宋玉乾　朱盈喜　李緒平　裴　健

(中核四〇四有限公司，甘肅 蘭州　732850)

關(guān)于低放廢液蒸發(fā)處理工藝優(yōu)化改進(jìn)探討

宋玉乾朱盈喜李緒平裴健

(中核四〇四有限公司，甘肅 蘭州732850)

【摘要】本文介紹了我國核工業(yè)領(lǐng)域傳統(tǒng)的低放廢液處理工藝及新興的低放廢液膜處理工藝，針對現(xiàn)有某設(shè)施工藝的缺點(diǎn)及膜處理工藝的優(yōu)點(diǎn)，提出了傳統(tǒng)低放廢液蒸發(fā)處理工藝優(yōu)化改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)流程，通過合理的設(shè)計，滿足低放廢液節(jié)能、環(huán)保的排放要求及現(xiàn)場的條件需求，為后續(xù)工程優(yōu)化應(yīng)用提供技術(shù)支持。

【關(guān)鍵詞】低放廢液；蒸發(fā)處理；膜處理；工藝優(yōu)化；改進(jìn)

在我國核工業(yè)領(lǐng)域，低放廢液處理技術(shù)一直采用傳統(tǒng)的三段處理工藝[1]。我國核工業(yè)某低放廢液處理設(shè)施及田灣核電站低放廢液處理系統(tǒng)均采用“兩級蒸發(fā)+離子交換”工藝[2]。近年來，低放廢液膜處理技術(shù)在國外已實(shí)現(xiàn)了工程化應(yīng)用，在國內(nèi)該技術(shù)正處于由實(shí)驗(yàn)室研究向工程應(yīng)用轉(zhuǎn)化階段。目前，低放廢液蒸發(fā)處理工藝的優(yōu)化改進(jìn)正在開展熱實(shí)驗(yàn)相關(guān)工作。

1蒸發(fā)處理工藝簡介

以我國核工業(yè)領(lǐng)域田灣核電站的放射性廢液處理系統(tǒng)為例，對低放廢液傳統(tǒng)的蒸發(fā)處理工藝進(jìn)行介紹，傳統(tǒng)處理系統(tǒng)主要由廢液預(yù)處理、廢液蒸發(fā)濃縮及二次蒸汽冷凝液離子交換凈化和監(jiān)測排放三部分組成[3]。

廢液通過廢液收集槽收集，對于含有大量泥沙等雜質(zhì)的廢液，在預(yù)處理部分設(shè)置了兩套互為備用的水力旋流器(20m3/h)進(jìn)行處理。處理后較重的固體雜質(zhì)留在旋流器底部，定期排放到水泥固化系統(tǒng)進(jìn)行固化；液體從旋流器上部流出，經(jīng)溢流槽進(jìn)入兩個容積各為100m3的廢液貯槽盡可能長時間貯存，使短壽命核素充分衰變，并通過添加化學(xué)試劑將廢液的化學(xué)狀態(tài)調(diào)節(jié)到規(guī)定的范圍內(nèi)。

經(jīng)預(yù)處理后的廢液送入一級蒸發(fā)系統(tǒng)(處理能力6m3/h)處理，一部分水變成了水蒸氣，經(jīng)冷凝冷卻后進(jìn)入冷凝液槽；絕大多數(shù)的放射性核素以鹽的形式留在蒸殘液中，當(dāng)廢液蒸發(fā)濃縮到一定濃度時，進(jìn)入二級蒸發(fā)系統(tǒng)(處理能力600L/h)進(jìn)一步濃縮，當(dāng)蒸殘液中含鹽量達(dá)到400g/L時，將蒸殘液排至專門的貯槽待水泥固化。正常運(yùn)行期間，田灣核電站每年每臺機(jī)組蒸殘液的年產(chǎn)生量為80m3。

對冷凝液槽中的二次蒸汽冷凝液再次冷卻，經(jīng)過一套陽、陰離子交換樹脂過濾器進(jìn)一步凈化后輪流排入兩個容積均為70m?的監(jiān)測槽監(jiān)測排放。

2膜處理工藝簡介

目前技術(shù)成熟、工程經(jīng)驗(yàn)豐富的低放廢液膜處理技術(shù)包括電滲析、微濾、超濾、納濾和反滲透等[4]，由于各種技術(shù)的特征不同，要根據(jù)放射性核素的存在形態(tài)和不同膜技術(shù)的分離特征確定適宜的處理工藝。以較為典型的反滲透技術(shù)為例：首先，需對原水進(jìn)行預(yù)處理，改善供水水質(zhì)，使之達(dá)到要求，減少、延緩膜的污染、延長其壽命，它處理的對象主要是進(jìn)水中的微生物、細(xì)菌、膠體、有機(jī)物、重金屬離子、固體顆粒等，以滿足反滲透裝置進(jìn)水的要求，保證反滲透裝置能長期運(yùn)行。其次，預(yù)處理后的水經(jīng)高壓泵進(jìn)入反滲透裝置(可根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)置一級或二級反滲透膜)進(jìn)行深層分離處理，凈化水進(jìn)入淡水箱，反滲透工藝的脫鹽率可達(dá)98%以上，去污因子可達(dá)1000。

美國的Nine Mile Point核電站采用Thermex反滲透系統(tǒng)處理壓水堆核電站的地面排水，從1995年到1997年共處理了50300m?的地面排水。另外，美國Pilgrim、Comanche Peak、Dresden、Bruce等核電站均采用了反滲透技術(shù)處理放射性廢液。德國AWE公司采用蒸發(fā)+反滲透+水泥固化組合工藝替代老舊工藝處理放射性廢液，處理后的凈化水的放射性活度遠(yuǎn)低于排放標(biāo)準(zhǔn)，同時有效降低了處理成本，且工藝相對簡單易于自動化操作[5]。

3兩種處理工藝比較

下面針對我國軍工核設(shè)施退役及放射性廢物治理過程中產(chǎn)生的低放廢液(放射性濃度Σβ≤4.0×104Bq/L，總含鹽量不超過2.0g/L)，主要從技術(shù)指標(biāo)、處理能力、能耗、固體廢物產(chǎn)生量等方面對傳統(tǒng)“兩級蒸發(fā)+離子交換”處理工藝與膜處理工藝進(jìn)行比較，具體見表1。由表1可以看出，低放廢液膜處理工藝在各方面優(yōu)勢明顯，更加符合低放廢液處理環(huán)保、節(jié)能、高效、廢物最小化的要求。

表1　兩種處理工藝的比較

4蒸發(fā)處理工藝優(yōu)化改進(jìn)流程

本文提出了低放廢液蒸發(fā)處理工藝的優(yōu)化改進(jìn)，將低放廢液從廢液接收槽引出，經(jīng)預(yù)濾、超濾等預(yù)處理系統(tǒng)后，進(jìn)入一級反滲透、二級反滲透、一級連續(xù)電除鹽、二級連續(xù)電除鹽等集成處理系統(tǒng)。同時，現(xiàn)有設(shè)施二次蒸汽冷凝液可作為一級連續(xù)電除鹽系統(tǒng)的進(jìn)料，實(shí)驗(yàn)成功后可替代現(xiàn)有設(shè)施工藝的離子交換系統(tǒng)。處理產(chǎn)生的凈化液進(jìn)入一次冷凝液槽進(jìn)行監(jiān)測排放，濃縮液進(jìn)入現(xiàn)有設(shè)施的一次濃縮液槽，作為現(xiàn)有設(shè)施的二次蒸發(fā)進(jìn)料，實(shí)驗(yàn)成功后可用預(yù)處理+反滲透系統(tǒng)替代現(xiàn)有工藝的一次蒸發(fā)系統(tǒng)及離子交換系統(tǒng)。

另外，由于該低放廢液處理設(shè)施一次蒸發(fā)的處理能力為6m3/h，二次蒸發(fā)的最大處理能力為約700L/h，而用反滲透膜處理工藝替代一次蒸發(fā)系統(tǒng)后，濃縮液的產(chǎn)生量為667L/h，因此其產(chǎn)生量與二次蒸發(fā)的處理能力是相匹配的。該設(shè)施的離子交換的處理能力為1m3/h，而連續(xù)電除鹽工藝的處理能力約為7.5m3/h，故用連續(xù)電除鹽工藝替代離子交換系統(tǒng)在處理能力方面也是相匹配的。

5結(jié)論

(1)改進(jìn)的低放廢液蒸發(fā)處理工藝各子系統(tǒng)與現(xiàn)有系統(tǒng)易于對接，反滲透膜系統(tǒng)的濃縮液產(chǎn)生量與現(xiàn)有設(shè)施二次蒸發(fā)處理能力是匹配的，現(xiàn)有設(shè)施離子交換系統(tǒng)與連續(xù)電除鹽系統(tǒng)的處理能力也是匹配的，且不影響現(xiàn)有設(shè)施的運(yùn)行。(2)改進(jìn)的低放廢液蒸發(fā)處理工藝可為后續(xù)工程化應(yīng)用提供技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙卷.膜法處理低濃度放射性廢水的應(yīng)用及研究進(jìn)展[C].2007年核化工三廢處理處置學(xué)術(shù)交流會，2007：107-108.

[2]李永青，陳勤，薛明等.放射性廢水處理方法及國內(nèi)外處理狀況[C]//中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會.中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會2009年學(xué)術(shù)會論文集(第二卷).武漢：中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會，2009：36-39.

[3]陳良.田灣核電站放射性廢液處理系統(tǒng)介紹[C].2007年核化工三廢處理處置學(xué)術(shù)交流會，2007：85-86.

[4]張維潤，樊雄.膜分離技術(shù)處理放射性廢水[J].水處理技術(shù)(第35卷，第10期)，2009：1-2.

[5]王建龍，劉海洋.放射性廢水的膜處理技術(shù)研究進(jìn)展[N].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(第33卷，第10期)，2013：2647-2649.

引用文獻(xiàn)格式：宋玉乾等.關(guān)于低放廢液蒸發(fā)處理工藝優(yōu)化改進(jìn)探討[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2015，40(1)：187-188.

On Optimization and Improvement of Evaporation Process for Low Level Liquid Waste

SONG YuqianZHU YingxiLI XupingPEI Jian

(The 404 Company Limited，CNNC，Lanzhou 732850)

Abstract：The traditional low level liquid waste treatment process of Chinese nuclear industry and membrane treatment process are described in this paper，according to the disadvantage of the existing process and the advantage of membrane treatment process，the design of the optimized treatment process of traditional evaporation process is proposed. The energy conservation，environment of protection requirement of liquid waste discharge and the site condition are satisfied by the reasonable design，which can supply technical support for the following engineered application.

Keywords：low level liquid waste，evaporation treatment，membrane treatment，process optimization，improvement

中圖分類號：X834

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-288X(2015)01-0187-02

作者簡介：宋玉乾，工程師，工學(xué)碩士，現(xiàn)從事放射性廢物治理工作