CN104867528A - 一种核电厂工艺废水的处理方法 - Google Patents

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杨林月
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郑宇�
杨勇刚
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Abstract

本发明涉及一种放射性废水的处理方法。为解决现有核电厂工艺废水处理存在的二次废物量大、能耗大等诸多问题，本发明提供了一种核电厂工艺废水的处理方法。该方法包括如下步骤：(一)在工艺废水中添加化学絮凝剂，对胶体态放射性核素进行絮凝；(二)将工艺废水通过活性炭层，滤除胶体态放射性核素絮凝物，并吸附去除大部分非胶体态放射性核素；然后，通过沸石层进行吸附，进一步去除剩余的放射性核素；(三)将工艺废水通过离子交换处理，以去除盐分并实现pH调节。本发明的核电厂工艺废水的处理方法最大程度的减少了离子交换树脂的用量，显著降低了二次废物量；避免了蒸发过程的采用，大大降低了能耗，具有较好的经济性。

Description

一种核电厂工艺废水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种放射性废水的处理方法，特别涉及一种核电厂工艺废水的处理方法。
背景技术
核电厂工艺废水主要包括三部分，分别为含硼的反应堆冷却剂***流出物、地面疏水和含有高悬浮物颗粒的工艺废水，其放射性水平通常为104～106Bq/L，通常包含种类繁多的放射性核素。根据新修订的国家标准(GB6249-2011)，滨海核电厂址槽式排放口的放射性核素限制为1000Bq/L(氚和碳14除外)，而内陆厂址的排放限制为100Bq/L。因此，需要对核电厂工艺废水进行妥善的处理，去除其中的放射性核素，以满足排放要求。
除上述强制性要求外，在放射性废物处理领域，废物的处理还应实现以最终处置为指导的“废物最小化”以及“辐射防护最优化”等原则。其中，“废物最小化”在资源利用、环境保护和经济性方面具有重要意义。
现有的核电厂工艺废水处理主要采用“过滤+蒸发+离子交换”处理模式，该模式存在多方面难以克服缺点。
其一，二次废物量大，不符合“废物最小化”原则。
在该处理模式中，放射性核素主要通过离子交换进行去除。虽然离子交换处理操作非常方便，处理后的废水能够满足排放要求，但产生的大量放射性废树脂为有机物，以目前的技术难以较好实现固化处理，因此二次废物量大，地质处置费用较高，对环境影响较大。
为此，本领域尝试着开发适用的放射性核素无机吸附剂，以解决固化处理难的问题。以亚铁氰化物吸附剂为例，该吸附剂对放射性核素137Cs具有非常高的选择性，137Cs的吸附分配比高达105ml/g，但是该吸附剂对其他放射性核素的吸附效果非常差，因此在实际的废液处理时遇到了困难。其它放射性核素无机吸附剂也存在同样的问题。
其二，能耗大，经济性较差。
在该处理模式中，为实现废液的减容，需要对大量的工艺废水进行蒸发处理，所需能耗非常可观。
其三，该处理模式本身固有的特点还决定了所需的工艺设备较多，接口复杂，但工艺废水处理量却较小(典型值为2～3m3/h)。
其四，由于采用了蒸发操作，因此不适合含有易挥发放射性核素工艺废水的处理；而“蒸发+离子交换”的模式也不适于易起泡沫的工艺废水的处理，容易导致离子交换树脂交换容量的显著下降。
发明内容
为解决现有核电厂工艺废水处理存在的二次废物量大、能耗大、工艺设备较多、接口复杂、废水处理量小、不适合处理含有挥发性核素和易起泡沫的废水等问题，本发明提供了一种核电厂工艺废水的处理方法。
该方法包括如下步骤：
(一)在核电厂工艺废水中添加化学絮凝剂，对胶体态放射性核素进行絮凝；
(二)将步骤(一)处理后的核电厂工艺废水通过活性炭层，滤除步骤(一)中生成的胶体态放射性核素絮凝物，并吸附去除大部分非胶体态放射性核素；然后，通过沸石层进行吸附，进一步去除剩余的放射性核素；
(三)将步骤(二)处理后的核电厂工艺废水通过离子交换处理，以去除盐分并实现pH调节。
上述核电厂工艺废水的处理方法步骤(三)之后还可以包含反渗透步骤，从而实现硼的去除或浓缩。
所述活性炭与沸石的用量比优选为1:3-1:2(重量比)。
所述活性炭的比表面积优选为3000m2/g以上。
所述沸石的比表面积优选为600m2/g以上。
本发明的处理方法首先对核电厂工艺废水进行絮凝，接着将其通过活性炭层，由于活性炭既具有较好的过滤效果，也有较好的吸附能力，能够吸附其中绝大部分的放射性核素，有着优良的普适性，因此较好实现了胶体态放射性核素絮凝物及大部分非胶体态放射性核素的去除。同时，滤除胶体态放射性核素絮凝物还防止了其对后续沸石吸附和离子交换处理的负面影响。
而后，将经过前述处理的核电厂工艺废水通过沸石层，对剩余的的放射性核素进行去除。由于137Cs和90Sr通常是核电厂工艺废水中的主要放射性核素，含量相对较高，因此经活性炭吸附后还会有少量存在，因此本发明采用了对137Cs和90Sr具有优良吸附性能的沸石进一步吸附，获得了良好的去除效果。当然，如果还存在微量的其它放射性核素，沸石也可以对其实现较好的吸附。
此外，核电厂通常还需将工艺废水进行循环使用以实现“废物最小化”，这时不仅需要循环水的放射比活度满足相关要求，还要求其电导率小于70μS/cm，pH也应满足相关要求，因此需要通过离子交换处理进行除盐和调节pH；同时离子交换处理也能继续除去存在的微量放射性核素。有时为了回收复用硼，还需要进行反渗透除硼或浓缩硼。
为实现“废物最小化”，本发明还对整个工艺中活性炭与沸石的用量比进行了研究，发现最好的重量比为1:3-1:2。
本发明的核电厂工艺废水的处理方法由于采用了絮凝、活性炭过滤及吸附、沸石吸附、离子交换处理的工艺路线，最大程度的减少了离子交换树脂的用量，显著降低了二次废物量，废水处理量不受限制，便于处理易起泡沫的工艺废水；避免了蒸发过程的采用，大大降低了能耗，具有较好的经济性，并适用于含有挥发性核素工艺废水的处理；工艺及设备较为简单，占地面积小，操作方便，普通核电厂工艺废水经过处理后其放射性总比活度小于50Bq/L，较好满足了直接排放的要求。目前，本发明的核电厂工艺废水的处理方法已经通过了工艺规模的放射性热验证。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例
一种核电厂工艺废水的处理方法，包括如下步骤：
(一)在流量为360L/h的核电厂工艺废水中添加化学絮凝剂，对胶体态放射性核素进行絮凝。经检测，所述核电厂工艺废水的放射性核素源项包括104Bq/L的137Cs、104Bq/L的90Sr、103Bq/L的60Co、102Bq/L的110Ag和102Bq/L的54Fe。
(二)将步骤(一)处理后的核电厂工艺废水通过活性炭层，滤除步骤(一)中生成的胶体态放射性核素絮凝物，并吸附去除大部分非胶体态放射性核素；然后，通过沸石层进行吸附，进一步去除剩余的放射性核素。经步骤(二)处理后，工艺废水中的放射性核素及比活度如下：12Bq/L的137Cs、6Bq/L的90Sr、1Bq/L的60Co、110Ag未检出、102Bq/L的54Fe，去污因子分别为：137Cs大于10000、90Sr大于1000、60Co大于1000、54Fe大于100。
(三)将步骤(二)处理后的核电厂工艺废水通过离子交换处理，以去除盐分并实现pH调节。经步骤(三)处理后，工艺废水中的放射性核素及比活度如下：1.85Bq/L的137Cs、0.027Bq/L的90Sr、0.497Bq/L的60Co，去污因子分别为：137Cs大于10000、90Sr大于1000、60Co大于1000。
(四)采用反渗透对硼进行去除。经步骤(四)处理后，硼浓度由500ppm下降到100ppm。

Claims (5)

1.一种核电厂工艺废水的处理方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
(一)在核电厂工艺废水中添加化学絮凝剂，对胶体态放射性核素进行絮凝；
(二)将步骤(一)处理后的核电厂工艺废水通过活性炭层，滤除步骤(一)中生成的胶体态放射性核素絮凝物，并吸附去除大部分非胶体态放射性核素；然后，通过沸石层进行吸附，进一步去除剩余的放射性核素；
(三)将步骤(二)处理后的核电厂工艺废水通过离子交换处理，以去除盐分并实现pH调节。
2.如权利要求1所述的核电厂工艺废水的处理方法，其特征在于：步骤(三)之后还包含反渗透步骤，从而实现硼的去除或浓缩。
3.如权利要求1或2所述的核电厂工艺废水的处理方法，其特征在于：所述活性炭与沸石的用量比为1:3-1:2(重量比)。
4.如权利要求1或2所述的核电厂工艺废水的处理方法，其特征在于：所述活性炭的比表面积为3000m2/g以上。
5.如权利要求1或2所述的核电厂工艺废水的处理方法，其特征在于：所述沸石的比表面积为600m2/g以上。
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