CN210039657U - 一种放射性液态有机污物无机化处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种放射性液态有机污物无机化处理系统，包括进料单元、反应单元、冷却单元、尾气单元和核素净化循环单元，冷却单元包括第一冷却装置，第一冷却装置包括第一冷却器、背压阀、第一气水分离器和第一废液箱，待处理液体经进料单元输送至反应单元进行超临界水氧化反应，然后依次输送至第一冷却器、背压阀和第一气水分离器，经第一气水分离器处理后的气体和无机废液分别经尾气单元处理后排放和排入第一废液箱，第一废液箱中的废液经核素净化循环单元进行放射性核素净化处理后排出。本申请的处理系统可彻底破坏放射性有机物的结构，反应过程中没有二次污染，且对废液进行放射性核素净化处理，使排出的液体更加安全，对环境更加友好。

Description

一种放射性液态有机污物无机化处理系统

技术领域

本发明涉及放射性有机废液的处理技术领域，更具体的涉及一种放射性液态有机污物无机化处理系统。

背景技术

放射性有机废液含有多种有机物，如烷基多苷(APG)、乙二胺四乙酸根(EDTA)、黄原胶、草酸、柠檬酸等。由于放射性有机废液中有机物的存在，不仅要考虑其放射性，还要考虑其化学毒性。需要对其进行处理才能排放或回收利用。如，专利文献CN105913893A公开采用电化学降解技术处理放射性有机废液，阴极材料采用Pt，阳极材料采用修饰改性后的复合电极，但电极材料的价格偏高，且阳极复合材料的制作工艺比较复杂，同时电化学降解技术应用过程中存在电流效率低，耗电量大的缺点。因此，随着科技的发展，超临界水氧化技术应运而生，如中国专利CN201610393U记载了采用超临界水氧化技术对有机废水处理，然而该系统具有占地面积较大和设计复杂的不足，尤其是缺少对应的辐射屏蔽措施，不能处理放射性液态有机污物。中国专利CN106847358A公开了将超临界水氧化技术应用于放射性有机废液的处理中，利用手套箱进行辐射屏蔽，处理量比较小，尤其是在超临界状态下，无机盐会析出，并附着在反应器内壁上，影响反应器的传热且加剧设备的腐蚀，伴随长时间的运行，析出的无机盐会堵塞管路，导致装置无法正常运行。

因此，有必要提供一种放射性液态有机污物无机化处理系统来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种放射性液态有机污物无机化处理系统，可大量处理放射性液态有机污物，同时可对废液进行放射性核素净化处理，使排出的液体更加安全，对环境更友好。

为实现上述目的，本发明提供了一种放射性液态有机污物无机化处理系统，包括进料单元、反应单元、冷却单元、尾气单元和核素净化循环单元，所述进料单元为整个处理系统提供物料，所述冷却单元包括第一冷却装置，所述第一冷却装置包括第一冷却器、背压阀、第一气水分离器和第一废液箱，待处理液体经所述进料单元输送至所述反应单元，经所述反应单元进行超临界水氧化反应，经所述反应单元处理后输送至所述第一冷却器进行降温处理，经所述第一冷却器处理后输送至所述背压阀，经所述背压阀进行降压处理输送至所述第一气水分离器，经所述第一气水分离器处理后的气体经所述尾气单元处理后排放，经所述第一气水分离器处理后的无机废液排入所述第一废液箱，所述第一废液箱中的废液经所述核素净化循环单元进行放射性核素净化处理后排出。

与现有技术相比，本申请的放射性液态有机污物无机化处理系统，在反应单元中进行超临界水氧化反应，可彻底破坏放射性有机物的结构，将放射性有机物氧化分解为无机盐、二氧化碳和水，反应过程中没有二次污染。尤其重要的是，采用核素净化循环单元进行放射性核素净化处理后排出，使排出的液体更加安全，还利用尾气单元处理系统中的气体，对环境更加友好。

较佳的，所述反应单元包括加热装置和与所述加热装置相连的均相反应装置，待处理液体经所述进料单元输送至所述加热装置，经所述加热装置升温处理后输送至所述均相反应装置。

较佳的，所述进料单元包括第一进料装置和第二进料装置，所述第一进料装置包括辐射屏蔽储油罐、核级过滤器和核级高压柱塞泵，待处理液体依次经所述辐射屏蔽储油罐、所述核级过滤器和所述核级高压柱塞泵后输送至所述加热装置；所述第二进料装置包括氧气瓶和高压气泵，所述高压气泵将所述氧气瓶中的氧气注入所述均相反应装置中。

较佳的，所述加热装置为热交换器，待处理液体经所述热交换器的管路输送至所述均相反应装置，经所述均相反应装置处理后经所述热交换器的壳路输送至所述第一冷却器。

较佳的，所述热交换器包括第一热交换器和第二热交换器，待处理液体依次经所述第一热交换器的管路和所述第二热交换器的管路输送至所述均相反应装置，经所述均相反应装置处理后依次经所述第二热交换器的壳路和所述第一热交换器的壳路输送至所述第一冷却器。

较佳的，所述第一进料装置还包括与所述辐射屏蔽储油罐相连接的加药计量泵及与所述加药计量泵相连接的加药箱。

较佳的，所述核素净化循环单元包括与所述第一废液箱相连的循环泵和与所述循环泵相连的无机吸附床，所述第一废液箱中的废液经所述循环泵输送至所述无机吸附床，经所述无机吸附床进行放射性核素净化处理后排出。

较佳的，所述无机吸附床与所述进料单元连通。

较佳的，所述无机吸附床包括至少两个串联的第一无机吸附床和第二无机吸附床。

较佳的，所述冷却单元包括第二冷却装置，所述第二冷却装置包括第二冷却器、第二气水分离器和第二废液箱，所述反应单元的底部设置有排盐口，盐水经所述排盐口流入所述第二冷却器，经所述第二冷却器进行降温处理后输送至所述第二气水分离器，经所述第二气水分离器处理后的气体经所述尾气单元处理后排放，经所述第二气水分离器处理后的无机废液排入所述第二废液箱。

附图说明

图1为本申请放射性液态有机污物无机化处理系统的结构示意图。

元件标号说明

100放射性液态有机污物无机化处理系统，10进料单元，11第一进料装置，111辐射屏蔽储油罐，112核级过滤器，113核级高压柱塞泵，114加药计量泵，115加药箱，13第二进料装置，131氧气瓶，133高压气泵，30反应单元，31加热装置，31’热交换器，311第一热交换器，313第二热交换器，33均相反应装置，50冷却单元，51第一冷却装置，511第一冷却器，512背压阀，513第一气水分离器，514第一废液箱，53第二冷却装置，531第二冷却器，532第二气水分离器，533第二废液箱，70尾气单元，90核素净化循环单元，91循环泵，93无机吸附床，931第一无机吸附床，933第二无机吸附床。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

请参考图1，本申请的放射性液态有机污物无机化处理系统100，包括进料单元10、反应单元30、冷却单元50、尾气单元70和核素净化循环单元90，进料单元10为整个处理系统提供物料，冷却单元50包括第一冷却装置51，第一冷却装置51包括第一冷却器511、背压阀512、第一气水分离器513和第一废液箱514，待处理液体经进料单元10输送至反应单元30，于反应单元30内进行超临界水氧化反应，经反应单元30处理后输送至第一冷却器511进行降温处理，经第一冷却器511处理后输送至背压阀512，经背压阀512进行降压处理输送至第一气水分离器513，经第一气水分离器513处理后的气体经尾气单元70处理后排放，尾气单元70可采用空气过滤器或过滤气体的其它装置，经第一气水分离器513处理后的无机废液排入第一废液箱514，第一废液箱514中的废液经核素净化循环单元90进行放射性核素净化处理后排出。

请继续参考图1，反应单元30包括加热装置31和与加热装置31相连的均相反应装置33，待处理液体经进料单元10输送至加热装置31，经加热装置31升温处理后输送至均相反应装置33。通过加热装置31对放射性液态有机污物进行加热，确保放射性液态有机污物进入均相反应装置33前达到温度要求，具体加热温度可根据实际需要设定，在此不做限定。均相反应装置33用于进行超临界水氧化反应。

请继续参考图1，进料单元10包括第一进料装置11和第二进料装置13，第一进料装置11包括辐射屏蔽储油罐111、核级过滤器112和核级高压柱塞泵113，待处理液体依次经辐射屏蔽储油罐111、核级过滤器112和核级高压柱塞泵113后输送至加热装置31；第二进料装置13包括氧气瓶131和高压气泵133，高压气泵133将氧气瓶131中的氧气注入均相反应装置33中。也就是说第一进料装置11可将进行超临界水氧化反应的液体料进行投放，第二进料装置13可将进行超临界水氧化反应的气体料进行投放。具体地，可在辐射屏蔽储油罐111中加水和表面活性剂等物料对放射性液态有机污物进行稀释。进一步，第一进料装置11还包括与辐射屏蔽储油罐111相连接的加药计量泵114及与加药计量泵114相连接的加药箱115。表面活性剂等物料通过加药箱115和加药计量泵114注入辐射屏蔽储油罐111中。还可在辐射屏蔽储油罐111中设有搅拌桨(图未示)，确保放射性液态有机污物在辐射屏蔽储油罐111中充分混匀。稀释混匀后的放射性液态有机污物经过核级过滤器112过滤后流入核级高压柱塞泵113，用以去除放射性液态有机污物中的固体颗粒，保护核级高压柱塞泵113，同时也避免固体颗粒堵塞管道。第二进料装置13中，氧气瓶131内的氧气可为超临界水氧化反应提供充足的氧化剂，确保超临界水氧化反应的进行。此外，均相反应装置33内可设有加热器(图未示)，加热器能够对放射性液态有机污物进行加热，进一步使放射性液态有机污物和氧气在均相反应装置33内达到超临界水氧化反应的反应条件，进行超临界水氧化反应。

请继续参考图1，加热装置31为热交换器31’，待处理液体经热交换器31’的管路输送至均相反应装置33，经均相反应装置33处理后经热交换器31’的壳路输送至第一冷却器511。通过热交换器31’可实现放射性液态有机污物与反应后流体之间的热量交换，提高热量利用率，减少能耗。进一步，热交换器31’包括第一热交换器311和第二热交换器313，待处理液体依次经第一热交换器311的管路和第二热交换器313的管路输送至均相反应装置33，经均相反应装置33处理后依次经第二热交换器313的壳路和第一热交换器311的的壳路输送至第一冷却器511。当系统运行初期，通过第一热交换器311和第二热交换器313上的加热器对放射性液态有机污物进行加热，确保放射性液态有机污物进入均相反应装置33前达到温度要求；当于均相反应装置33中进行超临界水氧化反应后，反应后的高温流体逐一进入第二热交换器313的壳路和第一热交换器311的壳路，与第二热交换器313的管路和第一热交换器311的管路中的放射性液态有机污物进行热交换，当系统稳定运行后可逐步关闭热交换器31’上的加热器，通过超临界水氧化反应放出的热量对初始有机废液进行预热，提高热量利用率，减少能耗。

请继续参考图1，核素净化循环单元90包括与第一废液箱514相连的循环泵91和与循环泵91相连的无机吸附床93，第一废液箱514中的废液经循环泵91输送至无机吸附床93，经无机吸附床93进行放射性核素净化处理后排出。通过核素净化循环单元90对废液的处理，提高净化能力。其中，通过无机吸附床93能降低放射性低盐无机废液的放射性活度。进一步，无机吸附床93包括至少两个串联的第一无机吸附床931和第二无机吸附床933。借助无机吸附床93的作用，可更有效地降低放射性低盐无机废液的放射性活度。无机吸附床93的设置还可串联设置更多数量的无机吸附床93。更进一步，无机吸附床93与进料单元10连通。也就是说净化后的低盐无机废液可再次进入进料单元10，然后进入系统得到处理，作为放射性液态有机污物的稀释液体复用，大大减少了处理过程中放射性无机废液的产生量。在本实施例中，第一无机吸附床931和第二无机吸附床933串联设置在系统中，第二无机吸附床933的出口与辐射屏蔽储油罐111相连，第二无机吸附床933的排出液可进入辐射屏蔽储油罐111复用。

请继续参考图1，冷却单元50包括第二冷却装置53，第二冷却装置53包括第二冷却器531、第二气水分离器532和第二废液箱533，反应单元30的底部设置有排盐口(图未示)，盐水经排盐口流入第二冷却器531，经第二冷却器531进行降温处理后输送至第二气水分离器532，经第二气水分离器532处理后的气体经尾气单元70处理后排放，经第二气水分离器532处理后的无机废液排入第二废液箱533。也就是说，在加热装置31和均相反应装置33的底部设置有排盐口。本实施例中，在第一热交换器311和第二热交换器313及均相反应装置33的底部设置有排盐口。由于放射性液态有机污物在反应后会产生盐，如不排除则会导致设备腐蚀和堵塞管道。而本申请可解决该技术问题，当系统内部的电导率较高或高温流体电导率偏大时，打开第一热交换器311和第二热交换器313及均相反应装置33的底部的排盐口，将盐排出，然后进入到第二冷却器531，经第二冷却器531降温后进入第二气水分离器532，第二气水分离器532处理后的气体经尾气单元70处理后通过暖通排放，第二气水分离器532处理后的无机废液排入第二废液箱533暂存。

为了进一步说明本申请的放射性液态有机污物无机化处理系统100对废液的处理能力，对以下条件的废液进行处理：

处理量为20L/h～30L/h，占地面积10m²，进水COD为15000～20000mg/L、放射性核素活度浓度(除氚、¹⁴C外)为4500～30000Bq/L。

采用本申请的放射性液态有机污物无机化处理系统100处理之后，出水COD低于50mg/L、放射性活度浓度(除氚、¹⁴C外)降低至10Bq/L以下，可满足排放标准。

下面结合图1详细阐述本申请放射性液态有机污物无机化处理系统100的工作原理：

将一定比例的待处理液体(放射性液态有机污物)输送至辐射屏蔽储油罐111中，通过加药箱115和加药计量泵114于辐射屏蔽储油罐111中加入水和表面活性剂对放射性液态有机污物进行稀释，并通过辐射屏蔽储油罐111中的搅拌桨搅拌均匀。然后通过核级过滤器112进行过滤，利用核级高压柱塞泵113将其输送至第一热交换器311的管路和第二热交换器313的管路，预热之后进入均相反应装置33，高压气泵133将氧气瓶131中的氧气注入均相反应装置33，可根据需要调节均相反应装置33中的加热器给反应进行加温，使放射性液态有机污物和氧气在均相反应装置33内达到超临界水氧化反应的反应条件，进行超临界水氧化反应。

反应之后的高温流体通过第二热交换器313的壳路和第一热交换器311的壳路进行热交换，然后流入第一冷却器511进行降温，经第一冷却器511处理后输送至背压阀512，经背压阀512进行降压处理后流入第一气水分离器513，经第一气水分离器513处理后的气体经尾气单元70处理后通过暖通排放，第一气水分离器513处理后的无机废液排入第一废液箱514，第一废液箱514中的废液经循环泵91后依次输送至第一无机吸附床931和第二无机吸附床933进行吸附处理，达标之后排放。同时还可以将其从第二无机吸附床933输送至辐射屏蔽储油罐111，作为放射性液态有机污物的稀释液体复用。

在整个系统的工作过程中，当系统内部的电导率较高或高温流体电导率偏大时，打开第一热交换器311、第二热交换器313和均相反应装置33底部的排盐口，盐水从排盐口排出后流入第二冷却器531，经第二冷却器531进行降温处理后输送至第二气水分离器532，经第二气水分离器532处理后的气体经尾气单元70处理后通过暖通排放，经第二气水分离器532处理后的无机废液排入第二废液箱533暂存。

与现有技术相比，本申请的放射性液态有机污物无机化处理系统100，在反应单元30中进行超临界水氧化反应，可彻底破坏放射性有机物的结构，将放射性有机物氧化分解为无机盐、二氧化碳和水，反应过程中没有二次污染。尤其重要的是，采用核素净化循环单元90进行放射性核素净化处理后排出，使排出的液体更加安全，还利用尾气单元70处理系统中的气体，对环境更加友好。

应当指出，以上具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求限定的范围。

Claims (10)

1.一种放射性液态有机污物无机化处理系统，其特征在于，包括进料单元、反应单元、冷却单元、尾气单元和核素净化循环单元，所述进料单元为整个处理系统提供物料，所述冷却单元包括第一冷却装置，所述第一冷却装置包括第一冷却器、背压阀、第一气水分离器和第一废液箱，待处理液体经所述进料单元输送至所述反应单元进行超临界水氧化反应，经所述反应单元处理后输送至所述第一冷却器进行降温处理，经所述第一冷却器处理后输送至所述背压阀，经所述背压阀进行降压处理输送至所述第一气水分离器，经所述第一气水分离器处理后的气体经所述尾气单元处理后排放，经所述第一气水分离器处理后的无机废液排入所述第一废液箱，所述第一废液箱中的废液经所述核素净化循环单元进行放射性核素净化处理后排出。

2.根据权利要求1所述的放射性液态有机污物无机化处理系统，其特征在于，所述反应单元包括加热装置和与所述加热装置相连的均相反应装置，待处理液体经所述进料单元输送至所述加热装置，经所述加热装置升温处理后输送至所述均相反应装置。

3.根据权利要求2所述的放射性液态有机污物无机化处理系统，其特征在于，所述进料单元包括第一进料装置和第二进料装置，所述第一进料装置包括辐射屏蔽储油罐、核级过滤器和核级高压柱塞泵，待处理液体依次经所述辐射屏蔽储油罐、所述核级过滤器和所述核级高压柱塞泵后输送至所述加热装置；所述第二进料装置包括氧气瓶和高压气泵，所述高压气泵将所述氧气瓶中的氧气注入所述均相反应装置中。

4.根据权利要求2所述的放射性液态有机污物无机化处理系统，其特征在于，所述加热装置为热交换器，待处理液体经所述热交换器的管路输送至所述均相反应装置，经所述均相反应装置处理后经所述热交换器的壳路输送至所述第一冷却器。

5.根据权利要求4所述的放射性液态有机污物无机化处理系统，其特征在于，所述热交换器包括第一热交换器和第二热交换器，待处理液体依次经所述第一热交换器的管路和所述第二热交换器的管路输送至所述均相反应装置，经所述均相反应装置处理后依次经所述第二热交换器的壳路和所述第一热交换器的壳路输送至所述第一冷却器。

6.根据权利要求3所述的放射性液态有机污物无机化处理系统，其特征在于，所述第一进料装置还包括与所述辐射屏蔽储油罐相连接的加药计量泵及与所述加药计量泵相连接的加药箱。

7.根据权利要求1所述的放射性液态有机污物无机化处理系统，其特征在于，所述核素净化循环单元包括与所述第一废液箱相连的循环泵和与所述循环泵相连的无机吸附床，所述第一废液箱中的废液经所述循环泵输送至所述无机吸附床，经所述无机吸附床进行放射性核素净化处理后排出。

8.根据权利要求7所述的放射性液态有机污物无机化处理系统，其特征在于，所述无机吸附床与所述进料单元连通。

9.根据权利要求7所述的放射性液态有机污物无机化处理系统，其特征在于，所述无机吸附床包括至少两个串联的第一无机吸附床和第二无机吸附床。

10.根据权利要求1所述的放射性液态有机污物无机化处理系统，其特征在于，所述冷却单元包括第二冷却装置，所述第二冷却装置包括第二冷却器、第二气水分离器和第二废液箱，所述反应单元的底部设置有排盐口，盐水经所述排盐口流入所述第二冷却器，经所述第二冷却器进行降温处理后输送至所述第二气水分离器，经所述第二气水分离器处理后的气体经所述尾气单元处理后排放，经所述第二气水分离器处理后的无机废液排入所述第二废液箱。

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