移動式低放廢水處理研究

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摘要:在前期調研和實驗基礎上，針對核電廠及核技術利用單位產生的零星低放廢液，設計了一套移動式離子交換處理實驗裝置(2級陽樹脂+1級陰樹脂+1級混合樹脂)，并試驗了該裝置對模擬非放廢水(含鍶、銫、鈷、碘)的處理效果，實驗結果表明，該離子交換實驗裝置對鍶、銫、鈷、碘有較好的去除效果，去污因子達到103。

關鍵詞:低放廢液;移動式;離子交換;去污因子

我國核工業經過多年的發展，形成了從鈾礦開采到乏燃料后處理的完整的核燃料循環產業鏈條。針對每個環節產生的放射性廢液，各核設施均建立了成熟工程化應用的固定式放射性廢液處理設施/裝置，其可以很好地處理核設施正常運行工況下產生的各類放射性廢液，處理后的水質達到排放要求。然而對于相關核電廠以及核技術利用單位產生的一些零星放射性廢液以及各類異常工況下的少量超標放射性廢液，如采用建造傳統的固定式設施來處理該類廢液，其設施的利用率不高，不但將大大增加相應的固定資產投資，同時還將帶來后期退役處理的額外成本，收益投資比很低。移動式放射性廢液處理裝置可以很好解決以上問題。目前山東海陽AP1000核電項目采用移動式低放廢液處理裝置處理設計基準工況下的廢液。該廢液產生的概率低，因此適宜于采用移動式處理裝置進行處理。這樣可明顯減少核電站固定式廢物處理設施和相應投資，提高核電站廢液處理設施的利用率，顯著降低核電站設施退役負擔和廢物量。據報道，除山東海陽核電項目之外，國內多個在建核電項目均是采用移動式放射性廢液處理裝置。［1，2］本文通過前期調研和選取離子交換材料的實驗結果，選擇羅門哈斯陽樹脂作為處理鍶、銫、鈷的離子交換材料，選擇羅門哈斯陰樹脂作為處理碘的離子交換材料，設計了一套離子交換處理試驗裝置，并試驗了該裝置對模擬廢水(含鍶、銫、鈷、碘)的處理效果［3，4］。

1模擬廢水配置

本實驗考慮了核電廠產生的放射性廢水中，主要核素包括Co、Cs、Sr、I等。用去離子水配制含硝酸鍶(Sr(NO3)2)、硝酸銫(CsNO3)、硝酸鈷(Co(NO3)2)、碘化鈉(NaI)的模擬廢水，模擬非放廢水含有鍶(Sr)、銫(Cs)、鈷(Co)各10mg/L、碘(I)400mg/L。每次試驗前均取原水樣分析檢測。

2試驗裝置及方法

離子交換處理實驗裝置主要包括供水單元、離子交換單元等。供水單元:由廢水配水罐、循環水泵、液位計等組成，完成廢水配制、試驗原水供料任務。離子交換單元:由進料泵、流量計、壓力表、樹脂吸附單元組成，去除離子態的核素。實驗裝置入水接口采用可拆卸方式，裝置可移動。模擬廢水通過進料泵依次經過4臺串聯的離子交換床單元(2級陽樹脂+1級陰樹脂+1級混合樹脂)，設計處理能力50L/h。系統穩定運行1h后，間隔一定時間在每臺離子交換柱下游出口取樣檢測。

3試驗結果與討論

離子交換裝置處理模擬廢水的試驗結果如圖1、圖2、圖3、圖4所示。如圖1、圖2、圖3所示，第一級陽樹脂對鍶、銫、鈷的去污因子DF為103～104，由于第一陽樹脂的出水中，鍶、銫、鈷的濃度接近檢測下限，經過第二級陽樹脂的處理，鍶、銫、鈷的濃度已低于檢測下限，因此第二級陽樹脂對鍶、銫、鈷的去除效果不明顯。根據本次實驗，陰樹脂和混合樹脂對鍶、銫、鈷基本沒有去除作用。整個裝置對鍶、銫、鈷的DF可達103～104。在實驗過程中去污因子會有波動。如圖4所示，兩級陽樹脂對碘基本沒有去除作用，陰樹脂對碘的去污因子DF為102～103，由于經過陰樹脂的處理，碘的濃度已低于檢測下限，因此混合樹脂對碘的去除效果不明顯。整個裝置對碘的DF可達103。在實驗過程中去污因子會有波動。

4結語

根據本次中試實驗結果，可得出以下結論。1)鍶、銫、鈷濃度約10mg/L，碘濃度約400mg/L時，整個裝置(2級陽樹脂+1級陰樹脂+1級混合樹脂)對鍶、銫、鈷和碘的去污因子可達103。2)根據本次實驗結果，混合樹脂對鍶、銫、鈷和碘的去除效果不明顯，整個工藝流程可以簡化為2級陽樹脂+1級陰樹脂。但是考慮到實際廢水中的放射性核素不止這幾種，保守考慮，在實際系統設計時，在2級陽樹脂+1級陰樹脂后可加1級混合樹脂，對放射性核素進行更深一步的去除。

參考文獻:

［1］王道全．海陽核電廠離堆放射性廢物處理技術介紹及應用分析［J］．科技創新與應用，2013(5):130．

［2］靳海睿．三門核電站放射性廢物處理工藝［J］．輻射防護通訊，2015(2):1－6．

［3］柳丹，劉杰安．離子交換樹脂處理核電廠廢液模擬試驗研究［J］．給水排水，2012(Z):248－251．

［4］李福志，孫大衛．內陸AP1000核電項目低放廢液排放的主要污染物及其處理技術［J］．原子能科學技術，2012，46(S1):137－141．

作者:楊彬 馬若霞 楊洋 單位:國家電投集團