CN207883340U - 一种核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统，该系统主要包括用于废液的混凝处理的前置废液贮存模块、用于对经混凝处理后的废液进行吸附处理的与前置废液贮存模块连接的无机吸附模块、用于初步过滤经吸附处理后废液中的无机盐类和有机物的与无机吸附模块连接的一级反渗透模块、用于对一级反渗透模块的浓水进行除盐处理后送至无机吸附模块的分别与无机吸附模块和一级反渗透模块连接的反渗透浓水除盐模块和用于进一步过滤废液的无机盐类和有机物并排放废液的分别与无机吸附模块和一级反渗透模块连接的二级反渗透与排放模块。本实用新型系统将无机吸附、反渗透和离子交换除盐技术进行有效的组合，以达到核素零排放、无浓缩液产生的处理效果。

Description

一种核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统

技术领域

本实用新型涉及核电站放射性废液处理和放射性废液应急处理技术领域，具体涉及核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统。

背景技术

铅铋堆是由加速器、散裂靶和次临界快中子反应堆组成的先进堆型，可将长寿命高放射性核素嬗变成为短寿命核素或者稳定核素并减小体积，同时具备增殖核燃料的能力，也具备利用核裂变能发电的潜力。铅铋堆的整个一回路运行工况为常压，冷却剂介质为液态铅铋合金，因此废液产生量相对于传统的压水堆大幅度减少。目前压水堆核电站的放射性废液处理主要采用离子交换+蒸发的工艺，这种工艺存在放射性废树脂产量大，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，在核事故状态下废液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液的应急处理。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统，将无机吸附、反渗透和离子交换除盐技术进行有效的组合，以达到核素零排放、无浓缩液产生的处理效果，整套系统处理量小，采用模块化设计，操作简单。

为了实现本实用新型目的，本实用新型实施例提供一种核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统，该系统主要包括：

前置废液贮存模块，用于废液的暂存和混凝处理；

无机吸附模块，与所述前置废液贮存模块连接，用于对经混凝处理后的废液进行吸附处理；

一级反渗透模块，与所述无机吸附模块连接，用于初步过滤经吸附处理后废液中的无机盐类和有机物；

反渗透浓水除盐模块，分别与所述无机吸附模块和所述一级反渗透模块连接，用于对所述一级反渗透模块的浓水进行除盐处理后送至所述无机吸附模块；

二级反渗透与排放模块，分别与所述无机吸附模块和所述一级反渗透模块连接，用于进一步过滤废液的无机盐类和有机物，并排放废液。

在一较佳实施例中，所述前置废液贮存模块包括依次连接的化学加药箱、加药泵、废液暂存箱和输液泵，所述废液暂存箱用于所述废液的暂存，所述化学加药箱和加药泵用于注入混凝剂至所述废液暂存箱内，所述输液泵用于将废液与混凝剂进行混匀后送至所述无机吸附模块。

在一较佳实施例中，所述无机吸附模块包括依次连接的活性炭床、无机吸附柱、颗粒截留过滤器和中间水箱，所述活性炭床用于过滤废液中的胶体和颗粒物，所述无机吸附柱用于吸附核素，所述颗粒截留过滤器用于截留无机吸附柱的碎片颗粒物，所述中间水箱用于储存经吸附处理的废液。

在一较佳实施例中，所述无机吸附柱包括依次设置的第一无机吸附柱、第二无机吸附柱和第三无机吸附柱；所述第一无机吸附柱填充有钋吸附剂，用于吸附钋核素；所述第二无机吸附柱填充有铯吸附剂，用于吸附铯核素；所述第三无机吸附柱填充有锶钴吸附剂，用于吸附锶和钴核素。

在一较佳实施例中，所述一级反渗透模块包括依次连接的反渗透供料泵、保安过滤器、一级增压泵和一级反渗透膜，所述保安过滤器用于一级反渗透进水的过滤，所述一级增压泵用于将废液泵送至所述一级反渗透膜，一级反渗透膜用于初步过滤经吸附处理后废液中的无机盐类和有机物。

在一较佳实施例中，所述一级反渗透膜包括依次设置的第一反渗透膜、第二反渗透膜、第三反渗透膜和第四反渗透膜，第一反渗透膜的浓水作为第二反渗透膜的进水，第二反渗透膜的浓水作为第三反渗透膜的进水，第三反渗透膜的浓水作为第四反渗透膜的进水，第四反渗透膜的浓水排至反渗透浓水除盐模块，所述第一反渗透膜、第二反渗透膜、第三反渗透膜和第四反渗透膜的清水汇合后与所述二级反渗透与排放模块的二级增压泵进水端管道连接。

在一较佳实施例中，所述反渗透浓水除盐模块包括依次连接除盐器和树脂截留过滤器，所述除盐器包括依次连接的阳床、混床和选择性离子交换床，所述树脂截留过滤器的产水与所述中间水箱的管道连接。

在一较佳实施例中，二级反渗透与排放模块包括依次连接的二级增压泵、二级反渗透膜、产水箱和产水排放泵，所述二级增压泵用于将废液泵送至所述二级反渗透膜，所述二级反渗透膜的清水排入所述产水箱，所述产水排放泵用于将所述产水箱的产水进行排放。

在一较佳实施例中，所述二级反渗透膜包括第五反渗透膜、第六反渗透膜和第七反渗透膜，第五反渗透膜的浓水作为第六反渗透膜的进水，第六反渗透膜的浓水作为第七反渗透膜的进水，第七反渗透膜的浓水用于作为一级反渗透的进水。

在一较佳实施例中，所述中间水箱的废液经取样分析达到排放标准时，所述中间水箱的废液直接通过所述反渗透供料泵排放至所述产水箱。

与现有技术相比，实施本实用新型实施例的铅铋堆放射性废液净化系统具有以下有益效果：

该铅铋堆放射性废液净化系统针对铅铋堆正常运行以及预计运行瞬态工况的放射性废液，设置前置废液贮存模块对废液进行暂存、混凝和取样；设置无机吸附模块对胶体和颗粒物高效去除、对重点核素(钋、铯、钴、锶等)进行高效特定吸附；设置一级反渗透模块与二级反渗透可保证去除绝大部分无机盐类和有机物、微生物等，保证产水中放射性核素水平处于近零状态；设置反渗透浓水除盐模块可实现一级反渗透浓水中高浓度核素的去除；设置排放模块对净化后的废液进行取样分析和达标排放。无机吸附模块的填充材料可在事故工况下快速更换材料类型，保证对废液中关键核素的高效吸附和应急处理。整套系统采用组合工艺设计，去污因子高，可实现核素零排放和无浓缩液产生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例所述铅铋堆放射性废液净化系统结构示意图。

图中，废液暂存箱11、输液泵14、化学加药箱13、加药泵12、活性炭床21、第一无机吸附柱22、第二无机吸附柱23、第三无机吸附柱24、颗粒截留过滤器25、中间水箱26、反渗透供料泵31、保安过滤器32、一级增压泵33，第一反渗透膜34、第二反渗透膜35、第三反渗透膜36、第四反渗透膜37、阳床41、混床42、选择性离子交换床43、树脂截留过滤器44、二级增压泵51，第五反渗透膜52、第六反渗透膜53、第七反渗透膜54、产水箱55、产水排放泵56。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透切理解本实用新型实施方式。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施方式中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施方式结合附图来进行说明。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统，该系统主要包括：

前置废液贮存模块，用于废液的暂存和混凝处理；

无机吸附模块，与所述前置废液贮存模块连接，用于对经混凝处理后的废液进行吸附处理；

一级反渗透模块，与所述无机吸附模块连接，用于初步过滤经吸附处理后废液中的无机盐类和有机物；

反渗透浓水除盐模块，分别与所述无机吸附模块和所述一级反渗透模块连接，用于对所述一级反渗透模块的浓水进行除盐处理后送至所述无机吸附模块；

二级反渗透与排放模块，分别与所述无机吸附模块和所述一级反渗透模块连接，用于进一步过滤废液的无机盐类和有机物，并排放废液。

使用时，暂存在所述前置废液贮存模块经混凝处理后送至无机吸附模块进行吸附处理，后经一级反渗透模块、反渗透浓水除盐模块和二级反渗透与排放模块进行多层次过滤，最后排出合格的废液，实现核素零排放。本实用新型实施例系统采用组合工艺设计，采用两级过滤系统，将无机吸附、反渗透和离子交换除盐技术进行有效的组合，去污因子高；可在实现核素零排放的基础上，同时无浓缩液产生，有利于简化后端放射性固体废物系统的工艺设计整套系统处理量小，采用模块化设计，操作简单。

进一步地，在一较佳实施例中，所述前置废液贮存模块包括依次连接的化学加药箱13、加药泵12、废液暂存箱11和输液泵14，所述废液暂存箱11用于所述废液的暂存，所述化学加药箱13和加药泵12用于注入混凝剂至所述废液暂存箱11内，所述输液泵14与所述无机吸附模块连接，所述输液泵14用于将废液与混凝剂进行混匀后送至所述无机吸附模块。本实施例中放射性废液输送至所述废液暂存箱11进行暂存，所述加药泵12可将加药箱13中的混凝剂泵送至所述废液暂存箱11中，所述输液泵14可实现废液暂存箱11内液体与混凝剂的混匀，同时输液泵14可将混匀后的废液排至无机吸附模块进行净化处理。本实用新型实施例前置废液贮存模块可实现废液的暂存、混匀和取样分析，同时配置了化学加药箱13和加药泵12注入适量混凝剂，提升后续无机吸附模块活性炭床21的净化能力。

进一步地，在一较佳实施例中，所述无机吸附模块包括依次连接的活性炭床21、无机吸附柱、颗粒截留过滤器25和中间水箱26，所述活性炭床21用于过滤废液中的胶体和颗粒物，所述无机吸附柱用于吸附核素，所述颗粒截留过滤器25用于截留无机吸附柱的碎片颗粒物，所述中间水箱26用于储存经吸附处理的废液。本实施例中，颗粒截留过滤器25可截留前端吸附装置的碎片颗粒物等，其过滤精度优选为25μm。经过吸附处理的废液经排往中间水箱26，作为一级反渗透模块的进水。本实用新型实施例所述无机吸附模块由活性炭床21和无机吸附柱组成，可实现废液中颗粒物、胶体及特定核素(钋、铯、钴、锶等)的高效去除。

进一步地，在一较佳实施例中，所述无机吸附柱包括依次设置的第一无机吸附柱22、第二无机吸附柱23和第三无机吸附柱24；所述第一无机吸附柱22填充有钋吸附剂，用于吸附钋核素；所述第二无机吸附柱23填充有铯吸附剂，用于吸附铯核素；所述第三无机吸附柱24填充有锶钴吸附剂，用于吸附锶和钴核素。本实施例中设置第一无机吸附柱22、第二无机吸附柱23和第三无机吸附柱24分别填充钋吸附剂、铯吸附剂，锶钴吸附剂，所述无机吸附模块的填充材料可在事故工况下快速更换材料类型，保证对废液中关键核素的高效吸附和放射性废液应急处理，保证达到设计的去污因子。

进一步地，在一较佳实施例中，所述一级反渗透模块包括依次连接的反渗透供料泵31、保安过滤器32、一级增压泵33和一级反渗透膜，所述保安过滤器32用于一级反渗透进水的过滤，所述一级增压泵33用于将废液泵送至所述一级反渗透膜，一级反渗透膜用于初步过滤经吸附处理后废液中的无机盐类和有机物。本实施例中保安过滤器32的过滤精度优选为3μm，用于一级反渗透进水的过滤，以保护反渗透膜的使用。

进一步地，在一较佳实施例中，所述一级反渗透膜包括依次连接的第一反渗透膜34、第二反渗透膜35、第三反渗透膜36和第四反渗透膜37，第一反渗透膜34的浓水作为第二反渗透膜35的进水，第二反渗透膜35的浓水作为第三反渗透膜36的进水，第三反渗透膜36的浓水作为第四反渗透膜37的进水，第四反渗透膜37的浓水排至反渗透浓水除盐模块，所述第一反渗透膜34、第二反渗透膜35、第三反渗透膜36和第四反渗透膜37的清水汇合后与所述二级反渗透与排放模块的二级增压泵51进水端管道连接。本实施例中通过一级反渗透模块去除废液中的大部分无机盐类和有机物。

进一步地，在一较佳实施例中，所述反渗透浓水除盐模块包括依次连接除盐器和树脂截留过滤器44，所述除盐器包括依次连接的阳床41、混床42和选择性离子交换床43，所述树脂截留过滤器44的产水与所述中间水箱26的管道连接。所述反渗透浓水除盐模块可实现一级反渗透浓水中高浓度核素的去除，产水直接排往中间水箱26。本实施例中，所述树脂截留过滤器44的过滤精度优选为25μm。需要说明的是，阳床41、混床42和选择性离子交换床43均为本领域技术人员所熟知的除盐器，因此本实施例中不对其进行详细记述。

进一步地，在一较佳实施例中，二级反渗透与排放模块包括依次连接的二级增压泵51、二级反渗透膜、产水箱55和产水排放泵56，所述二级增压泵51用于将废液泵送至所述二级反渗透膜，所述二级反渗透膜的清水排入所述产水箱55，所述产水排放泵56用于将所述产水箱55的产水进行排放。需要说明的是，本实施例中所述产水箱55中的废水需要经取样检测合格后才能够通过排放泵进行外排，如果检测不合格，则排往中间水箱26进行再次处理。一级反渗透和二级反渗透的结合使用可保证去除绝大部分无机盐类和有机物、微生物等，保证产水符合排放标准。

进一步地，在一较佳实施例中，所述二级反渗透膜包括第五反渗透膜52、第六反渗透膜53和第七反渗透膜54，第五反渗透膜52、第六反渗透膜53和第七反渗透膜54依次连接，所述第五反渗透膜52的浓水作为第六反渗透膜53的进水，所述第六反渗透膜53的浓水作为第七反渗透膜54的进水，所述第七反渗透膜54的浓水用于作为一级反渗透的进水。第五反渗透膜52、第六反渗透膜53和第七反渗透膜54的清水汇合后直接排入产水箱55。

进一步地，在一较佳实施例中，所述中间水箱26的废液经取样分析达到排放标准时，所述中间水箱26的废液直接通过所述反渗透供料泵31排放至所述产水箱55。

为了验证本实用新型系统的优越性，在实践过程中，利用废液净化系统对模拟铅铋堆放射性废液进行处理，处理量为1.0t/h，经检测，无机吸附模块对钋、铯、锶和钴的去污因子分别大于100、30、50和200，一级反渗透和二级反渗透对钋、铯、锶和钴的去污因子分别大于500、3600、2200和1000，反渗透浓水除盐模块可将反渗透浓水的电导率降低2个数量级。本实用新型实施例的铅铋堆废液净化系统对钋、铯、锶和钴的去污因子大于10000，可实现液态流出物的放射性活度水平低于10Bq/L，远低于排放标准。

通过以上多个实施例的描述可知，本实用新型提供的核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统针对铅铋堆正常运行以及预计运行瞬态工况的放射性废液，设置前置废液贮存模块对废液进行暂存、混凝和取样；设置无机吸附模块对胶体和颗粒物高效去除、对重点核素(钋、铯、钴、锶等)进行高效特定吸附；设置一级反渗透模块与二级反渗透可保证去除绝大部分无机盐类和有机物、微生物等，保证产水中放射性核素水平处于近零状态；设置反渗透浓水除盐模块可实现一级反渗透浓水中高浓度核素的去除；设置排放模块对净化后的废液进行取样分析和达标排放。无机吸附模块的填充材料可在事故工况下快速更换材料类型，保证对废液中关键核素的高效吸附和应急处理。整套系统采用组合工艺设计，去污因子高，可实现核素零排放和无浓缩液产生。

本实用新型实施方式中系统中未展开的部分，可参考以上实施方式的系统的对应部分，在此不再详细展开。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统，其特征在于，该系统主要包括：

前置废液贮存模块，用于废液的暂存和混凝处理；

无机吸附模块，与所述前置废液贮存模块连接，用于对经混凝处理后的废液进行吸附处理；

一级反渗透模块，与所述无机吸附模块连接，用于初步过滤经吸附处理后废液中的无机盐类和有机物；

反渗透浓水除盐模块，分别与所述无机吸附模块和所述一级反渗透模块连接，用于对所述一级反渗透模块的浓水进行除盐处理后送至所述无机吸附模块；

二级反渗透与排放模块，分别与所述无机吸附模块和所述一级反渗透模块连接，用于进一步过滤废液的无机盐类和有机物，并排放废液。

2.如权利要求1所述的核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统，其特征在于，所述前置废液贮存模块包括依次连接的化学加药箱、加药泵、废液暂存箱和输液泵，所述废液暂存箱用于所述废液的暂存，所述化学加药箱和加药泵用于注入混凝剂至所述废液暂存箱内，所述输液泵用于将废液与混凝剂进行混匀后送至所述无机吸附模块。

3.如权利要求1所述的核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统，其特征在于，所述无机吸附模块包括依次连接的活性炭床、无机吸附柱、颗粒截留过滤器和中间水箱，所述活性炭床用于过滤废液中的胶体和颗粒物，所述无机吸附柱用于吸附核素，所述颗粒截留过滤器用于截留无机吸附柱的碎片颗粒物，所述中间水箱用于储存经吸附处理的废液。

4.如权利要求3所述的核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统，其特征在于，所述无机吸附柱包括依次设置的第一无机吸附柱、第二无机吸附柱和第三无机吸附柱；

所述第一无机吸附柱填充有钋吸附剂，用于吸附钋核素；

所述第二无机吸附柱填充有铯吸附剂，用于吸附铯核素；

所述第三无机吸附柱填充有锶钴吸附剂，用于吸附锶和钴核素。

5.如权利要求4所述的核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统，其特征在于，所述一级反渗透模块包括依次连接的反渗透供料泵、保安过滤器、一级增压泵和一级反渗透膜，所述保安过滤器用于一级反渗透进水的过滤，所述一级增压泵用于将废液泵送至所述一级反渗透膜，一级反渗透膜用于初步过滤经吸附处理后废液中的无机盐类和有机物。

6.如权利要求5所述的核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统，其特征在于，所述一级反渗透膜包括依次设置的第一反渗透膜、第二反渗透膜、第三反渗透膜和第四反渗透膜，第一反渗透膜的浓水作为第二反渗透膜的进水，第二反渗透膜的浓水作为第三反渗透膜的进水，第三反渗透膜的浓水作为第四反渗透膜的进水，第四反渗透膜的浓水排至反渗透浓水除盐模块，所述第一反渗透膜、第二反渗透膜、第三反渗透膜和第四反渗透膜的清水汇合后与所述二级反渗透与排放模块的二级增压泵进水端管道连接。

7.如权利要求6所述的核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统，其特征在于，所述反渗透浓水除盐模块包括依次连接除盐器和树脂截留过滤器，所述除盐器包括依次连接的阳床、混床和选择性离子交换床，所述树脂截留过滤器的产水与所述中间水箱的管道连接。

8.如权利要求7所述的核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统，其特征在于，二级反渗透与排放模块包括依次连接的二级增压泵、二级反渗透膜、产水箱和产水排放泵，所述二级增压泵用于将废液泵送至所述二级反渗透膜，所述二级反渗透膜的清水排入所述产水箱，所述产水排放泵用于将所述产水箱的产水进行排放。

9.如权利要求8所述的核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统，其特征在于，所述二级反渗透膜包括第五反渗透膜、第六反渗透膜和第七反渗透膜，第五反渗透膜的浓水作为第六反渗透膜的进水，第六反渗透膜的浓水作为第七反渗透膜的进水，第七反渗透膜的浓水用于作为一级反渗透的进水。

10.如权利要求9所述的放射性废液净化系统，其特征在于：所述中间水箱的废液经取样分析达到排放标准时，所述中间水箱的废液直接通过所述反渗透供料泵排放至所述产水箱。