一种高温气冷堆燃料元件生产废水的处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种高温气冷堆燃料元件生产废水的处理方法，包括以下步骤：将高温气冷堆燃料元件生产废水的pH值调节至6～6.8，进行中和沉淀后过滤，得到第一滤液和滤饼，将滤饼干燥回收；所述高温气冷堆燃料元件生产废水中氨的质量含量小于等于2％；将所述第一滤液与碱性钙化合物、磷酸盐混合后进行络合沉淀，过滤得到第二滤液；将所述第二滤液进行活性炭吸附。本发明专利技术提供的方法可以对铀含量为1～1000ppm的废液进行有效处理，其中93.5％以上的铀可以被回收，处理后出水中的铀含量低于0.05ppm，COD值降低至100mg/L左右；且本发明专利技术提供的方法二次废物产生量少，仅在络合沉淀步骤产生少量废渣，适合规模化处理。

【技术实现步骤摘要】
一种高温气冷堆燃料元件生产废水的处理方法及装置
本专利技术涉及放射性废水处理领域，尤其涉及一种高温气冷堆燃料元件生产废水的处理方法及装置。
技术介绍
高温气冷堆采用球形燃料元件，该球形燃料元件具有极高的化学稳定性、热稳定性及机械稳定性，可以将反应堆运行中的核燃料裂变产物充分阻留在包覆颗粒内部，有效地阻止放射性粉尘及气体的外泄。因此，高温气冷堆是目前最安全的核反应堆型之一。元件核芯为陶瓷二氧化铀颗粒，目前主要采用外凝胶法制备二氧化铀核芯，其主要步骤包括溶解、制胶、分散胶凝、陈化、洗涤、干燥焙烧、还原、烧结、筛分和分选等，其中溶解、制胶、分散胶凝、陈化、洗涤等湿法工序段会产生大量含氨、铀、有机物、硝酸盐等物质的放射性废水。高温气冷堆燃料元件生产废水氨含量、有机物含量、铀含量以及盐(硝酸铵等)含量都较高，与常规铀废水差别较大。针对这种特殊废水，清华大学权英等专利技术了一种NH3-N的回收方法(权英，陈晓彤，王阳，刘兵，唐亚平，一种含氨废液中NH3-N的回收方法，CN201310144190.X)，该法采用间歇升温、间歇补料模式进行蒸馏，并通过循环吸收将废液中的大部分NH3-N去除并进行回收利用，同时还避免了放射性元素铀的逸出，最终氨的去除率大于90％，处理后液中氨的浓度低于1％。针对这种除氨后的放射性废液，清华大学陈晓彤等专利技术了一种废水处理方法(陈晓彤，贺林峰，卢振明，刘兵，唐亚平，高温气冷堆元件核芯制备工艺废水的处理方法，CN201410546584.2)，该法采用絮凝沉淀、活性炭吸附去除有机物、硅胶吸附铀、反渗透浓缩等工序，可使处理后出水中铀含量降至0.05ppm以下。该法虽然可以有效地去除废液中的铀元素，但是其采用明矾或明矾/聚丙烯酰胺作絮凝剂的方法只适合处理低浓度的含铀废液(10ppm以下)，对于铀含量较高的废液，絮凝效果不佳，且反渗透过程产生的二次浓水及硅胶等二次固体废物较多。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种能对高铀含量的高温气冷堆燃料元件生产废水进行有效处理的方法，该方法能够对废液中的铀进行高效的回收，有效降低废水的COD值，并且处理流程短、二次废物产生量少。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种高温气冷堆燃料元件生产废水的处理方法，包括以下步骤：将高温气冷堆燃料元件生产废水的pH值调节至6～6.8，进行中和沉淀后过滤，得到第一滤液和滤饼，将滤饼干燥回收；所述高温气冷堆燃料元件生产废水中氨的质量含量小于等于2％；将所述第一滤液与碱性钙化合物、磷酸盐混合后进行络合沉淀，过滤得到第二滤液；将所述第二滤液进行活性炭吸附。优选的，所述中和沉淀的温度为60～100℃；所述中和沉淀的时间为30～120min。优选的，所述络合沉淀的温度为60～100℃；所述络合沉淀的时间为30～120min。优选的，所述碱性钙化合物为氧化钙和/或氢氧化钙。优选的，所述碱性钙化合物的质量和第一滤液的体积比为0.2～5g：1L。优选的，所述磷酸盐的质量和第一滤液的体积比为0.2～10g：1L。优选的，所述磷酸盐为磷酸钠、磷酸钾、磷酸铵、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸氢铵、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾和磷酸二氢铵中的一种或几种混合物。优选的，所述活性炭吸附使用活性炭柱。本专利技术提供了一种高温气冷堆燃料元件生产废水处理用装置，包括废液罐、中和沉淀反应釜、第一板框压滤机、络合沉淀反应釜、第二板框压滤机和活性炭柱；所述废液罐的出水口和中和沉淀反应釜的进水口相连，所述中和沉淀反应釜的出水口和第一板框压滤机的进水口相连，所述第一板框压滤机的出水口和络合沉淀反应釜的入水口相连，所述络合沉淀反应釜的出水口和第二板框压滤机的进水口相连，所述第二板框压滤机的出水口和活性炭柱进水口相连。本专利技术提供了一种高温气冷堆燃料元件生产废水的处理方法，通过中和沉淀、络合沉淀和活性炭吸附来处理高温气冷堆燃料元件生产废水，通过中和沉淀将废水中绝大部分铀回收，通过络合沉淀和活性炭吸附将废液中剩余的铀去除，并且通过活性炭吸附步骤大幅降低废水的COD值。实施例表明，本专利技术提供的方法可以对铀含量为1～1000mg/L的废水进行有效处理，93.5％以上的铀可以被回收，处理后出水中的铀含量低于0.05ppm，COD值为100mg/L左右；且本专利技术二次废物产生量少，仅在络合沉淀步骤产生少量废渣，适合规模化处理。附图说明图1为本专利技术高温气冷堆燃料元件生产废水处理用装置的示意图；图1中：1-废液罐；2-中和沉淀反应釜；3-第一板框压滤机；4-络合沉淀反应釜；5-第二板框压滤机；6-活性炭柱；7-泵。具体实施方式本专利技术提供了一种高温气冷堆燃料元件生产废水的处理方法，包括以下步骤：将高温气冷堆燃料元件生产废水的pH调节至6～6.8，进行中和沉淀后过滤，得到第一滤液和滤饼，将滤饼干燥回收；所述高温气冷堆燃料元件生产废水中氨的质量含量小于等于2％；将所述第一滤液与碱性钙化合物、磷酸盐混合后进行络合沉淀，过滤得到第二滤液；将所述第二滤液进行活性炭吸附。本专利技术将高温气冷堆燃料元件生产废水的pH值调节至6～6.8，进行中和沉淀后过滤，得到第一滤液和滤饼，将滤饼干燥回收；所述高温气冷堆燃料元件生产废水中氨的质量含量小于等于2％。在本专利技术中，所述高温气冷堆燃料元件生产废水中氨的质量含量小于等于2％，优选为小于等于1.5％。原始的高温气冷堆燃料元件生产废水中氨的质量含量约为17～25％，大量氨的存在会导致中和需要大量的酸，既增加了原料消耗，又会在溶液中产生大量铵盐，影响后续处理效果。因此，本专利技术所述方法的处理对象为除氨后的高温气冷堆燃料元件生产废水，本专利技术优选使用蒸氨法将废水中的氨蒸除；本专利技术对蒸氨法的具体过程没有特殊要求，使用本领域常规的蒸氨方法即可。为表述方便，在本专利技术中将这种蒸氨处理后的高温气冷堆燃料元件生产废水称为高温气冷堆燃料元件生产废水；在本专利技术中，所述高温气冷堆燃料元件生产废水的COD值约为2000～10000mg/L，铀含量约为1～1000ppm。本专利技术将高温气冷堆燃料元件生产废水的pH值调节至6～6.8，优选为6.2～6.5，更优选为6.3～6.4。本专利技术优选使用酸溶液调节pH值；所述酸溶液为浓酸和水的混合物；所述浓酸优选为硫酸、盐酸和硝酸中的一种或几种，更优选为硫酸；所述酸溶液中浓酸和水的体积比优选为1:0～5，更优选为1:2～4，最优选为1:3。在本专利技术中，所述中和沉淀的温度优选为60～100℃，更优选为70～90℃，最优选为80～85℃；所述中和沉淀的时间优选为30～120min，更优选为50～100min，最优选为60～80min；本专利技术优选在搅拌条件下进行中和沉淀；所述搅拌的速率优选为150～300转/min，更优选为200～250转/min。所述中和沉淀后，本专利技术优选将中和沉淀料液自然冷却至室温后过滤，得到滤饼和第一滤液。本专利技术对过滤的具体方法没有特殊要求，本领域技术人员熟知的过滤方法均可，优选为抽滤或板框压滤，更优选为板框压滤。得到滤饼后，本专利技术优选将滤饼干燥回收，所述干燥的温度优选为80～200℃，更优选为100～180℃，最优选为120～150℃。在本专利技术中，废液中93.5％以上铀通过中和沉淀进入滤饼中，所述滤饼的主要成分为重铀酸铵，其中铀含量为63本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温气冷堆燃料元件生产废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将高温气冷堆燃料元件生产废水的pH值调节至6～6.8，进行中和沉淀后过滤，得到第一滤液和滤饼，将滤饼干燥回收；所述高温气冷堆燃料元件生产废水中氨的质量含量小于等于2％；将所述第一滤液与碱性钙化合物、磷酸盐混合后进行络合沉淀，过滤得到第二滤液；将所述第二滤液进行活性炭吸附。

【技术特征摘要】
1.一种高温气冷堆燃料元件生产废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将高温气冷堆燃料元件生产废水的pH值调节至6～6.8，进行中和沉淀后过滤，得到第一滤液和滤饼，将滤饼干燥回收；所述高温气冷堆燃料元件生产废水中氨的质量含量小于等于2％；将所述第一滤液与碱性钙化合物、磷酸盐混合后进行络合沉淀，过滤得到第二滤液；将所述第二滤液进行活性炭吸附。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中和沉淀的温度为60～100℃；所述中和沉淀的时间为30～120min。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述络合沉淀的温度为60～100℃；所述络合沉淀的时间为30～120min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱性钙化合物为氧化钙和/或氢氧化钙。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述碱性钙化合物的质量和第一滤液的体积比为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：李林艳，徐建军，陈晓彤，刘兵，唐亚平，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11