，将所述第二净化液返回所述分离处理工序，将所述第一净化液排放处理；或者，将部分所述第二净化液返回所述分离处理工序，将所述第一净化液与其余部分所述第二净化液排放处理。本发明实施例提供的放射性废液处理方法及装置，具有更高的放射性废液净化水平，同时能够显著降低放射性废物的产生量，实现放射性废物的小量化。

Description

放射性废液处理方法及装置

技术领域

本发明涉及放射性废液处理技术领域，尤其涉及一种放射性废液处理方法及装置。

背景技术

对于核工业领域产生的放射性废液，反渗透处理因具有出水水质好、能耗低、适应性强等特点，离子交换因对废液中以离子形态存在的放射性核素具有很好的去除效果，均为常用的处理工艺。

因放射性废液中放射性成分复杂且含量很低，为了适应对核工业建设中环境辐射防护提出的越来越高的要求，目前对放射性废液多采用组合式处理工艺。常规的反渗透处理和离子交换的组合工艺形式是：反渗透膜设备和离子交换器串联组合，反渗透膜设备将放射性废液分离为净化液和浓缩液，净化液的放射性活度低于放射性废液，浓缩液的放射性活度高于放射性废液，净化液进入离子交换器进行进一步的净化处理。其中，放射性废液分离产生的浓缩液需要利用固化工艺形成固化体进行处理，固化体中放射性废液的体积包容量仅为20％左右，导致产生大量二次放射性固体废物，且处理工艺复杂；而由于净化液中放射性核素的浓度降为更低水平，使得离子交换树脂的利用率也更低，从而导致二次放射性固体废物的产生量更大。

因此，需要一种新的放射性废液处理方法及装置，使放射性废物小量化。

发明内容

本发明实施例提供了一种放射性废液处理方法及装置，具有更高的放射性废液净化水平，同时能够显著降低放射性废物的产生量，实现放射性废物的小量化。

本发明实施例一方面提供了一种放射性废液处理方法，该方法包括：将放射性废液进行分离处理，得到第一净化液和浓缩液；将浓缩液进行离子交换处理，得到第二净化液；其中，将第一净化液与第二净化液排放处理；或者，将第二净化液返回分离处理工序，将第一净化液排放处理；或者，将部分第二净化液返回分离处理工序，将第一净化液与其余部分第二净化液排放处理。

本发明实施例提供的放射性废液处理方法，通过对放射性废液进行分离处理，得到符合甚至优于排放标准的第一净化液，将放射性核素基本保留在浓缩液中，浓缩液具有较高的放射性核素浓度，将其进行离子交换处理，能够明显提高离子交换树脂的利用效率，从而显著减少放射性废离子交换树脂的产生量。因为该方法不产生放射性浓缩液，省去了固化工艺，从而进一步降低放射性废物的产生量。

根据本发明实施例的一个方面，分离处理采用纳滤工艺、反渗透工艺、连续电除盐工艺中的一种或两种以上的组合工艺。

根据本发明实施例的一个方面，将放射性废液进行分离处理，得到第一净化液和浓缩液包括：将放射性废液经过一级或两级反渗透工艺处理。

根据本发明实施例的一个方面，每级反渗透工艺采用一段或两段以上的反渗透处理，当采用两段以上的反渗透处理时，上一段反渗透处理的中间浓缩液作为下一段反渗透处理的进水，从各段送出净化液汇合为反渗透工艺的净化液。

根据本发明实施例的一个方面，两级反渗透工艺处理包括：将放射性废液依次经过第一级反渗透工艺和第二级反渗透工艺处理，将第二级反渗透工艺送出的第二级反渗透浓缩液返回第一级反渗透工艺，从第一级反渗透工艺送出浓缩液。

根据本发明实施例的一个方面，将放射性废液经过一级或两级反渗透工艺处理之后，还包括：将一级或两级反渗透工艺处理得到的净化液经过一级或两级连续电除盐工艺处理。

根据本发明实施例的一个方面，两级连续电除盐工艺处理包括：将一级或两级反渗透工艺处理得到的净化液依次经过第一级连续电除盐工艺和第二级连续电除盐工艺处理，得到第一净化液；第一级连续电除盐工艺送出的第一级连续电除盐浓缩液和第二级连续电除盐工艺送出的第二级连续电除盐浓缩液返回一级或两级反渗透工艺。

根据本发明实施例的一个方面，在第一级连续电除盐工艺送出的中间净化液中加入活化剂，再送入第二级连续电除盐工艺。

根据本发明实施例的一个方面，放射性废液的体积为浓缩液的体积的2倍以上，浓缩液中放射性核素的浓度为放射性废液中放射性核素的浓度的2倍以上。

根据本发明实施例的一个方面，放射性废液进行分离处理之前，经过预处理，以去除油类、胶体、颗粒物、锶、铯中的一种以上，和/或，调节pH值。

根据本发明实施例的一个方面，放射性废液中，锶的放射性活度、铯的放射性活度、锶与铯的总放射性活度中任一者为10⁵Bq/L以上时，需要进行去除锶和/或铯的预处理。

本发明实施例的另一方面提供一种放射性废液处理装置，该装置包括分离单元、离子交换单元和排水单元，其中，分离单元的浓缩液出口与离子交换单元的进口相连；分离单元的净化液出口连接至排水单元；离子交换单元的净化液出口连接至排水单元和/或分离单元的进口。

根据本发明实施例的另一方面，分离单元包括纳滤子单元、反渗透子单元、连续电除盐子单元中的一种或两种以上的组合。

根据本发明实施例的另一方面，分离单元包括反渗透子单元，其中，反渗透子单元包括一级或两级反渗透设备。

根据本发明实施例的另一方面，分离单元进一步包括连续电除盐子单元，反渗透子单元和连续电除盐子单元依次连接，其中，连续电除盐子单元包括一级或两级连续电除盐设备。

根据本发明实施例的另一方面，反渗透设备采用一个反渗透膜组件或两个以上的反渗透膜组件串联，当采用两个以上的反渗透膜组件时，上一个反渗透膜组件的浓缩液出口与下一个反渗透膜组件的进口相连。

根据本发明实施例的另一方面，反渗透子单元包括一级反渗透设备，反渗透设备的浓缩液出口经管道分为两个支路，一个支路与反渗透设备的进口相连，另一个支路与离子交换单元的进口相连；或者，反渗透子单元包括两级反渗透设备，其中第一级反渗透设备的浓缩液出口经管道分为两个支路，一个支路与第一级反渗透设备的进口相连，另一个支路与离子交换单元的进口相连。

根据本发明实施例的另一方面，反渗透子单元包括两级反渗透设备，其中，第一级反渗透设备的净化液出口与第二级反渗透设备的进口相连，第二级反渗透设备的浓缩液出口与第一级反渗透设备的进口相连，第一级反渗透设备的浓缩液出口与离子交换单元的进口相连。

根据本发明实施例的另一方面，连续电除盐子单元包括两级连续电除盐设备，其中，反渗透子单元的净化液出口与第一级连续电除盐设备的进口相连，第一级连续电除盐设备的净化液出口与第二级连续电除盐设备的进口相连，第二级连续电除盐设备的净化液出口连接至排水单元，第一级连续电除盐设备的浓缩液出口和第二级连续电除盐设备的浓缩液出口分别与反渗透子单元的进口相连。

根据本发明实施例的另一方面，第一级连续电除盐设备的净化液出口经中间水箱与第二级连续电除盐设备的进口相连，中间水箱与活化剂箱相连。

根据本发明实施例的另一方面，离子交换单元包括一级或两级以上的离子交换器。

根据本发明实施例的另一方面，放射性废液处理装置还包括预处理单元，该预处理单元与分离单元的进口相连，用于去除放射性废液中的油类、胶体、颗粒物、锶、铯中的一种以上，和/或，调节pH值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明一个实施例提供的放射性废液处理方法工艺流程示意图。

图2示出了离子交换树脂对放射性核素铯的平衡吸附量Q与放射性核素铯在溶液中的平衡浓度Ce之间的关系图。

图3示出了本发明一个实施例提供的放射性废液处理装置工艺流程示意图。

图4示出了本发明另一个实施例提供的放射性废液处理装置工艺流程示意图。

图5示出了本发明另一个实施例提供的放射性废液处理装置工艺流程示意图。

图6示出了本发明另一个实施例提供的放射性废液处理装置工艺流程图。

图7示出了本发明另一个实施例提供的放射性废液处理装置工艺流程图。

标号说明：

10，供水泵；

100，预处理单元；

101，活性炭过滤器；102，无机吸附柱；103，油水分离器；104，保安过滤器；105，缓存水箱；106，纸芯过滤器；107，自清洗过滤器；108，超滤器；

200，分离单元；

201，缓冲水箱；202，保安过滤器；203，高压泵；204，循环泵；

210，反渗透子单元；

211，第一级反渗透设备；212，第二级反渗透设备；213，反渗透设备；

221，第一级连续电除盐设备；222，第二级连续电除盐设备；223，中间水箱；224，活化剂箱；

300，离子交换单元；

301，离子交换器；

400，排水单元；

401，产水箱。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

放射性废水处理不同于常规的废水处理，这是因为：1)放射性废水中放射性核素离子的质量浓度极低，而进一步降低放射性核素离子的质量浓度，以达到环境排放要求的放射性活度10Bq/L，这远远超出了常规废水处理技术的能力；2)放射性废水处理的一个重要原则就是，放射性废物小量化；3)需要考虑放射性条件下设备的可操作性和可维护性。

基于放射性废水处理的以上特殊要求，本发明实施例提供了一种放射性废液处理方法及装置，具有更高的放射性废液净化水平，同时能够显著降低放射性废物的产生量，实现放射性废物的小量化。

在本文中，“浓缩倍数”按(进水体积)/(浓缩液的体积)计算；“反渗透回收率”按(反渗透的总净化液产量)/(反渗透的总进水量)计算。

图1示出了本发明一个实施例提供的放射性废液处理方法工艺流程示意图，根据该方法：

首先将放射性废水进行分离处理，得到第一净化液和浓缩液。其中，浓缩倍数为2倍以上，优选为2～3倍，放射性废水中的放射性核素绝大多数被保留在浓缩液中，可以使浓缩液中放射性核素的质量浓度达到放射性废液中放射性核素的质量浓度的2倍以上，第一净化液中放射性核素的质量浓度则低于放射性废水中放射性核素的质量浓度，达到甚至优于排放标准的要求(放射性活度低于10Bq/L)，进行排放处理。

进一步地，将浓缩液进行离子交换处理，得到第二净化液。这样一方面由于不会产生放射性浓缩废液，从而省去了固化工艺，降低放射性废物的产生量。另一方面，如图2示出了离子交换树脂对放射性核素铯的平衡吸附量Q与放射性核素铯在溶液中的平衡浓度Ce之间的关系图，可以看出，放射性核素在溶液中的平衡浓度Ce越高，离子交换树脂对放射性核素的平衡吸附量Q越高。由于在上述分离处理工序中，浓缩液中放射性核素的质量浓度可以达到放射性废液中放射性核素的质量浓度的2倍以上，浓缩液具有较高的放射性核素浓度，将其进行离子交换处理，能够明显提高离子交换树脂的利用效率，从而显著减少放射性废离子交换树脂的产生量，实现放射性废物的小量化。

经检测第二净化液的放射性活度符合排放标准的要求，则进行排放处理，此时，可以将第一净化液和第二净化液分别直接排放，也可以是将两者混合后排放。经检测第二净化液与第一净化液混合后符合排放标准的要求，则将第二净化液与第一净化液混合后进行排放处理。

还可以将第二净化液全部或部分返回作为分离处理工序进水的一部分，这样能够降低分离处理工序进水的放射性核素浓度，进而提高整套工艺方法对放射性核素的去污效果。

根据本发明的一些实施例，分离处理可以根据放射性废水的组分、含量、及处理要求等实际情况，采用纳滤工艺、反渗透工艺、连续电除盐工艺中的一种或两种以上的组合工艺。

尽管纳滤工艺的分离性能低于反渗透工艺，但是纳滤工艺对离子的分离具有一定的选择性，还具有过程渗透压低、操作压力低、省能等优点，因此当希望净化液中能够选择性地保留一些离子，纳滤工艺可以作为优选工艺进行放射性废水的分离处理。

当分离处理工序采用反渗透工艺时，可以采用一级或两级反渗透工艺处理，但并不限于此，还可以根据实际情况采用三级、四级或更多级反渗透工艺。

作为一个示例，将放射性废液经过一级反渗透工艺处理，得到一级反渗透净化液和一级反渗透浓缩液分别作为第一净化液和浓缩液。

可选地，一级反渗透工艺可以采用一段或两段以上的反渗透处理，当采用两段以上的反渗透处理时，上一段反渗透处理的中间浓缩液作为下一段反渗透处理的进水，即放射性废液依次经过两段以上的反渗透处理，得到浓缩液，同时从每一段送出该段净化液，所有段送出的净化液汇合为一级反渗透浓缩液。

作为另一个示例，先将放射性废液送入第一级反渗透工艺处理，得到第一级反渗透净化液和第一级反渗透浓缩液，再将第一级反渗透净化液送入第二级反渗透工艺处理，得到第二级反渗透净化液和第二级反渗透浓缩液。其中，第二级反渗透浓缩液返回送入第一级反渗透工艺，第一级反渗透浓缩液即作为上述浓缩液，送入离子交换处理工序；第二级反渗透净化液低于10Bq/L，符合排放标准的要求，作为第一净化液进行排放处理。

可选地，第一级反渗透工艺可以采用一段或两段以上的反渗透处理，当采用两段以上的反渗透处理时，上一段反渗透处理产生的中间浓缩液作为下一段反渗透处理的进水，即放射性废液依次经过两段以上的反渗透处理，得到浓缩液，同时从每一段送出该段净化液，所有段送出的净化液汇合为第一级反渗透净化液。

可选地，第二级反渗透工艺可以采用一段或两段以上的反渗透处理，同样地，当采用两段以上的反渗透处理时，上一段反渗透处理产生的中间浓缩液作为下一段反渗透处理的进水，即放射性废液依次经过两段以上的反渗透处理，得到第二级反渗透浓缩液，同时从每一段送出该段净化液，所有段送出的净化液汇合为第二级反渗透净化液。

作为一个可选方案，第一级反渗透工艺和第二级反渗透工艺均采用三段反渗透处理，组成“两级三段”反渗透工艺进行放射性废水对的分离处理，具有较高的净化能力和浓缩倍数，减小离子交换处理工序的负荷，同时提高反渗透回收率。

当一级反渗透工艺产出的一级反渗透净化液或两级反渗透工艺产出的第二级反渗透净化液，放射性活度大于10Bq/L时，或者，当追求所排放的净化液能够达到更低的放射性活度时，还可以将一级反渗透工艺产出的一级反渗透净化液或两级反渗透工艺产出的第二级反渗透净化液送入连续电除盐工艺进行进一步地精细处理。精细处理可以是采用一级或两级连续电除盐工艺，但并不限于此，还可以根据实际情况采用三级、四级或更高级连续电除盐工艺。

作为一个示例，将一级反渗透工艺产出的一级反渗透净化液或两级反渗透工艺产出的第二级反渗透净化液经过一级连续电除盐工艺进行精细处理，得到第一净化液，往往已经达到排放标准的要求，甚至达到天然本底水平，进行排放处理，产生的一级连续电除盐浓缩液返回一级反渗透工艺或两级反渗透工艺中的第一级反渗透工艺。

为了提高连续电除盐工艺的净化水平，还可以在一级反渗透工艺产出的一级反渗透净化液或两级反渗透工艺产出的第二级反渗透净化液中加入活化剂，再送入一级连续电除盐工艺进行深度净化处理。活化剂可以由电阻率大于0.5MΩ·cm的纯水和不同种类的无机盐配制而成，活化剂中含有离子Ca²⁺、Na⁺、Sr²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺和K⁺，阴离子种类不限，活化剂原液浓度与投加剂量相关，保证在活化剂加入放射性废水中并混合均匀后，放射性废水中含有的离子浓度如下：Ca²⁺0.1mg/L～0.2mg/L、Na⁺0.2mg/L～0.3mg/L、Sr²⁺8mg/L～9mg/L、Zn²⁺18mg/L～20mg/L、Mg²⁺0.2mg/L～0.25mg/L、Fe²⁺0.04mg/L～0.05mg/L和K⁺100mg/L～150mg/L。

作为另一个示例，先将一级反渗透工艺产出的一级反渗透净化液或两级反渗透工艺产出的第二级反渗透净化液送入第一级连续电除盐工艺处理，得到第一级连续电除盐净化液和第一级连续电除盐浓缩液，再将第一级连续电除盐净化液送入第二级连续电除盐工艺处理，得到第二级连续电除盐净化液和第二级连续电除盐浓缩液，其中，第二级连续电除盐净化液即为第一净化液，往往已经达到排放标准的要求，甚至达到天然本底水平，进行排放处理，第一级连续电除盐浓缩液和第二级连续电除盐浓缩液则返回一级反渗透工艺或两级反渗透工艺中的第一级反渗透工艺。

同样地，为了提高连续电除盐工艺的净化水平，还可以在第一级连续电除盐净化液中加入活化剂，再送入第二级连续电除盐工艺进行净化处理。活化剂可以选用如前文所述的活化剂。

可以理解的是，分离处理工序并不限于采用上述工艺，如还可以是一级以上的连续电除盐工艺；纳滤—反渗透组合工艺；纳滤—连续电除盐组合工艺；纳滤—反渗透—连续电除盐组合工艺等，本领域技术人员可以根据实际情况进行确定。

在放射性废水进行分离处理之前，可选择地对放射性废水进行预处理，但这并不是必须的工序。

考虑到放射性废水中锶、铯(尤其是铯)最容易穿透离子交换床，利用无机吸附的选择性特点对易穿透离子交换床的放射性核素进行特定吸附，从而延长离子交换树脂的使用周期，进一步减少放射性废离子交换树脂的产生量。基于上述考虑，放射性废液中锶的放射性活度、铯的放射性活度、锶与铯的总放射性活度中任一者为10⁵Bq/L以上时，优选进行去除锶和/或铯的预处理。当无机吸附剂针对的特定放射性核素的放射性活度超过预设的临界值，如放射性废液中锶的放射性活度、铯的放射性活度或锶与铯的总放射性活度高于10⁴Bq/L，此时，需要更换无机吸附剂。

放射性废水中除放射性核素和无机盐之外，还可能存在的油类、有机物、胶体、颗粒物等杂质，这些杂质大部分是非放射性的，但会对无机吸附、反渗透、离子交换等工艺产生影响，预处理去除这些杂质，能够延长无机吸附剂、反渗透膜、离子交换树脂的使用周期，减少无机吸附剂和离子交换树脂的更换，进一步减少放射性废离子交换树脂的产生量和放射性废无机吸附剂的产生量。活性炭因其独特的表面性能，对油类、有机物、胶体、颗粒物等杂质都有良好的吸附能力，因此可以采用活性炭吸附去除这些杂质，简化预处理工艺设备和流程。当活性炭床层的阻力过大或者滤过液不满足后续的进水要求(污染指数SDI＜2)时，需要更换活性炭。

还可以预先对放射性废水调节pH值至6～8，可以使反渗透工艺的处理效果更好，并使反渗透膜具有较长的使用寿命。

为了实现上述放射性废液处理方法，本发明实施例进一步提供了一种放射性废液处理装置，以下结合图3至图7进行详细说明。

图3示出了本发明一个实施例提供的放射性废液处理装置工艺流程示意图。该装置包括分离单元200、离子交换单元300和排水单元400，其中，放射性废水供水与分离单元200的进口相连，分离单元200的浓缩液出口与离子交换单元300的进口相连；分离单元200的净化液出口连接至排水单元400；离子交换单元300的净化液出口连接至排水单元400和/或分离单元200的进口。

作为一个示例，排水单元400包括第一排水子单元和第二排水子单元(图中未示出)，分离单元200的净化液出口连接至第一排水子单元，离子交换单元300的净化液出口连接至第二排水子单元，第一排水子单元和第二排水子单元之间可以是连通的。这样，经检测第二净化液的放射性活度符合排放标准的要求时，可以根据不同需求将第一净化液和第二净化液分别直接排放，也可以是将两者混合后排放；经检测第二净化液与第一净化液混合后符合排放标准的要求时，则将第二净化液与第一净化液混合后进行排放。

可以理解的是，排水单元400可以仅仅是排水管道，也可以是在排水管道上连接产水箱401(如图6和图7所示)，或者其他将净化液排出的形式，本发明不作限制。

离子交换单元300的净化液出口还可以连接至分离单元200的进口，可以将第二净化液全部或部分返回作为分离单元200进水的一部分，这样能够降低分离单元200进水的放射性核素浓度，进而提高整套装置对放射性核素的去污效果。

根据本发明的一些实施例，分离单元200包括纳滤子单元、反渗透子单元、连续电除盐子单元中的一种或两种以上的组合。

作为一个示例，分离单元200包括反渗透子单元210(如图5所示)，反渗透子单元210中采用一级或两级反渗透设备，但并不限于此，还可以根据实际情况采用三级、四级或更多级反渗透设备。

在一些实施例中，请参照图6示出的本发明一个实施例提供的放射性废液处理装置工艺流程图，反渗透子单元210中采用一级反渗透设备，反渗透设备213的浓缩液出口与离子交换单元300的进口相连。从反渗透设备213送出的净化液已经低于10Bq/L，符合排放标准的要求，可以进行排放处理，此时，反渗透设备213的净化液出口连接至排水单元400。

为了提高反渗透回收率，反渗透设备213的浓缩液出口经管道分为两个支路，一个支路与反渗透设备213的进口相连，另一个支路与离子交换单元300的进口相连。这样还减少了浓缩液的排出量，降低离子交换单元300的负荷，进一步提高离子交换树脂的利用率，以及避免了能量浪费，节约能耗。

进一步地，反渗透设备213可以采用一个反渗透膜组件或两个以上的反渗透膜组件串联，当采用两个以上的反渗透膜组件时，上一个反渗透膜组件的浓缩液出口与下一个反渗透膜组件的进口相连，即将上一个反渗透膜组件产生的中间浓缩液作为下一个反渗透膜组件的进水，所有反渗透膜组件送出的净化液汇合为反渗透设备213的净化液。

在一些实施例中，请参照图7示出的本发明一个实施例提供的放射性废液处理装置工艺流程图，反渗透子单元210采用两级反渗透设备，其中第一级反渗透设备211和第二反渗透设备212串联为两级，具体地，第一级反渗透设备211的净化液出口与第二级反渗透设备212的进口相连，第二级反渗透设备212的浓缩液出口与第一级反渗透设备211的进口相连，第一级反渗透设备211的浓缩液出口与离子交换单元300的进口相连。从第二级反渗透设备212送出的净化液往往已经低于10Bq/L，符合排放标准的要求，可以进行排放处理，此时，第一级反渗透设备212的净化液出口连接至排水单元400。

为了提高反渗透回收率，第一级反渗透设备211的浓缩液出口经管道分为两个支路，一个支路与第一级反渗透设备211的进口相连，另一个支路与离子交换单元300的进口相连。这样还减少了浓缩液的排出量，降低离子交换单元300的负荷，进一步提高离子交换树脂的利用率，以及避免了能量浪费，节约能耗。

进一步地，第一级反渗透设备211可以采用一个反渗透膜组件或两个以上的反渗透膜组件串联，当采用两个以上的反渗透膜组件时，上一个反渗透膜组件的浓缩液出口与下一个反渗透膜组件的进口相连，即将上一个反渗透膜组件产生的中间浓缩液作为下一个反渗透膜组件的进水，所有反渗透膜组件送出的净化液汇合为第一级反渗透设备211的净化液。

第二级反渗透设备212也可以采用一个反渗透膜组件或两个以上的反渗透膜组件串联，同样地，当采用两个以上的反渗透膜组件时，上一个反渗透膜组件的浓缩液出口与下一个反渗透膜组件的进口相连，即将上一个反渗透膜组件产生的中间浓缩液作为下一个反渗透膜组件的进水，所有反渗透膜组件送出的净化液汇合为第二级反渗透设备212的净化液。

作为一个可选方案，第一级反渗透设备211和第二级反渗透设备212均采用三段反渗透膜组件串联，组成“两级三段”反渗透单元进行放射性废水的分离处理，具有较高的净化能力和浓缩倍数，减小离子交换单元300的负荷，同时提高反渗透回收率。

当一级反渗透设备产出的一级反渗透净化液或两级反渗透设备产出的第二级反渗透净化液，放射性活度大于10Bq/L时，或者，当追求所排放的净化液能够达到更低的放射性活度时，还可以在反渗透子单元的下游设置连续电除盐子单元，将一级反渗透设备产出的一级反渗透净化液或两级反渗透工艺产出的第二级反渗透净化液送入连续电除盐子单元进行进一步地精细处理。精细处理可以是采用一级或两级连续电除盐设备，但并不限于此，还可以根据实际情况采用三级、四级或更多级连续电除盐设备。

作为一个示例，当连续电除盐子单元采用两级连续电除盐设备时，请参照图7，其中第一级连续电除盐设备221与第二级连续电除盐设备222串联，具体地，反渗透子单元的净化液出口，即一级反渗透设备的净化液出口或两级反渗透设备中第二级反渗透设备的净化液出口，与第一级连续电除盐设备221的进口相连，第一级连续电除盐设备221的净化液出口与第二级连续电除盐设备222的进口相连，第二级连续电除盐设备222的净化液出口连接至排水单元400，第一级连续电除盐设备221的浓缩液出口和第二级连续电除盐设备222的浓缩液出口分别与反渗透子单元210的进口相连。当反渗透子单元210采用一级反渗透设备时，请参照图6，反渗透子单元210的进口指的是反渗透设备213的进口，当反渗透子单元210采用两级反渗透设备时，请参照图7，反渗透子单元210的进口指的是第一级反渗透设备211的进口。

为了提高连续电除盐子单元的净化水平，当连续电除盐子单元采用一级连续电除盐设备时，可以在反渗透子单元与连续电除盐子单元之间连接一中间水箱，该中间水箱与活化剂箱相连。这样，在反渗透子单元送出的净化液中，如一级反渗透设备产出的一级反渗透净化液或两级反渗透设备产出的第二级反渗透净化液中，加入活化剂，再送入一级连续电除盐设备进行深度净化处理。当连续电除盐子单元采用两级连续电除盐设备串联时，请参照图7，可以在第一级连续电除盐设备221与第二级连续电除盐设备222之间连接一中间水箱223，该中间水箱223与活化剂箱224相连，并设置加药泵以控制活化剂的加入量，使经连续电除盐子单元处理后产出的净化液达到天然本底水平。

根据本发明的一些实施例，请参照图6、图7，离子交换单元300包括一级离子交换器301，当然，也可以是两级以上的离子交换器301串联。

如图4所示，在分离单元200的上游还可以设置预处理单元100，但并不是必须的。如需设置，预处理单元100可以是包括油水分离器、活性炭过滤器、无机膜过滤器、保安过滤器、纸芯过滤器、自清洗过滤器、超滤器、无机吸附柱中的一种或几种的组合。

考虑到放射性废水中锶、铯(尤其是铯)最容易穿透离子交换床，利用无机吸附的选择性特点对易穿透离子交换床的放射性核素进行特定吸附，从而延长离子交换树脂的使用周期，进一步减少放射性废离子交换树脂的产生量。基于上述考虑，放射性废液中锶的放射性活度、铯的放射性活度、锶与铯的总放射性活度中任一者为10⁵Bq/L以上时，优选通过无机吸附柱102(如图5至图7所示)进行去除锶和/或铯的预处理，可以采用针对锶的无机吸附柱、针对铯的无机吸附柱或针对锶和铯的无机吸附柱。

放射性废水中除放射性核素和无机盐之外，还可能存在的油类、有机物、胶体、颗粒物等杂质，这些杂质大部分是非放射性的，但会对无机吸附剂、反渗透膜、离子交换树脂等产生影响，预处理去除这些杂质，能够延长无机吸附剂、反渗透膜、离子交换树脂的使用周期，减少无机吸附剂和离子交换树脂的更换，进一步减少放射性废离子交换树脂的产生量和放射性废无机吸附剂的产生量。活性炭因其独特的表面性能，对油类、有机物、胶体、颗粒物等杂质都有良好的吸附能力，因此可以采用活性炭过滤器101(如图5和图6所示)去除这些杂质，简化预处理工艺设备和流程。

有些放射性废水中杂质含量较多，对活性炭过滤器101负荷较大，采用活性炭过滤器101不能达到满意的杂质去除效果，请参照图6，预处理单元100可以采用油水分离器103、无机吸附柱102、纸芯过滤器106、自清洗过滤器107和超滤器108依次连接。其中，油水分离器103用于去除放射性废水中的油类杂质，降低油类杂质对后续工艺的影响；无机吸附柱102用于去除易穿透离子交换床的放射性核素，延长离子交换树脂的使用周期，减少放射性废离子交换树脂的产生量；可选地在油水分离器103与无机吸附柱102之间设置保安过滤器104，去除颗粒物，对无机吸附柱102起保护作用，防止颗粒物堵塞吸附柱；纸芯过滤器106用于去除放射性废水中的颗粒物，容纳了颗粒物的滤芯便于后续的处理处置；自清洗过滤器107利用滤网直接拦截放射性废水中的杂质，进一步去除悬浮物和颗粒物，自清洗过滤器107能够自动排污，提高智能化，使工艺更高效；超滤器108能够深度去除放射性废水中以胶体形态存在的杂质、蛋白质、微生物和大分子有机物。采用该预处理单元100，能够深度去除放射性废水中的杂质，使水质符合后续工艺的进水要求，大大减少杂质对分离处理工序、离子交换工序的影响，提高分离单元200、离子交换单元300的运行周期。在无机吸附柱102与纸芯过滤器106之间可以连接缓存水箱105，以缓存无机吸附处理后的放射性废水。

分离单元200还可以包括缓冲水箱201，以缓存来自预处理单元100的放射性废水。在缓冲水箱201与反渗透子单元210之间可以进一步连接保安过滤器202，用于保护后续工艺的反渗透设备。

该装置还包括适当的供水泵10、循环泵204和高压泵203，可以是本领域常用的各种泵，例如柱塞泵、离心泵等。

采用本发明实施例提供的放射性废水处理装置，能够实施上述放射性废水方法，以实现高的放射性废液净化水平，同时能够显著降低放射性废物的产生量，实现放射性废物的小量化。

下面借助实施例来举例说明本发明，但这些实施例绝不构成对本发明的限制。

以下实施例中Cs⁺、Sr²⁺、Co²⁺的浓度采用美国热电赛默飞ICAP Q型电感耦合等离子体-质谱ICP-MS仪进行测定，油类的浓度采用日本岛津OCT-1型总有机碳TOC分析仪进行表征。

“去污因子”按(进水的放射性活度)/(净化液的放射性活度)计算。

实施例1

本实施例所用放射性废水处理装置采用如图6所示的装置，反渗透设备213为三个反渗透膜组件串联，每个反渗透膜组件中设置有一支反渗透膜元件陶氏BW30-4040。装置采用的设备、元件、材料如下表所示：

本实施例处理的放射性废水为模拟放射性废水，其中含有Cs⁺2000μg/L，Co²⁺875μg/L，Sr²⁺1230μg/L，表面活性剂10mg/L。

放射性废水处理装置的设计处理量为1m³/h，离子交换床处理速率约为10BV/h。

上述模拟放射性废水先经过活性炭吸附床预处理，水中的表面活性剂浓度降低至0.98mg/L，放射性核素离子浓度不变，进一步经铯吸附床预处理，水中Cs⁺浓度降低至0.08μg/L，基本上完全去除了废水中的Cs⁺。

高压泵203操作压力为1.5MPa，反渗透回收率为60％，3m³/h浓水返回反渗透循环处理，0.67m³/h浓水进入离子交换床进行离子交换处理，离子交换净化液产水0.67m³/h，离子交换产水全部返回作为反渗透进水的一部分，反渗透的净化液产量达到1m³/h。

反渗透设备213对Cs⁺、Sr²⁺、Co²⁺的截留率分别为95％、98％和98％。在装置开始运行时，离子交换床对三种放射性核素离子Cs⁺、Sr²⁺、Co²⁺的去污因子较高，分别约为10³，离子交换产水中Cs⁺、Sr²⁺、Co²⁺浓度分别为0.71μg/L、1.30μg/L和1.80μg/L。离子交换产水与模拟放射性废水混合后作为反渗透进水，其中Cs⁺、Sr²⁺、Co²⁺浓度分别为299μg/L、525μg/L和739μg/L，反渗透的净化液，即装置产水中Cs⁺、Sr²⁺、Co²⁺的浓度分别为28.5μg/L、20.6μg/L和28.9μg/L，此时，装置对Cs⁺、Sr²⁺、Co²⁺的去污因子分别达到17、42、43。

随着装置运行时间增长，离子交换床对Cs⁺、Sr²⁺、Co²⁺的去污因子不断降低，在运行400h后，离子交换床对Cs⁺、Sr²⁺、Co²⁺的去污因子分别为1.8、2.1和2.0，离子交换产水中Cs⁺、Sr²⁺、Co²⁺的浓度分别为821μg/L、1252μg/L和1604μg/L，装置产水中Cs⁺、Sr²⁺、Co²⁺浓度分别为59.8μg/L、40.2μg/L和54.1μg/L，此时，装置对Cs⁺、Sr²⁺、Co²⁺的去污因子分别达到8、22、23。

如果不进行分离处理，经活性炭吸附床和铯吸附床预处理后直接采用离子交换床对上述模拟放射性废水进行净化处理，运行400h后，装置对Cs⁺、Sr²⁺、Co²⁺的总去污因子分别仅为2左右。可见，本发明采用分离处理将放射性废水进行浓缩后，对浓缩液进行离子交换处理，可以大幅度提高装置对放射性核素的去污因子，延长离子交换床使用寿命，大幅度降低放射性固体废物量。

如果放射性废水中污染指数SDI低于2，可以不设置活性炭吸附工序。

如果放射性废水中Cs⁺离子含量低于10⁵Bq/L，可以不设置铯吸附工序。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种放射性废液处理方法，其特征在于，所述方法包括：

将放射性废液进行分离处理，得到第一净化液和浓缩液，其中，所述分离处理采用纳滤工艺、反渗透工艺、连续电除盐工艺中的一种或两种以上的组合工艺；

将所述浓缩液进行离子交换处理，得到第二净化液；

其中，将所述第一净化液与所述第二净化液排放处理；或者，将所述第二净化液返回所述分离处理工序，将所述第一净化液排放处理；或者，将部分所述第二净化液返回所述分离处理工序，将所述第一净化液与其余部分所述第二净化液排放处理；

所述放射性废液的体积为所述浓缩液的体积的2倍以上，所述浓缩液中放射性核素的浓度为所述放射性废液中放射性核素的浓度的2倍以上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将放射性废液进行分离处理，得到第一净化液和浓缩液包括：将放射性废液经过一级或两级反渗透工艺处理。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每级所述反渗透工艺采用一段或两段以上的反渗透处理，当采用两段以上的反渗透处理时，上一段反渗透处理的中间浓缩液作为下一段反渗透处理的进水，从各段送出净化液汇合为所述反渗透工艺的净化液。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述两级反渗透工艺处理包括：

将放射性废液依次经过第一级反渗透工艺和第二级反渗透工艺处理，将所述第二级反渗透工艺送出的第二级反渗透浓缩液返回所述第一级反渗透工艺，从所述第一级反渗透工艺送出所述浓缩液。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将放射性废液经过一级或两级反渗透工艺处理之后，还包括：将所述一级或两级反渗透工艺处理得到的净化液经过一级或两级连续电除盐工艺处理。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述两级连续电除盐工艺处理包括：

将所述一级或两级反渗透工艺处理得到的净化液依次经过第一级连续电除盐工艺和第二级连续电除盐工艺处理，得到所述第一净化液；所述第一级连续电除盐工艺送出的第一级连续电除盐浓缩液和所述第二级连续电除盐工艺送出的第二级连续电除盐浓缩液返回所述一级或两级反渗透工艺。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述第一级连续电除盐工艺送出的中间净化液中加入活化剂，再送入所述第二级连续电除盐工艺。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述放射性废液进行所述分离处理之前，经过预处理，以去除油类、胶体、颗粒物、锶、铯中的一种以上，和/或，调节pH值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述放射性废液中，锶的放射性活度、铯的放射性活度、锶与铯的总放射性活度中任一者为105 Bq/L以上时，需要进行去除锶和/或铯的预处理。

10.一种放射性废液处理装置，其特征在于，该装置包括分离单元、离子交换单元和排水单元，所述分离单元包括纳滤子单元、反渗透子单元、连续电除盐子单元中的一种或两种以上的组合，其中，

所述分离单元的浓缩液出口与所述离子交换单元的进口相连；

所述分离单元的净化液出口连接至所述排水单元；

所述离子交换单元的净化液出口连接至所述排水单元和/或所述分离单元的进口；

进入所述分离单元的放射性废液的体积为所述分离单元的浓缩液出口浓缩液的体积的2倍以上，所述浓缩液中放射性核素的浓度为所述放射性废液中放射性核素的浓度的2倍以上。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述分离单元包括反渗透子单元，其中，所述反渗透子单元包括一级或两级反渗透设备。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述分离单元进一步包括连续电除盐子单元，所述反渗透子单元和所述连续电除盐子单元依次连接；其中，所述连续电除盐子单元包括一级或两级连续电除盐设备。

13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述反渗透设备采用一个反渗透膜组件或两个以上的反渗透膜组件串联，当采用两个以上的反渗透膜组件时，上一个反渗透膜组件的浓缩液出口与下一个反渗透膜组件的进口相连。

14.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述反渗透子单元包括一级反渗透设备，所述反渗透设备的浓缩液出口经管道分为两个支路，一个支路与所述反渗透设备的进口相连，另一个支路与所述离子交换单元的进口相连；或者，

所述反渗透子单元包括两级反渗透设备，其中第一级反渗透设备的浓缩液出口经管道分为两个支路，一个支路与第一级反渗透设备的进口相连，另一个支路与所述离子交换单元的进口相连。

15.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述反渗透子单元包括两级反渗透设备，其中，第一级反渗透设备的净化液出口与第二级反渗透设备的进口相连，第二级反渗透设备的浓缩液出口与所述第一级反渗透设备的进口相连，第一级反渗透设备的浓缩液出口与所述离子交换单元的进口相连。

16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述连续电除盐子单元包括两级连续电除盐设备，其中，所述反渗透子单元的净化液出口与第一级连续电除盐设备的进口相连，所述第一级连续电除盐设备的净化液出口与第二级连续电除盐设备的进口相连，所述第二级连续电除盐设备的净化液出口连接至所述排水单元，所述第一级连续电除盐设备的浓缩液出口和所述第二级连续电除盐设备的浓缩液出口分别与所述反渗透子单元的进口相连。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述第一级连续电除盐设备的净化液出口经中间水箱与所述第二级连续电除盐设备的进口相连，所述中间水箱与活化剂箱相连。

18.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述离子交换单元包括一级或两级以上的离子交换器。

19.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，该装置还包括预处理单元，所述预处理单元与所述分离单元的进口相连，用于去除放射性废液中的油类、胶体、颗粒物、锶、铯中的一种以上，和/或，调节pH值。

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