關于低放廢液蒸發處理工藝優化改進探討

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)

關于低放廢液蒸發處理工藝優化改進探討

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領域傳統的低放廢液處理工藝及新興的低放廢液膜處理工藝，針對現有某設施工藝的缺點及膜處理工藝的優點，提出了傳統低放廢液蒸發處理工藝優化改進的實驗流程，通過合理的設計，滿足低放廢液節能、環保的排放要求及現場的條件需求，為后續工程優化應用提供技術支持。

【關鍵詞】低放廢液；蒸發處理；膜處理；工藝優化；改進

在我國核工業領域，低放廢液處理技術一直采用傳統的三段處理工藝[1]。我國核工業某低放廢液處理設施及田灣核電站低放廢液處理系統均采用“兩級蒸發+離子交換”工藝[2]。近年來，低放廢液膜處理技術在國外已實現了工程化應用，在國內該技術正處于由實驗室研究向工程應用轉化階段。目前，低放廢液蒸發處理工藝的優化改進正在開展熱實驗相關工作。

1蒸發處理工藝簡介

以我國核工業領域田灣核電站的放射性廢液處理系統為例，對低放廢液傳統的蒸發處理工藝進行介紹，傳統處理系統主要由廢液預處理、廢液蒸發濃縮及二次蒸汽冷凝液離子交換凈化和監測排放三部分組成[3]。

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

經預處理后的廢液送入一級蒸發系統(處理能力6m3/h)處理，一部分水變成了水蒸氣，經冷凝冷卻后進入冷凝液槽；絕大多數的放射性核素以鹽的形式留在蒸殘液中，當廢液蒸發濃縮到一定濃度時，進入二級蒸發系統(處理能力600L/h)進一步濃縮，當蒸殘液中含鹽量達到400g/L時，將蒸殘液排至專門的貯槽待水泥固化。正常運行期間，田灣核電站每年每臺機組蒸殘液的年產生量為80m3。

對冷凝液槽中的二次蒸汽冷凝液再次冷卻，經過一套陽、陰離子交換樹脂過濾器進一步凈化后輪流排入兩個容積均為70m?的監測槽監測排放。

2膜處理工藝簡介

目前技術成熟、工程經驗豐富的低放廢液膜處理技術包括電滲析、微濾、超濾、納濾和反滲透等[4]，由于各種技術的特征不同，要根據放射性核素的存在形態和不同膜技術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為例：首先，需對原水進行預處理，改善供水水質，使之達到要求，減少、延緩膜的污染、延長其壽命，它處理的對象主要是進水中的微生物、細菌、膠體、有機物、重金屬離子、固體顆粒等，以滿足反滲透裝置進水的要求，保證反滲透裝置能長期運行。其次，預處理后的水經高壓泵進入反滲透裝置(可根據實際情況，設置一級或二級反滲透膜)進行深層分離處理，凈化水進入淡水箱，反滲透工藝的脫鹽率可達98%以上，去污因子可達1000。

美國的Nine Mile Point核電站采用Thermex反滲透系統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處理放射性廢液。德國AWE公司采用蒸發+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低于排放標準，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施退役及放射性廢物治理過程中產生的低放廢液(放射性濃度Σβ≤4.0×104Bq/L，總含鹽量不超過2.0g/L)，主要從技術指標、處理能力、能耗、固體廢物產生量等方面對傳統“兩級蒸發+離子交換”處理工藝與膜處理工藝進行比較，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勢明顯，更加符合低放廢液處理環保、節能、高效、廢物最小化的要求。

表1　兩種處理工藝的比較

4蒸發處理工藝優化改進流程

本文提出了低放廢液蒸發處理工藝的優化改進，將低放廢液從廢液接收槽引出，經預濾、超濾等預處理系統后，進入一級反滲透、二級反滲透、一級連續電除鹽、二級連續電除鹽等集成處理系統。同時，現有設施二次蒸汽冷凝液可作為一級連續電除鹽系統的進料，實驗成功后可替代現有設施工藝的離子交換系統。處理產生的凈化液進入一次冷凝液槽進行監測排放，濃縮液進入現有設施的一次濃縮液槽，作為現有設施的二次蒸發進料，實驗成功后可用預處理+反滲透系統替代現有工藝的一次蒸發系統及離子交換系統。

另外，由于該低放廢液處理設施一次蒸發的處理能力為6m3/h，二次蒸發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系統后，濃縮液的產生量為667L/h，因此其產生量與二次蒸發的處理能力是相匹配的。該設施的離子交換的處理能力為1m3/h，而連續電除鹽工藝的處理能力約為7.5m3/h，故用連續電除鹽工藝替代離子交換系統在處理能力方面也是相匹配的。

5結論

(1)改進的低放廢液蒸發處理工藝各子系統與現有系統易于對接，反滲透膜系統的濃縮液產生量與現有設施二次蒸發處理能力是匹配的，現有設施離子交換系統與連續電除鹽系統的處理能力也是匹配的，且不影響現有設施的運行。(2)改進的低放廢液蒸發處理工藝可為后續工程化應用提供技術支持。

參考文獻：

[1]趙卷.膜法處理低濃度放射性廢水的應用及研究進展[C].2007年核化工三廢處理處置學術交流會，2007：107-108.

[2]李永青，陳勤，薛明等.放射性廢水處理方法及國內外處理狀況[C]//中國環境科學學會.中國環境科學學會2009年學術會論文集(第二卷).武漢：中國環境科學學會，2009：36-39.

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

[4]張維潤，樊雄.膜分離技術處理放射性廢水[J].水處理技術(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研究進展[N].環境科學學報(第33卷，第10期)，2013：2647-2649.

引用文獻格式：宋玉乾等.關于低放廢液蒸發處理工藝優化改進探討[J].環境與可持續發展，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

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2015)01-0187-02

作者簡介：宋玉乾，工程師，工學碩士，現從事放射性廢物治理工作