廖能斌，毛 莉，李 斌

（國家電投集團(tuán)遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程有限公司，重慶 401122）

在核電廠日常維修過程中，為更好地對放射性沾污部件進(jìn)行去污，通常采用化學(xué)方法，如加入酸、堿、檸檬酸、洗滌劑等化學(xué)試劑。去污過程中將產(chǎn)生一定量的化學(xué)去污廢液，其成分復(fù)雜，除含有放射性核素外，還含有清洗劑、絡(luò)合劑、酸堿等化學(xué)物質(zhì)，并且含有一定量的有機(jī)物。該種廢液必須經(jīng)過處理，滿足相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)后才能排放。

我國核電廠通常采用蒸發(fā)方式處理化學(xué)去污廢液，但系統(tǒng)復(fù)雜，能耗較高。在美國，該種廢液通常采用非熱能處理方式進(jìn)行處理。該種廢液經(jīng)預(yù)處理后，再經(jīng)一套移動(dòng)式處理裝置（集活性炭和離子交換一體化裝置）處理后即可達(dá)標(biāo)排放。預(yù)處理的主要目的是：通過預(yù)處理裝置去除化學(xué)去污廢液中的絕大部分有機(jī)物和化學(xué)物質(zhì)等，防止離子交換樹脂中毒失效并產(chǎn)生較多的二次廢物，達(dá)到滿足移動(dòng)式廢液處理裝置的接收需求，從而實(shí)現(xiàn)廢物最小化和達(dá)標(biāo)排放。

國內(nèi)核電廠尚無采用非熱能式處理放射性去污廢液的經(jīng)驗(yàn)。為完善核電廢物處理工藝，填補(bǔ)國內(nèi)空白，人們研究開發(fā)了用于核電廠熱車間的化學(xué)去污廢液預(yù)處理工藝技術(shù)。

1 化學(xué)去污廢液預(yù)處理技術(shù)原理

化學(xué)去污廢液預(yù)處理技術(shù)采用“UV/Fenton氧化＋絮凝沉降＋過濾”的工藝對熱車間產(chǎn)生的化學(xué)去污廢液進(jìn)行預(yù)處理，主要利用Fenton試劑對有機(jī)物進(jìn)行氧化分解[1-2]。

Fenton試劑是由H2O2與Fe2+組成的混合體系，二價(jià)鐵離子（Fe2+）催化分解H2O2產(chǎn)生氫氧自由基（?OH），（?OH）具有比一般常用強(qiáng)氧化劑更高的氧化電位，能有效地氧化多種有毒或難氧化的有機(jī)物，將大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物或礦化為CO2和H2O等無機(jī)物[3-4]。在輔助紫外光（UV）照射條件下，F(xiàn)e2+在弱酸條件下發(fā)生水解反應(yīng)，生成更多的（?OH），能有效地提高Fenton試劑氧化降解有機(jī)物的能力[5]。

Fenton氧化法由于加入了Fe2+，反應(yīng)終止時(shí)將產(chǎn)生Fe（OH）3絮凝沉淀[6-9]。該沉淀過程將會載帶廢液中的大部分金屬離子共沉淀，從而實(shí)現(xiàn)廢液中有機(jī)物去除的同時(shí)，去除廢液中大部分金屬離子，所以該方法特別適合于處理含金屬離子污染的廢液。其可以通過一個(gè)工藝（有機(jī)物去除）達(dá)到兩個(gè)目的（有機(jī)物去除+金屬離子去除）。而核電廠檢修廢液既含有需要處理的有機(jī)物，同時(shí)也含有部分放射性金屬離子，選用該工藝處理化學(xué)去污廢液，可以簡化工藝，同時(shí)減少二次廢物的產(chǎn)生量。

2 化學(xué)去污廢液預(yù)處理工藝

2.1 化學(xué)去污廢液源項(xiàng)

熱車間產(chǎn)生的化學(xué)去污廢液主要含有鉻、鈷、鐵、鎳等金屬離子及可溶性離子（如高錳酸鉀、草酸、檸檬酸、果酸、氫氧化鈉、硝酸等試劑的離子態(tài)），單種試劑的質(zhì)量濃度為2%（最高可達(dá)5%），可能含有表面活性劑及雜質(zhì)沉淀。在去污中，將會考慮采用HAKA去污試劑，質(zhì)量濃度最大5%?；瘜W(xué)去污廢液pH范圍3～10，放射性活度濃度約4.0E+06 Bq/L。單臺機(jī)組每次大修約產(chǎn)生20 m3化學(xué)去污廢液，最大約產(chǎn)生45 m3化學(xué)去污廢液。

2.2 化學(xué)去污廢液預(yù)處理工藝流程

將待處理的化學(xué)去污廢液送至反應(yīng)槽，向反應(yīng)槽添加酸、堿試劑，調(diào)節(jié)廢液pH值至酸性，然后添加Fenton試劑，開啟紫外光照射廢液，F(xiàn)enton反應(yīng)開始進(jìn)行；反應(yīng)結(jié)束后，調(diào)節(jié)pH值至堿性，靜置以進(jìn)行充分絮凝沉降，將靜置后的反應(yīng)槽上清液排至中間水槽，取樣分析中間水槽水樣的COD值，若達(dá)到設(shè)計(jì)值，則將廢液送至砂濾柱，若未達(dá)到設(shè)計(jì)值，將廢液重新返回反應(yīng)槽中進(jìn)行二次反應(yīng)；廢液在砂濾柱中完成懸浮物的去除后排入暫存槽中儲存；取樣分析暫存槽水樣的懸浮固體含量與放射性活度，若放射性活度低于排放管理限值，則利用暫存槽泵送至熱車間機(jī)械廢水接收槽，否則送至移動(dòng)式廢液處理裝置進(jìn)行后續(xù)處理[10-12]。

反應(yīng)槽底部泥漿進(jìn)入布氏過濾器，通過真空抽濾對泥漿進(jìn)脫水，脫水后泥餅含水率小于40%。脫水后的泥餅在手套箱中轉(zhuǎn)移至廢物轉(zhuǎn)運(yùn)桶中，最后將廢物轉(zhuǎn)運(yùn)桶轉(zhuǎn)運(yùn)至核電站廠址廢物處理設(shè)施（SRTF）進(jìn)行進(jìn)一步處理。

化學(xué)去污廢液預(yù)處理系統(tǒng)采用間歇式運(yùn)行，設(shè)計(jì)處理能力為1.5 m3/批次。處理工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

2.3 主要設(shè)備概述

化學(xué)去污廢液預(yù)處理系統(tǒng)共設(shè)置5個(gè)化學(xué)試劑槽，分別儲存Fenton試劑（雙氧水和七水硫酸亞鐵）、硫酸、氫氧化鈉及消泡劑，試劑槽材質(zhì)為高密度聚乙烯（HDPE）?；瘜W(xué)試劑通過試劑泵送至反應(yīng)槽。

設(shè)置1個(gè)反應(yīng)槽，材質(zhì)為316L不銹鋼?？紤]到操作人員的輻射防護(hù)，在反應(yīng)槽外部設(shè)計(jì)有屏蔽室。反應(yīng)槽頂部安裝三組紫外光燈，反應(yīng)時(shí)利用壓縮空氣進(jìn)行攪拌。設(shè)置1個(gè)真空緩沖罐，材質(zhì)為304L不銹鋼，通過真空泵抽吸作用在真空緩沖罐內(nèi)形成負(fù)壓，將布氏過濾器內(nèi)泥漿中的水分抽吸至罐內(nèi)。

設(shè)置1個(gè)手套箱，將經(jīng)過真空抽濾得到的泥餅在手套箱內(nèi)轉(zhuǎn)移至廢物轉(zhuǎn)運(yùn)桶中，手套箱主要起輻射屏蔽作用，減小工作人員進(jìn)行泥餅轉(zhuǎn)運(yùn)操作時(shí)所受到的輻照劑量。設(shè)置1個(gè)中間水槽，材質(zhì)為304L不銹鋼，用于儲存、監(jiān)測反應(yīng)槽上清液。設(shè)置1臺砂濾柱，過濾介質(zhì)為石英砂，材質(zhì)為304L不銹鋼，主要用于截留廢水中的機(jī)械懸浮物和膠體雜質(zhì)。

設(shè)置1個(gè)暫存槽，材質(zhì)為304L不銹鋼，用于暫存砂濾柱出水，并監(jiān)測出水的各項(xiàng)指標(biāo)。若出水的放射性活度濃度低于1 000 Bq/L，則利用暫存槽泵將廢液送至合格廢水接收槽，無需后續(xù)處理；若出水的放射性活度濃度高于1 000 Bq/L，則送至移動(dòng)式化學(xué)廢液處理裝置進(jìn)行后續(xù)處理。

3 實(shí)施效果說明

經(jīng)化學(xué)去污廢液預(yù)處理工藝處理后，系統(tǒng)出水指標(biāo)為：化學(xué)需氧量（COD）≤150 mg/L；pH值6～9；懸浮物≤150 mg/L；金屬離子（Fe、Ni、Mn、Co、Ag）去除效率＞90%。

本化學(xué)去污廢液預(yù)處理工藝首次應(yīng)用在核電廠中，與常用的蒸發(fā)工藝相比，具有能耗低、二次廢物少、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。每處理20 m3化學(xué)去污廢液消耗電能約200 kW·h，產(chǎn)生二次廢物泥餅約630 kg，所消耗的藥劑和電費(fèi)約4 300元。考慮核電廠60年壽期以及低中放廢物高昂的處置費(fèi)用，預(yù)期本項(xiàng)目工程化后能夠?yàn)楹穗姀S帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。目前，本技術(shù)已在山東海陽核電廠熱車間使用，處于設(shè)計(jì)、建造階段。

4 結(jié)語

本化學(xué)去污廢液預(yù)處理工藝作為化學(xué)去污廢液的預(yù)處理手段，解決了化學(xué)去污廢液中有機(jī)物處理的根本問題，具有能耗低、廢物量小、經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)點(diǎn)。本技術(shù)不僅可以有效去除熱車間化學(xué)去污廢液中的有機(jī)物，還能顯著降低廢水中的核素和重金屬離子，可有效降低后續(xù)處理設(shè)備（如活性炭柱、樹脂柱、烘干裝置等）的工藝負(fù)荷，滿足移動(dòng)式化學(xué)廢液處置裝置的進(jìn)液條件。

本技術(shù)有機(jī)物去除效率較高，平均去除效率大于80%，同時(shí)對重金屬離子也有很好的去除效果，去除效率大于90%。本技術(shù)可以通過一個(gè)工藝（有機(jī)物去除）達(dá)到兩個(gè)目的（有機(jī)物去除+金屬離子去除）。而核電廠檢修廢液既含有需要處理的有機(jī)物，同時(shí)也含有部分放射性金屬離子，人們可以選用該工藝對化學(xué)去污廢液進(jìn)行預(yù)處理，以簡化工藝流程，減少二次廢物的產(chǎn)生量，該工藝有較好的示范作用和推廣前景。