CN111681797B - 一种小型核设施退役现场放射性废水处理方法 - Google Patents

一种小型核设施退役现场放射性废水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小型核设施退役现场放射性废水处理方法。所述方法包括絮凝沉淀、两级蒸发冷凝、冷凝水净化、固体废物处理等步骤。本发明所提供的方法可以安全、高效地处理小型核设施退役现场的放射性废水，且产生的二次放射性废物较少、易于处置。

Description

一种小型核设施退役现场放射性废水处理方法
技术领域
本发明涉及放射性三废治理领域中的放射性废水处理领域，具体涉及一种小型核设施退役现场放射性废水处理方法。
背景技术
将核燃料的生产、核电厂的运行、同位素的生产和使用以及核设施退役等过程都会产生着大量的放射性废水，不同核设施以及不同运行阶段产生的放射性废水性质差别很大，需采用不同工艺与装置进行处理。本发明主要针对小型核设施(小型核设施是指放射性实验室、微型反应堆等小面积核设施)退役过程中产生的放射性废水，此类废水具有以下特点：
1)放射性废水产量较小。日产生量一般小于50L。
2)来源复杂，源项复杂。根据经验，小型核设施退役放射性废水来源于复杂，包括设施内残留容器中的少许残存不明液体、现场去污产生的废水、人员洗手产生的废水等。常含有不止一种放射性核素。液体内常含有少量有机废液，如酒精、机油、表面活性剂等。
3)杂质含量高，固含量高。小型核设施退役产生的废水中常含有少量锈渣、石子、砂砾、污泥，甚至有树枝树叶等杂质。
小型核设施退役现场具有其自身特点：
1)一般不具备废液处理能力，但具有一定的固体废物收储能力。
2)现场空间有限，不适于大型设备展开。
3)对于少量废水的处理，节能要求可适当放宽。
针对小型核设施退役现场的特点及退役过程中产生的放射性废水的水质特点，需要开发一种适合小型核设施退役现场的放射性废水处理方法，以安全、高效地处理退役现场的放射性废水，并尽量减少处理过程中产生的二次放射性废物。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种小型核设施退役现场放射性废水处理方法，该方法可以安全、高效地处理退役现场的放射性废水，且产生的二次放射性废物较少、易于处置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种小型核设施退役现场放射性废水处理方法，所述方法包括以下步骤：
步骤(1)、将小型核设施退役产生的放射性废水被排入化学絮凝沉淀槽，在槽中首先加入一定量的化学絮凝剂，而后加入一定量的助凝剂，最后加入消泡剂，经搅拌后静置，等待废液中产生絮凝物，与杂质一同沉淀至沉淀槽底部；
步骤(2)、打开沉淀槽控制阀，使沉淀槽中的上层清液经控制阀输送至初级蒸发容器，待初级蒸发容器中液体量达容器容积一半以上时，打开该初级蒸发容器上方的远红外加热装置，调节远红外加热装置与初级蒸发容器之间的距离以及远红外加热装置的温度对容器内液体进行蒸发；初级蒸发形成的浓水回流至沉淀槽，产生的水蒸气经由出口处丝网除雾器过滤后，到达配套的初级冷凝器内，经冷凝成为液体，流入次级蒸发容器；
步骤(3)、次级蒸发容器内液体超过容器容积一半后，开启其上方的远红外加热装置，调节远红外加热装置与次级蒸发容器之间的距离以及远红外加热装置的温度，开始次级蒸发，次级蒸发形成的浓水回流至初级蒸发容器，产生的蒸汽经次级冷凝器冷凝后到达离子交换柱；
步骤(4)、次级冷凝水经离子交换柱净化，离子交换柱内装载小颗粒银沸石和离子交换树脂，净化后的水贮存在净水罐中，经定期取样检测合格后排放；
步骤(5)、化学絮凝沉淀槽产生的污泥以及杂质沉淀达到一定数量后，排至废物干燥容器，在该容器内进行微波干燥，微波均匀的作用于污泥内的水分，使其成为水蒸气，水蒸气汇入初级蒸发容器的蒸汽通道，形成的干燥放射性废物定期排入废物桶。
进一步地，步骤(1)中的絮凝剂为硫酸铝钾、铝酸钠、硫酸铁、氯化铁中的一种或多种。
进一步地，步骤(1)中的助凝剂为活性二氧化硅、黏土、聚合电解质中的一种或多种。
进一步地，步骤(1)中的消泡剂为单酰胺或月桂酸。
进一步地，步骤(4)中离子交换柱内失效的沸石和离子交换树脂通过排放阀排至废物干燥容器，进行微波干燥后排入废物桶。
进一步地，步骤(2)中远红外加热装置与次级蒸发容器之间的距离为5-10mm，远红外加热装置的温度为120-140℃。
进一步地，步骤(2)中远红外加热装置与次级蒸发容器之间的距离为5-10mm，远红外加热装置的温度为120-140℃。
本发明的有益效果在于：
1)本发明特别适合处理固含量及杂质含量高的放射性废水；在放射性废水联合处理工艺中结束后，将废物干燥工艺结合进来，以实现废水处理流程产生的湿废物的干燥处理；
2)废液处理全流程不产生二次液体废物，产生的废物均为干燥固态废物；
3)采用容器外远红外加热方式，对废液实现加热，同时确保加热装置不被放射性废液或蒸汽污染，减少二次废物；
4)采用容器外微波加热方式，对湿废物实现加热及干燥，同时确保加热装置不被放射性废液或蒸汽污染，减少二次废物。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中放射性废水处理流程示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
如图1所示，小型核设施退役产生的放射性废水的处理采用间歇性操作。
第一阶段：小型核设施退役产生的放射性废水被排入化学絮凝沉淀槽，在槽中首先加入硫酸铝钾4wt％、氯化铁3wt％，，而后加入活性二氧化硅2wt％、聚合电解质2wt％，最后加入单酰胺0.5wt％作消泡剂。经搅拌后静置，等待废液中产生絮凝物，与杂质一同沉淀至沉淀槽底部，清液在上层。
第二阶段：打开清液排放阀，使絮凝槽中的上层清液经定量清液排放阀输送至初级蒸发容器，待容器中液体量达容器容积一半以上时，调节阀门流速为1.2-1.5L/h，打开初级蒸发容器上方的远红外加热装置，调节远红外加热板与玻璃容器距离为5-10mm，调节远红外加热板温度为120-140℃，对容器内液体进行蒸发，初级蒸发形成的浓水回流至沉淀槽，产生的水蒸气经由出口处丝网除雾器过滤后，到达配套初级分体式冷凝器内，经冷凝成为液体，流入次级蒸发容器。待次级蒸发容器内液体超过容器容积一半后，开启其上方的远红外加热装置，调节远红外加热板与玻璃容器距离为10-15mm，调节远红外加热板温度为120-140℃，开始次级蒸发，次级蒸发形成的浓水回流至初级蒸发容器，产生的蒸汽经次级分体式冷凝器冷凝后到达离子交换柱。
第三阶段：次级冷凝水经离子交换柱净化，离子交换柱内装载小颗粒银沸石和阳离子交换树脂，净化后的水贮存在净水罐中，经定期取样检测合格后排放。
第四阶段：化学絮凝沉淀槽产生的污泥以及杂质沉淀达到一定数量后，排至废物干燥容器，在该容器内进行微波干燥，微波均匀的作用于污泥内的水分，使其成为水蒸气，水蒸气汇入初级蒸发容器的蒸汽通道。形成的干燥放射性废物可定期排入废物桶。同样，离子交换柱内失效的沸石和离子交换树脂可通过失效物料排放阀排至废物干燥容器，进行微波干燥后排入废物桶。经此阶段，对放射性废水的处理完毕，全程未产生浓缩的二次放射性废液，极大提高了浓缩比。
某放射性实验室退役工程中，在现场应用了本发明所述的小型核设施退役现场废水处理方法，对40天退役工程内产生的约500L废水进行处理，经取样测量，初始废液放射性活度为4.7×105Bq/L，其中固含量体积约10％，主要固体杂质为泥土、砂砾以及部分混入废水中的污泥带来的固体物质，废水含盐量水平不高。处理过程控中，调整远红外加热板与玻璃蒸发容器的距离为10mm，废液蒸发速率约为1.3L/h，离子交换柱填充合成沸石，沉淀物以及失效沸石的干燥分批进行，微波发生器全功率工作。经处理后，共产生干燥放射性粉末约90kg，产生失效约10kg，总体浓缩比(以质量计)约为5，考虑到废液本身固含量高，该浓缩比尚可接受。处理后产生净水约400L，经取样检测，净水放射性活度均低于10Bq/L，满足国家排放标准。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种小型核设施退役现场放射性废水处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤（1）、将小型核设施退役产生的放射性废水被排入化学絮凝沉淀槽，在槽中首先加入一定量的化学絮凝剂，而后加入一定量的助凝剂，最后加入消泡剂，经搅拌后静置，等待废液中产生絮凝物，与杂质一同沉淀至沉淀槽底部；
步骤（2）、打开沉淀槽控制阀，使沉淀槽中的上层清液经控制阀输送至初级蒸发容器，待初级蒸发容器中液体量达容器容积一半以上时，打开该初级蒸发容器上方的远红外加热装置，调节远红外加热装置与初级蒸发容器之间的距离以及远红外加热装置的温度对容器内液体进行蒸发；初级蒸发形成的浓水回流至沉淀槽，产生的水蒸气经由出口处丝网除雾器过滤后，到达配套的初级冷凝器内，经冷凝成为液体，流入次级蒸发容器；
步骤（3）、次级蒸发容器内液体超过容器容积一半后，开启其上方的远红外加热装置，调节远红外加热装置与次级蒸发容器之间的距离以及远红外加热装置的温度，开始次级蒸发，次级蒸发形成的浓水回流至初级蒸发容器，产生的蒸汽经次级冷凝器冷凝后到达离子交换柱；
步骤（4）、次级冷凝水经离子交换柱净化，离子交换柱内装载小颗粒银沸石和离子交换树脂，净化后的水贮存在净水罐中，经定期取样检测合格后排放；离子交换柱内失效的沸石和离子交换树脂通过排放阀排至废物干燥容器，进行微波干燥后排入废物桶；
步骤（5）、化学絮凝沉淀槽产生的污泥以及杂质沉淀达到一定数量后，排至废物干燥容器，在该容器内进行微波干燥，微波均匀的作用于污泥内的水分，使其成为水蒸气，水蒸气汇入初级蒸发容器的蒸汽通道，形成的干燥放射性废物定期排入废物桶。
2.一种如权利要求1所述的小型核设施退役现场放射性废水处理方法，其特征在于，步骤（1）中的絮凝剂为硫酸铝钾、铝酸钠、硫酸铁、氯化铁中的一种或多种。
3.一种如权利要求1所述的小型核设施退役现场放射性废水处理方法，其特征在于，步骤（1）中的助凝剂为活性二氧化硅、黏土、聚合电解质中的一种或多种。
4.一种如权利要求1所述的小型核设施退役现场放射性废水处理方法，其特征在于，步骤（1）中的消泡剂为单酰胺或月桂酸。
5.一种如权利要求1所述的小型核设施退役现场放射性废水处理方法，其特征在于，步骤（2）中远红外加热装置与次级蒸发容器之间的距离为5-10mm，远红外加热装置的温度为120-140℃。
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