一种百万千瓦级核电站处理放射性废水的方法及反应器技术

本发明专利技术公开了一种百万千瓦级核电站处理放射性废水的方法及反应器。所述方法为通过搅拌使比重大于放射性废水比重的吸附剂悬置分散在放射性废水中，通过吸附剂吸附放射性废水中的核素离子。所述反应器内腔的下部为吸附反应区，反应器内腔的上部为分离区；所述吸附反应区中设置有放射性废水的入水口和搅拌装置，所述分离区内设置有将吸附剂留滞在反应器内的拦截装置，所述拦截装置的上方设置有处理后废水的出水口。本发明专利技术将现有的固定床吸附改为流动床吸附，可以选取粉末或者小颗粒的吸附剂以增加比表面积，通过搅拌在放射性废水中来提高吸附剂与放射性废水充分接触，能够快速地对大量放射性废水进行预处理。

【技术实现步骤摘要】
一种百万千瓦级核电站处理放射性废水的方法及反应器
本专利技术涉及放射性废水处理领域，尤其是一种百万千瓦级核电站处理放射性废水的方法及反应器。
技术介绍
目前，放射性废水处理领域所使用的吸附反应器一般为固定床吸附反应器，这种反应器的结构如图1所示，包括腔体1’，腔体1’内填充有大颗粒的吸附剂2’。工作时，放射性废水沿图中箭头所示方向流动，即从反应器上端输入腔体1’，然后从吸附剂2’的间隙中向下流动，在流动过程中吸附剂2’与水中的核素离子反应，将其吸附，处理后的水从反应器下端排出。这种固定床吸附反应器中的吸附剂粒径通常较大，因此，吸附剂的比表面积小、传质速度慢，过床流速慢，所需的反应器体积大、重量大，在辐射防护、运输、安装等方面具有极大的困难。这种固定床吸附反应器在现场的运输和安装也都需要特种设备才能完成。例如：2011年日本福岛第一核电站由超设计基准的海啸引发重大核事故后，对事故后放射性废水进行处理的无机吸附工艺所使用的即为固定床吸附反应器。整个吸附工艺由4组装置并联组成，每组并联装置又由6个模块组成，即使采用了多组并联、每组设置多个模块的方式来降低单个反应器的体积，构成主体模块的单个反应器的重量仍然重达90吨，防护材料还额外增加15吨的重量。由于重量太大，为了运输该反应器，只能利用世界上挂载重量最大的运输机安124进行运输。若减小吸附剂粒径，虽然会提高吸附效果，但吸附剂的间隙也将随之减小，放射性废水流经固定床的水头损失增加，水头损失增加到一定程度会使固定床吸附反应器无法正常工作。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的之一是提供一种适用于百万千瓦级核电站放射性废水预处理阶段，能够快速处理大批量放射性废水的方法，本专利技术的目的之二是提供一种百万千瓦级核电站处理放射性废水的反应器。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种百万千瓦级核电站处理放射性废水的方法，通过搅拌使比重大于放射性废水比重的吸附剂悬置分散在放射性废水中，通过吸附剂吸附放射性废水中的核素离子。进一步，放射性废水从入水口输入反应器内，反应器内腔中部的吸附反应区放置有吸附剂，搅拌使吸附剂悬置分散在吸附反应区的放射性废水中，吸附剂吸附放射性废水中的核素离子，处理后的废水从出水口排出。进一步，放射性废水的输入和处理后废水的排出连续进行。进一步，所述反应器内腔中所述吸附反应区的上方还设置有用于将吸附剂留滞在反应器内的拦截装置。进一步，所述拦截装置为斜板过滤器。进一步，所述拦截装置为钛膜过滤器。进一步，所述拦截装置包括相对上下配置的斜板过滤器和钛膜过滤器，钛膜过滤器位于上方。更进一步，所述反应器还设置有所述钛膜过滤器的清洗装置，该清洗装置包括清洗泵和清洗头，所述清洗泵吸取放射性废水并由所述清洗头对钛膜过滤器下表面进行冲刷，以使斜板过滤器滤出的吸附剂颗粒落回所述吸附反应区。再进一步，所述清洗泵的吸水口位于所述钛膜过滤器之下。再进一步，所述清洗泵的吸水口位于所述钛膜过滤器和所述斜板过滤器之间。进一步，通过在所述吸附反应区中设置机械搅拌装置实现所述搅拌。进一步，利用水流扰动所述吸附反应区中的放射性废水水体来实现所述搅拌。更进一步，所述反应器还设置有水流搅拌装置，该水流搅拌装置包括搅拌泵和射流搅拌器，其中，所述射流搅拌器设置在所述吸附反应区中；所述搅拌泵吸取吸附反应区中的放射性废水，并将所吸取的废水送至射流搅拌器由射流搅拌器上的喷水口喷出，实现所述搅拌。进一步，所述搅拌泵输出端经连接管道与所述射流搅拌器相接，所述连接管道上设置有真空射流器，真空射流器的吸入口与吸附剂盛放容器相接，真空射流器吸取吸附剂射流投加到所述吸附反应区内。一种百万千瓦级核电站处理放射性废水的反应器，该反应器内腔的下部为吸附反应区，反应器内腔的上部为分离区；所述吸附反应区中设置有放射性废水的入水口和搅拌装置，所述搅拌装置将比重大于废水的吸附剂悬置分散在放射性废水中，所述分离区内设置有将吸附剂留滞在反应器内的拦截装置，所述拦截装置的上方设置有处理后废水的出水口。进一步，所述拦截装置为斜板过滤器。进一步，所述拦截装置为钛膜过滤器。进一步，所述拦截装置包括相对上下配置的斜板过滤器和钛膜过滤器，所述钛膜过滤器位于斜板过滤器的上方。进一步，所述斜板过滤器设置一层或者多层，斜板过滤器由若干相互平行的倾斜板间隔一定距离排布。进一步，所述反应器还设置有钛膜过滤器清洗装置，该清洗装置包括清洗泵和清洗头，所述清洗头位于所述钛膜过滤器下方，清洗头通过管路连接所述清洗泵，并在该管路上设置有第一流量控制阀门，清洗泵的吸入口连接在所述反应器上，从反应器中吸取放射性废水并由清洗头喷出，以对钛膜过滤器下表面进行冲刷。进一步，所述清洗泵的吸水口位于所述钛膜过滤器之下。进一步，所述清洗泵的吸水口位于所述钛膜过滤器和所述斜板过滤器之间。进一步，所述反应器的底部呈向下逐渐缩小的锥形，所述入水口设置在反应器底部的锥形尖端处，在停止进水时，该入水口还能够排出沉淀在反应器内腔底部的吸附剂颗粒。进一步，所述搅拌装置为机械搅拌装置。进一步，所述搅拌装置为水流搅拌装置，所述水流搅拌装置包括搅拌泵和射流搅拌器，其中，所述射流搅拌器设置在所述吸附反应区中；所述射流搅拌器通过管路依次连接所述搅拌泵和反应器的吸附反应区，在搅拌泵的上游和下游管路上设置有第二、第三流量控制阀门，搅拌泵吸取吸附反应区中的放射性废水，并将所吸取的废水送至射流搅拌器由射流搅拌器喷出，实现搅拌。进一步，连接所述搅拌泵输出端和所述射流搅拌器的管路上设置有第四流量控制阀门，与该阀门并联接入真空射流器，所述真空射流器的吸入口通过管路与吸附剂盛放容器相接，且在该段管路上设置有第五流量控制阀门，真空射流器吸取吸附剂射流投加到所述吸附反应区内。进一步，所述射流搅拌器包括水平设置的横管，该横管两端设置有水平喷射的喷嘴，所述喷嘴的喷射方向相反且在横管的轴向之外，由喷嘴射出的水流推动反应区内的放射性废水和吸附剂颗粒旋转搅拌。进一步，所述喷嘴的喷射方向垂直于所述横管的轴向。进一步，所述反应器的入水口上连接有供水主管路，在所述主管路上设置有两个分管路，第一分管路上连接有供料泵，放射性废水由该供料泵推动经该分管路和主管路进入反应器内腔；第二分管路用于排放吸附剂颗粒；主管路上设置有第六流量控制阀门，第一分管路上设有第七流量控制阀门，第二分管路上设有第八流量控制阀门。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术将现有的固定床吸附改为流动床吸附，可以选取粉末或者小颗粒的吸附剂以增加比表面积，通过搅拌在放射性废水中来提高吸附剂与放射性废水充分接触，减少反应时间，能够快速地对大量放射性废水进行预处理；(2)本专利技术中斜板过滤器利用层流原理缩短吸附剂的沉降距离，减少所需要的沉降时间，提高吸附剂和水体的分离效果，减小反应器的体积；利用钛膜过滤器拦截吸附剂，清洗装置能够在线清理钛膜过滤器下表面的吸附剂，并使其重新返回反应区，无需停机；(3)本专利技术采用搅拌方式使比重大于放射性废水的吸附剂悬置分散在放射性废水中。搅拌还可以有多种形式，如射流搅拌器、摇晃搅拌、插入搅棍搅拌、向水体底部通入气泡等等，只要达到吸附剂悬置分散的效果即可。射流搅拌器上方向相反的喷嘴使吸附反应区内的放射性废水与吸附剂旋转搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种百万千瓦级核电站处理放射性废水的方法，其特征在于，通过搅拌使比重大于放射性废水比重的吸附剂悬置分散在放射性废水中，通过吸附剂吸附放射性废水中的核素离子。

【技术特征摘要】
1.一种百万千瓦级核电站处理放射性废水的方法，其特征在于，通过搅拌使比重大于放射性废水比重的吸附剂悬置分散在放射性废水中，通过吸附剂吸附放射性废水中的核素离子；放射性废水从入水口输入反应器内，反应器内腔中部的吸附反应区放置有吸附剂，搅拌使吸附剂悬置分散在吸附反应区的放射性废水中，吸附剂吸附放射性废水中的核素离子，处理后的废水从出水口排出；所述反应器还设置有水流搅拌装置，利用水流扰动所述吸附反应区中的放射性废水水体来实现所述搅拌，该水流搅拌装置包括搅拌泵和射流搅拌器，其中，所述射流搅拌器设置在所述吸附反应区中；所述搅拌泵吸取吸附反应区中的放射性废水，并将所吸取的废水送至射流搅拌器由射流搅拌器上的喷水口喷出，实现所述搅拌；所述搅拌泵输出端经连接管道与所述射流搅拌器相接，所述连接管道上设置有真空射流器，真空射流器的吸入口与吸附剂盛放容器相接，真空射流器吸取吸附剂射流投加到所述吸附反应区内。2.如权利要求1所述的百万千瓦级核电站处理放射性废水的方法，其特征在于，放射性废水的输入和处理后废水的排出连续进行。3.如权利要求1所述的百万千瓦级核电站处理放射性废水的方法，其特征在于，所述反应器内腔中吸附反应区的上方还设置有用于将吸附剂留滞在反应器内的拦截装置。4.如权利要求3所述的百万千瓦级核电站处理放射性废水的方法，其特征在于，所述拦截装置为斜板过滤器。5.如权利要求3所述的百万千瓦级核电站处理放射性废水的方法，其特征在于，所述拦截装置为钛膜过滤器。6.如权利要求3所述的百万千瓦级核电站处理放射性废水的方法，其特征在于，所述拦截装置包括相对上下配置的斜板过滤器和钛膜过滤器，钛膜过滤器位于斜板过滤器的上方。7.如权利要求5所述的百万千瓦级核电站处理放射性废水的方法，其特征在于，所述反应器还设置有所述钛膜过滤器的清洗装置，该清洗装置包括清洗泵和清洗头，所述清洗泵吸取经吸附剂处理后的废水并由所述清洗头对钛膜过滤器下表面进行冲刷，所述清洗泵的吸水口位于所述钛膜过滤器之下。8.如权利要求6所述的百万千瓦级核电站处理放射性废水的方法，其特征在于，所述反应器还设置有所述钛膜过滤器的清洗装置，该清洗装置包括清洗泵和清洗头，所述清洗泵吸取经吸附剂处理后的废水并由所述清洗头对钛膜过滤器下表面进行冲刷，所述清洗泵的吸水口位于所述钛膜过滤器和所述斜板过滤器之间。9.一种百万千瓦级核电站处理放射性废水的反应器，其特征在于，反应器内腔的下部为吸附反应区，反应器内腔的上部为分离区；所述吸附反应区中设置有放射性废水的入水口和搅拌装置，所述搅拌装置将比重大于废水的吸附剂悬置分散在放射性废水中，所述分离区内设置有将吸附剂留滞在反应器内的拦截装置，所述拦截装置的上方设置有处理后废水的出水口；所述搅拌装置为水流搅拌装置，所述水...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵璇，李福志，尉继英，戴忠华，黄卫刚，赵滢，
申请(专利权)人：岭东核电有限公司，清华大学，中广核核电运营有限公司，大亚湾核电运营管理有限责任公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44