关于低放废液蒸发处理工艺优化改进探讨

宋玉乾　朱盈喜　李绪平　裴　健

(中核四〇四有限公司，甘肃 兰州　732850)

关于低放废液蒸发处理工艺优化改进探讨

宋玉乾朱盈喜李绪平裴健

(中核四〇四有限公司，甘肃 兰州732850)

【摘要】本文介绍了我国核工业领域传统的低放废液处理工艺及新兴的低放废液膜处理工艺，针对现有某设施工艺的缺点及膜处理工艺的优点，提出了传统低放废液蒸发处理工艺优化改进的实验流程，通过合理的设计，满足低放废液节能、环保的排放要求及现场的条件需求，为后续工程优化应用提供技术支持。

【关键词】低放废液；蒸发处理；膜处理；工艺优化；改进

在我国核工业领域，低放废液处理技术一直采用传统的三段处理工艺[1]。我国核工业某低放废液处理设施及田湾核电站低放废液处理系统均采用“两级蒸发+离子交换”工艺[2]。近年来，低放废液膜处理技术在国外已实现了工程化应用，在国内该技术正处于由实验室研究向工程应用转化阶段。目前，低放废液蒸发处理工艺的优化改进正在开展热实验相关工作。

1蒸发处理工艺简介

以我国核工业领域田湾核电站的放射性废液处理系统为例，对低放废液传统的蒸发处理工艺进行介绍，传统处理系统主要由废液预处理、废液蒸发浓缩及二次蒸汽冷凝液离子交换净化和监测排放三部分组成[3]。

废液通过废液收集槽收集，对于含有大量泥沙等杂质的废液，在预处理部分设置了两套互为备用的水力旋流器(20m3/h)进行处理。处理后较重的固体杂质留在旋流器底部，定期排放到水泥固化系统进行固化；液体从旋流器上部流出，经溢流槽进入两个容积各为100m3的废液贮槽尽可能长时间贮存，使短寿命核素充分衰变，并通过添加化学试剂将废液的化学状态调节到规定的范围内。

经预处理后的废液送入一级蒸发系统(处理能力6m3/h)处理，一部分水变成了水蒸气，经冷凝冷却后进入冷凝液槽；绝大多数的放射性核素以盐的形式留在蒸残液中，当废液蒸发浓缩到一定浓度时，进入二级蒸发系统(处理能力600L/h)进一步浓缩，当蒸残液中含盐量达到400g/L时，将蒸残液排至专门的贮槽待水泥固化。正常运行期间，田湾核电站每年每台机组蒸残液的年产生量为80m3。

对冷凝液槽中的二次蒸汽冷凝液再次冷却，经过一套阳、阴离子交换树脂过滤器进一步净化后轮流排入两个容积均为70m?的监测槽监测排放。

2膜处理工艺简介

目前技术成熟、工程经验丰富的低放废液膜处理技术包括电渗析、微滤、超滤、纳滤和反渗透等[4]，由于各种技术的特征不同，要根据放射性核素的存在形态和不同膜技术的分离特征确定适宜的处理工艺。以较为典型的反渗透技术为例：首先，需对原水进行预处理，改善供水水质，使之达到要求，减少、延缓膜的污染、延长其寿命，它处理的对象主要是进水中的微生物、细菌、胶体、有机物、重金属离子、固体颗粒等，以满足反渗透装置进水的要求，保证反渗透装置能长期运行。其次，预处理后的水经高压泵进入反渗透装置(可根据实际情况，设置一级或二级反渗透膜)进行深层分离处理，净化水进入淡水箱，反渗透工艺的脱盐率可达98%以上，去污因子可达1000。

美国的Nine Mile Point核电站采用Thermex反渗透系统处理压水堆核电站的地面排水，从1995年到1997年共处理了50300m?的地面排水。另外，美国Pilgrim、Comanche Peak、Dresden、Bruce等核电站均采用了反渗透技术处理放射性废液。德国AWE公司采用蒸发+反渗透+水泥固化组合工艺替代老旧工艺处理放射性废液，处理后的净化水的放射性活度远低于排放标准，同时有效降低了处理成本，且工艺相对简单易于自动化操作[5]。

3两种处理工艺比较

下面针对我国军工核设施退役及放射性废物治理过程中产生的低放废液(放射性浓度Σβ≤4.0×104Bq/L，总含盐量不超过2.0g/L)，主要从技术指标、处理能力、能耗、固体废物产生量等方面对传统“两级蒸发+离子交换”处理工艺与膜处理工艺进行比较，具体见表1。由表1可以看出，低放废液膜处理工艺在各方面优势明显，更加符合低放废液处理环保、节能、高效、废物最小化的要求。

表1　两种处理工艺的比较

4蒸发处理工艺优化改进流程

本文提出了低放废液蒸发处理工艺的优化改进，将低放废液从废液接收槽引出，经预滤、超滤等预处理系统后，进入一级反渗透、二级反渗透、一级连续电除盐、二级连续电除盐等集成处理系统。同时，现有设施二次蒸汽冷凝液可作为一级连续电除盐系统的进料，实验成功后可替代现有设施工艺的离子交换系统。处理产生的净化液进入一次冷凝液槽进行监测排放，浓缩液进入现有设施的一次浓缩液槽，作为现有设施的二次蒸发进料，实验成功后可用预处理+反渗透系统替代现有工艺的一次蒸发系统及离子交换系统。

另外，由于该低放废液处理设施一次蒸发的处理能力为6m3/h，二次蒸发的最大处理能力为约700L/h，而用反渗透膜处理工艺替代一次蒸发系统后，浓缩液的产生量为667L/h，因此其产生量与二次蒸发的处理能力是相匹配的。该设施的离子交换的处理能力为1m3/h，而连续电除盐工艺的处理能力约为7.5m3/h，故用连续电除盐工艺替代离子交换系统在处理能力方面也是相匹配的。

5结论

(1)改进的低放废液蒸发处理工艺各子系统与现有系统易于对接，反渗透膜系统的浓缩液产生量与现有设施二次蒸发处理能力是匹配的，现有设施离子交换系统与连续电除盐系统的处理能力也是匹配的，且不影响现有设施的运行。(2)改进的低放废液蒸发处理工艺可为后续工程化应用提供技术支持。

参考文献：

[1]赵卷.膜法处理低浓度放射性废水的应用及研究进展[C].2007年核化工三废处理处置学术交流会，2007：107-108.

[2]李永青，陈勤，薛明等.放射性废水处理方法及国内外处理状况[C]//中国环境科学学会.中国环境科学学会2009年学术会论文集(第二卷).武汉：中国环境科学学会，2009：36-39.

[3]陈良.田湾核电站放射性废液处理系统介绍[C].2007年核化工三废处理处置学术交流会，2007：85-86.

[4]张维润，樊雄.膜分离技术处理放射性废水[J].水处理技术(第35卷，第10期)，2009：1-2.

[5]王建龙，刘海洋.放射性废水的膜处理技术研究进展[N].环境科学学报(第33卷，第10期)，2013：2647-2649.

引用文献格式：宋玉乾等.关于低放废液蒸发处理工艺优化改进探讨[J].环境与可持续发展，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

中图分类号：X834

文献标识码：A

文章编号：1673-288X(2015)01-0187-02

作者简介：宋玉乾，工程师，工学硕士，现从事放射性废物治理工作