一种放射性废水处理的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种放射性废水的处理方法和装置，其中使放射性废水通过碟管式反渗透(DTRO)膜组件进行处理，能够同时获得高去污因子和高浓缩倍数的效果。在所述方法中，使放射性废水依次通过第一级膜组件和第二级膜组件，得到第二级清水；从第一级膜组件送出的第一级浓水进入第三级膜组件，得到浓缩液。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请人清华大学于2014年01月09日提交的申请号为201410010846.3、题为“一种放射性废水处理的方法和装置”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及放射性废水处理，具体涉及一种通过碟管式反渗透膜技术处理放射性废水的方法和装置。
技术介绍
对于核工业领域产生的放射性废水，絮凝沉淀、砂滤、硅藻土过滤、超滤、选择性离子交换、反渗透膜处理、蒸发、电渗析都是处理它们的常用方法。每种处理方法都有其适用范围和技术特点，目前的研究主要集中在研究不同的处理方法对反应堆堆芯融化情况下放射性废水的去污效率，结合处理流量和工艺特点选择出适用的放射性废水处理技术。放射性废水处理技术的重点是提高放射性废水的去污因子，使排放出水中的放射性核素的浓度尽可能低，并使放射性浓缩液的体积尽量小。在目前国内外技术条件下，放射性废水膜处理系统虽然有较高的去污因子，但其很低的浓缩倍数(通常只有5-10)限制了其广泛使用。同时，常规反渗透膜处理系统对进水的严格要求也严重限制了其使用，若采用硅藻土过滤等预处理将极大增加固体废物的产生量。本专利技术通过选择高抗污染的碟管式反渗透膜组件而可以简化复杂的预处理工艺，并通过碟管式反渗透膜组件的优化组合处理同时实现了高效处理和高倍数浓缩。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种放射性废水处理方法，其中使放射性废水通过碟管式反渗透(DTRO)膜组件进行处理，其中去污因子达至少500，并且浓缩倍数达至少25倍。在本专利技术方法的一个实施方案中，可以使放射性废水依次通过第一级膜组件和第二级膜组件，得到第二级清水；从第一级膜组件送出的第一级浓水进入第三级膜组件，得到浓缩液。根据本专利技术的方法，一方面，可以将从第二级膜组件送出的第二级浓水和从第三级膜组件送出的浓缩级清水都返回送入第一级膜组件进行再处理。另一方面，在本专利技术的方法中，放射性废水在进料到膜组件之前，可以经过砂滤、超滤或pH值调节的预处理，其中如果进行pH值调节，则可以将放射性废水的pH值调节到6-8。又一方面，在本专利技术的方法中，放射性废水在处理前的含盐量优选不超过5g/L。本专利技术的另一目的是提供一种用于本专利技术放射性废水处理方法的放射性废水处理装置，其包括第一级、第二级和第三级碟管式反渗透膜组件以及用于提供放射性废水的供水泵，其中第一级膜组件的清水出口与第二级膜组件的进口相连，第一级膜组件的浓水出口与第三级膜组件的进口相连。一方面，第二级膜组件的浓水出口和第三级膜组件的清水出口都与第一级膜组件的进口相连。另一方面，所述放射性废水处理装置还包括分别用于第一级、第二级和第三级碟管式反渗透膜组件的第一级、第二级和第三级高压泵和循环泵。附图说明图1是根据本专利技术一个实施方案的放射性废水处理方法的工艺流程图。图2A和图2B分别是根据本专利技术一个实施方案的放射性废水处理装置的结构示意图和实物图。图3A和图3B分别是用于本专利技术的碟管式反渗透膜组件的流道示意图和实物图。图4是对比例2的工艺流程图。具体实施方式放射性废水处理不同于诸如焦化废水、制药废水、纺织/印染废水、石油/化工废水、垃圾渗滤液之类的一般性废水处理，这是因为：1)放射性核素离子的排放质量浓度极低，超出了常规废水处理技术的能力；环境排放要求放射性活度为10Bq/L，以90Sr和137Cs为例，各自对应的核素质量浓度分别为2.0×10-13mg/L和3.0×10-13mg/L。2)对二次放射性废物产生量的要求远远高于常规的废水处理，放射性废水处理的一个重要原则就是放射性废物最小化。3)需要考虑放射性条件下设备的可操作性和可维护性。基于放射性废水处理的上述特殊要求，本专利技术人设计完成本专利技术的放射性废水处理方法和装置，其中在保证放射性核素离子的排放质量浓度极低的同时，所产生的放射性废物的量最少。在本文中，除了放射性活度外，“去污因子”也用来衡量放射性核素离子的排放质量浓度，该因子按(原水的放射性活度)/(清水的放射性活度)来计算。本文所用的“浓缩倍数”用来衡量所产生的放射性废物的量，可以按(原水体积)/(浓缩液体积)来计算。根据本专利技术的放射性废水处理方法，放射性废水经过DTRO膜组件处理后，去污因子达至少500，并且浓缩倍数达至少25倍，这既达到了生活污水的排放标准10Bq/L，又确保了放射性废物的产生量尽可能地少。这也是本专利技术方法显著不同于现有技术相关废水处理方法的一个关键所在。现有技术的废水处理方法中，要么从不考虑浓缩倍数这一参数，要么为了同时追求达到排放标准和浓缩倍数而不得不采用复杂的工艺和设备。本专利技术通过使用DTRO膜组件处理放射性废水，成功实现了通过简单易操作的工艺和装置使得放射性废水达到排放标准，同时放射性废物的产生量最少。在本专利技术方法的一个实施方案中，使用三级DTRO膜组件处理放射性废水。图1是三级DTRO膜组件处理放射性废水的示例性工艺流程图。根据图1，放射性废水依次通过第一级膜组件和第二级膜组件，得到第二级清水；从第一级膜组件送出的第一级浓水进入第三级膜组件，得到浓缩液。从第二级膜组件送出的第二级浓水和从第三级膜组件送出的浓缩级清水可以返回送入第一级膜组件进行再处理。尽管图1中示出了对原水进行预处理，但这不是必须的步骤。由于本专利技术所用的膜组件是DTRO膜组件，可以在没有对原水进行任何形式的预处理情况下，直接处理放射性废水，并达到要求的排放标准。不像现有技术中许多放射性废水处理工艺，需要首先通过复杂的超滤工艺预处理废水，才能将经预处理的废水送去进行反渗透处理。显然，在本专利技术的方法中，预处理工艺的省去能够简化处理设备，大大降低处理成本。如果对原水进行预处理，可以是砂滤、超滤或pH值调节之类的操作，这是本领域技术人员根据实际情况容易确定的。如果进行pH值调节，优选将放射性废水的pH值调节到6-8。在该pH值下，一方面DTRO膜组件的反渗透处理效果最好，另一方面能保证DTRO膜组件具有较长的使用寿命。同样，尽管图1中示出了对二级清水进行离子交换，但该步骤是可以根据实际情况进行选择的。事实上，对于核设施常规排放的放射性废水，其放射性活度一般在1000Bq/L至10000Bq/L(总β)，它们通过本专利技术方法的两级DTRO膜组件处理，二级清水的放射性活度往往已经低于10Bq/L，符合生活污水的排放标准。甚至对于非常规泄漏的放射性废水，比如2011年日本福岛核泄漏所产生的放射性废水，其放射性活度可以高达50000Bq/L；这种高放射性废水通过本专利技术的两级DTRO膜组件处理，第二级清水的放射性活度也接近10Bq/L(例如下文的实施例1)。但是，如果追求所排放的污水最好能够接近自然界水本底，这种情况下可以将从第二级膜组件送出的第二级清水送去进一步精细处理。在本专利技术的方法中，如果从第二级膜组件送出的第二级清水的放射性活度大于1Bq/L，则对第二级清水进行精细处理。关于精细处理，优选离子交换处理或电渗析处理。本专利技术方法所处理的放射性废水即使放射性活度高达50000Bq/L，通过一步精细处理，仍可以获得接近自然界水本底的水，其放射性活度约为0.5Bq/L。另一方面，由于通过本专利技术方法的二级DTRO膜组件处理得到的二级清水已经非常干净，如果对其进行进一步的离子交换处理，所用的离子交本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放射性废水处理方法，其特征在于将放射性废水通过碟管式反渗透膜组件进行处理，其中去污因子达至少500，并且浓缩倍数达至少25倍。

【技术特征摘要】
1.一种放射性废水处理方法，其特征在于将放射性废水通过碟管式反渗透膜组件进行处理，其中去污因子达至少500，并且浓缩倍数达至少25倍。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于放射性废水依次通过第一级膜组件和第二级膜组件，得到第二级清水；从第一级膜组件送出的第一级浓水进入第三级膜组件，得到浓缩液。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于从第二级膜组件送出的第二级浓水返回送入第一级膜组件。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于从第三级膜组件送出的浓缩级清水返回送入第一级膜组件。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于如果从第二级膜组件送出的第二级清水的放射性活度大于1Bq/L，则将第二级清水送去精细处理，优选离子交换处理或电渗析处理。6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊峰，王建龙，赵树理，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11