DE102007028074A1

DE102007028074A1 - Verfahren zur Behandlung von radioaktivem Abwasser

Info

Publication number: DE102007028074A1
Application number: DE200710028074
Authority: DE
Inventors: Thorsten Matthée; Matthias Fryda
Original assignee: Condias GmbH
Current assignee: Condias GmbH
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2008-12-24

Abstract

Zur Behandlung von mit organischen Bestandteilen und radioaktiven Partikeln beladendem Abwasser ist vorgesehen, dass die organischen Bestandteile durch eine elektrochemische Mineralisierung wenigstens bis auf einen Bruchteil im Abwasser verringert werden, dass danach zumindest eine teilweise Abtrennung des Wassers von den radioaktiven Partikeln erfolgt und dass die zurückbleibenden radioaktiven Partikel einer Entsorgung zugeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von mit organischen Bestandteilen und radioaktiven Partikeln beladenem Abwasser.
Derartige radioaktive Abwässer fallen insbesondere in Kernkraftwerken an, in denen eine ggf. radioaktiv kontaminierte Schutzkleidung gewaschen wird, sodass die Waschlauge als radioaktiver Abfall entsorgt werden muss. Als organische Bestandteile enthält die Waschlauge im Wesentlichen Detergenzien.
In Kernkraftwerken wird darüber hinaus eine Reinigung von Armaturen und ähnlichen Einrichtungen mit einer wässrigen Ätzlösung vorgenommen, die ebenfalls als radioaktiver Abfall entsorgt werden muss.
Es ist bekannt, derartige radioaktive Abwässer bei hohen Temperaturen (ca. 1.200°C) zu verbrennen. Der Brennrückstand wird dann als Asche eingelagert. Dieses Verfahren bedarf eines erheblichen Aufwandes, sowohl an eingesetzter Energie als auch an Vorsichtsmaßnahmen, um nicht mit den Verbrennungsgasen radioaktive Partikel in die Umgebung abzugeben.
Es ist ferner versucht worden, die Menge des einzulagernden Abwassers dadurch zu reduzieren, dass dieses verdampft wird. Der hierbei erzielbare Effekt ist insbesondere bei Waschlaugen begrenzt und lohnt den Aufwand nicht. Die Entsorgung von wässrigen Lösungen mit organischen Ätzmitteln ist darüber hinaus deshalb problematisch, weil die übliche Entsorgung das Einbringen der zu entsorgenden Flüssigkeit in einen Beton- oder Metallbehälter mit sich bringt. Durch die organischen Ätzmittel ist eine langfristige Zersetzung dieser Behälter nicht ausgeschlossen, sodass diese Einlagerungsmethode einer erheblichen Sorgfalt und zusätzlicher Maßnahmen bedarf.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit dem eine erleichterte Entsorgung der radioaktiven Partikel ermöglicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß das Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Bestandteile durch eine elektrochemische Mineralisierung wenigstens bis auf einen Bruchteil im Abwasser verringert werden, dass danach zumindest eine teilweise Abtrennung des Wassers von den radioaktiven Partikeln erfolgt und dass die zurückbleibenden radioaktiven Partikel einer Entsorgung zugeführt werden.
Durch die im Idealfall vollständige Mineralisierung der organischen Bestandteile ist es möglich, das verbleibende Abwasser, das die radioaktiven Partikel enthält, wesentlich einfacher so zu behandeln, dass das zu entsorgende Volumen deutlich verringert wird, indem zumindest ein Teil des Wassers von den radioaktiven Partikeln getrennt wird.
Dies ist durch Eindampfen möglich, sodass ein verbleibendes Konzentrat mit den radioaktiven Partikeln der Entsorgung zugeführt werden kann. Da die organischen Bestandteile zumindest überwiegend entfernt werden, kann eine herkömmliche Ent sorgung des Konzentrats in Beton- oder Metallbehältern erfolgen, weil beispielsweise durch die Behandlungsart, das Konzentrat nach dem Abbau der organischen Bestandteile allenfalls noch gering korrosiv eingestellt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die radioaktiven Partikel vom Wasser mittels mechanischer Filter abgetrennt. Dies ist ohne weiteres möglich, wenn die organischen Bestandteile des Abwassers erfindungsgemäß soweit reduziert sind, dass sie die Filterporen/-durchgänge nicht mehr verstopfen. Diese Eigenschaft der organischen Bestandteile hat bisher einer Abfilterung des Wassers in der Praxis verhindert. Erst wenn die Filter mit den radioaktiven Partikeln nahezu gesättigt beladen sind, können sie zusammen mit den radioaktiven Partikeln kompaktiert und der Entsorgung – nunmehr mit einem wesentlich verringerten Volumen – zugeführt werden.
Eine Alternative zu der Verwendung von mechanischen Filtern besteht in der Trennung von Wasser und radioaktiven Partikeln durch Ausnutzung der unterschiedlichen spezifischen Gewichte, beispielsweise mittels einer Trennzentrifuge. Hierbei muss wiederum ein sehr kontrollierter Verfahrensablauf sichergestellt werden, um den Verbleib einer zu großen Anzahl radioaktiver Partikel in dem abgetrennten Wasser sicher auszuschließen. Die Verwendung mechanischer Filter erscheint daher einfacher und vorteilhafter.
Sofern die radioaktiven Partikel nicht in mechanisch abtrennbarer Form vorliegen, kann deren Abtrennung vom Wasser auch mittels Ionenaustauschern erfolgen. Die mit den radioaktiven Partikeln beladenen Ionenaustauscher werden dann kompaktiert und der Entsorgung zugeführt.
Wie bereits erwähnt, erfolgt die Entsorgung im Allgemeinen durch die Unterbringung des – regelmäßig schwach – radioaktiven Materials in geeigneten Beton-, Metall- oder Verbundbehältern.
Bevorzugte Anwendungsfälle für das erfindungsgemäße Verfahren sind die Behandlung von Waschlaugen und wässrigen Ätzmittelflüssigkeiten, die in Kernkraftwerken anfallen.
Die erfindungsgemäße elektrochemische Mineralisierung der organischen Bestandteile zu CO₂ und Wasser erfolgt in besonders geeigneter Weise mittels Diamantelektroden, die eine solche Überspannung aufweisen, dass an ihnen aus dem Abwasser OH-Radikale gebildet werden, mit denen die organischen Bestandteile innerhalb kürzester Zeit vollständig zu CO₂ oxidiert werden, sodass in kurzer Zeit eine vollständige Beseitigung der organischen Bestandteile möglich und erfindungsgemäß auch angestrebt ist. Aus verfahrenstechnischen Gründen kann es allerdings zweckmäßig sein, einen gewissen Restanteil der organischen Bestandteile in dem Abwasser zu belassen, weil diese Restbestandteile nicht mehr so störend sind, dass der zeitliche und finanzielle Aufwand für die restlose Beseitigung der organischen Bestandteile zu rechtfertigen ist. Die Grenze liegt bei Waschmittellösungen in einem solchen Restanteil an Waschmittelsubstanzen, der ausreichende Standzeiten beispielsweise für ein nachgeschaltetes mechanisches Filtersystem erlaubt.
Im Falle eines Abwassers mit organischen Ätzmitteln wird die obere Grenze des tolerierbaren Restanteils an organischen Bestandteilen durch die Korrosivität der verbleibenden Flüssigkeit bestimmt.
Eine obere Grenze für die organischen Bestandteile dürfte bei maximal 10% des Ausgangsanteils, gemessen als CSB-Wert (chemischer Sauerstoffbedarf-chemical oxygene demand COD) bestehen.

Claims

Verfahren zur Behandlung von mit organischen Bestandteilen und radioaktiven Partikeln beladendem Abwasser, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Bestandteile durch eine elektrochemische Mineralisierung wenigstens bis auf einen Bruchteil im Abwasser verringert werden, dass danach zumindest eine teilweise Abtrennung des Wassers von den radioaktiven Partikeln erfolgt und dass die zurückbleibenden radioaktiven Partikel einer Entsorgung zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochemische Mineralisierung mittels Diamantelektroden vorgenommen wird, die so betrieben werden, dass OH-Radikale gebildet werden, mit denen die organischen Komponenten oxidiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung der radioaktiven Partikel vom Wasser mittels mechanischer Filter vorgenommen wird, die zusammen mit den radioaktiven Partikeln kompaktiert der Entsorgung zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung der radioaktiven Partikel vom Wasser mittels Ionenaustauschern vorgenommen wird, die zusammen mit den radioaktiven Partikeln kompaktiert der Entsorgung zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Wasser nach der Verringerung der organischen Bestandteile durch Eindampfen entfernt wird und dass ein verbleibendes Konzentrat mit den radioaktiven Partikeln der Entsorgung zugeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die radioaktiven Partikel durch Einbetonieren für die Entsorgung vorbereitet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entsorgung durch Endlagerung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Abwasser eine Waschlauge einer Wäscherei behandelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Abwasser eine wässrige Ätzmittelflüssigkeit behandelt wird.