一种基于离子交换法的含核素废水处理工艺
阅读说明：本技术 一种基于离子交换法的含核素废水处理工艺 (Nuclear factor-containing wastewater treatment process based on ion exchange method ) 是由 葛超 宋永斌 刘赟 秦一晔 王灿灿 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于离子交换法的含核素废水处理工艺,所述处理工艺包括以下步骤：步骤一：将含有低放核素及射线的实验室废水引流至中和调节装置的内部,并且向中和调节装置内部添加相应的PH调节剂进行中和；步骤三：通过精密过滤器接收核素泵传输的实验室废水,将废水中的颗粒杂质去除；步骤六：通过核级吸附床从而将前处理设备产水中残存的离子作进一步去除,以达到工艺要求的去除率。该基于离子交换法的含核素废水处理工艺,能够降低各台离子交换装置的总高度,不易产生渗漏,减少维护工作量,可以根据程序要求自动调节供水泵的频率,进行稳压变频供水,增加第三级亚铁氰化镍钾交换柱,可去除前两级未去除干净的Cs离子。(The invention discloses a treatment process of wastewater containing nuclein based on an ion exchange method, which comprises the following steps: the method comprises the following steps: draining laboratory wastewater containing low radioactive nuclide and rays into a neutralization regulating device, and adding a corresponding PH regulator into the neutralization regulating device for neutralization; step three: receiving laboratory wastewater transmitted by a nuclide pump through a precision filter, and removing particle impurities in the wastewater; step six: the residual ions in the water produced by the pretreatment equipment are further removed through a nuclear grade adsorption bed so as to achieve the removal rate required by the process. This contain nuclear element waste water treatment process based on ion exchange method can reduce each ion exchange device's total height, is difficult for producing the seepage, reduces the maintenance work volume, can require the frequency of automatically regulated working shaft according to the procedure, carries out steady voltage frequency conversion water supply, increases third level ferrous iron nickel cyanide potassium exchange column, can get rid of the first two-stage and not get rid of clean Cs ion.)
技术领域
本发明涉及含核素废水处理相关技术领域，具体为一种基于离子交换法的含核素废水处理工艺。
背景技术
当今世界 ,核科学技术发展已进入新阶段,同位素和核技术的应用更加广泛深入,核能发电已成为解决当前世界能源危机的重要途径之一,很多国家已将其列为重点发展的能源，核能的开发和利用给人类带来巨大的经济效益和社会效益的同时，也产生了大量的放射性废液 ,给人类的生存环境带来了较大的威胁，因此 ,如何安全有效地处置放射性废液,已成为核工业、核科学面临的日益迫切的重要课题在以核技术科研为主的设计单位或研究机构里，会根据科研主题的方向采用多种的相关核科学实验，在研究过程中的所使用台架、模拟装置以及水质化验装置，在运行过程中会产生一些实验排放的废水，废水中浊度、COD等杂质很低，污染物主要为含放射性核素β，主要代表性放射性核素包括137Cs、134Cs、60Co和54Mn等，需要采用特殊的水处理设备进行处理和储存，目前含核素废水常采用的处理方法为：全膜法、离子交换+膜法、离子交换法为主。
然而现有的含核素废水处理工艺存在以下问题：
(1)全膜法：全膜法水处理工艺是将微滤、反渗透、EDI等不同的膜工艺有机地组合在一起，达到高效去除污染物以及深度脱盐的目的一种水处理工艺。出水水质能够满足设计要求，占地面积小，无酸碱再生废液的排放，但系统投资较高，回收率偏低，同时各膜组都有浓水排放，浓缩液储存及回收后处理存在较大困难；
(2)离子交换+膜法:例如，三门核电所采用的反渗透膜处理工艺系统,主工艺流程为：活性炭过滤器+离子交换器+RO渗透机组，出水水质能够满足设计要求，处理能力较大，设备布置较为紧凑，但系统较为复杂，产生了浓缩液、活性炭、离子交换树脂、R/O膜组件等二次废物，二次废物处理量较大，尤其反渗透膜运行所产生的浓缩液无法处理水量较大，占用收集所用的储罐空间。
所以我们提出了一种基于离子交换法的含核素废水处理工艺，以便于解决上述中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于离子交换法的含核素废水处理工艺，以解决上述背景技术提出的目前市场上现有的含核素废水处理工艺系统投资较高，回收率偏低，同时各膜组都有浓水排放，浓缩液储存及回收后处理存在较大困难，产生了浓缩液、活性炭、离子交换树脂、R/O膜组件等二次废物，二次废物处理量较大，尤其反渗透膜运行所产生的浓缩液无法处理水量较大，占用收集所用的储罐空间的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于离子交换法的含核素废水处理工艺，所述处理工艺包括以下步骤：中和调节装置→核素泵→精密过滤器→阳离子吸附床→增压泵→核级吸附床→亚铁氰化镍钾吸附床→树脂捕捉器→外储罐→外输泵→排放；
步骤一：将含有低放核素及射线的实验室废水引流至中和调节装置的内部，并且向中和调节装置内部添加相应的PH调节剂进行中和；
步骤二：利用核素泵从而将中和处理后的实验室废水进行传输至精密过滤器中；
步骤三：通过精密过滤器接收核素泵传输的实验室废水，将废水中的颗粒杂质去除，控制待处理废液无固体杂质或有机絮状物；
步骤四：经过过滤后的废水再进入阳离子吸附床，通过阳离子交换树脂的交换吸附功能，将废液中的大部分金属离子交换吸附到树脂中，保证出水水质；
步骤五：过滤后的废水经过阳离子吸附床出水后再经增压泵进入至后续的核级吸附床；
步骤六：通过核级吸附床从而将前处理设备产水中残存的离子作进一步去除，以达到工艺要求的去除率；
步骤七：考虑Cs离子容易穿透的情况，核级吸附床处理后的废液进入第三级亚铁氰化镍钾吸附床；
步骤八：系统产水进入树脂捕捉器，防止出水装置故障引起的树脂泄，同时系统出水后进入外储罐中储存，并利用外输泵将其外储罐中存储的水源进行排放。
优选的，所述精密过滤器截留颗粒精度为5um，且精密过滤器上的管道与核素泵的管道接口之间通过法兰相互连接，从而以保证核素泵和精密过滤器上的管道之间连接的稳定性。
通过采用上述技术方案，通过精密过滤器截留颗粒精度为5um，从而对废液中的颗粒杂质去除，进而对废液进行有效过滤。
优选的，所述亚铁氰化镍钾吸附床内部设置有亚铁氰化镍钾交换柱，拟选填料为亚铁氰化镍钾吸附剂，主要用于去除前两级未去除干净的Cs离子。
通过采用上述技术方案，亚铁氰化镍钾作为放射性Cs的吸附剂，其经过转型后形成的颗粒状树脂，在重金属的亚铁氰化物中,以铁盐最多,Co、Ni、Cu、Zn等亚铁氰化物都有类似的性质,故可用来分离核分裂生成物中的~(137)Cs。
优选的，所述亚铁氰化镍钾交换柱进出口管线设置压差信号计，进出口管线各安装一台电导率测量仪，用于判断吸附效果。
通过采用上述技术方案，通过压差信号计的设置从而能够用于判断树脂层是否穿透。
优选的，所述亚铁氰化镍钾交换柱本身不设置再生和反冲洗接口，树脂的工作交换容量按半年更换一次设计，亚铁氰化镍钾交换柱下端设置树脂卸料口，当达到饱和吸附后，即更换整床树脂。
通过采用上述技术方案，通过亚铁氰化镍钾交换柱下端安装的树脂卸料口从而能够便于在经常长时间的使用后方便对其内部的树脂进行更换。
优选的，所述亚铁氰化镍钾交换柱内部的树脂设置为亚铁氰化镍钾交换树脂，且亚铁氰化镍钾交换树脂的粒度为0.6-1.25mm。
通过采用上述技术方案，亚铁氰化镍钾交换树脂从而能够作为吸附介质，对其离子进行吸附。
优选的，所述增压泵和核级吸附床之间通过法兰相互对接，且增压泵的工作温度为50±2℃，并且增压泵采用立式多级离心泵。
通过采用上述技术方案，利用增压泵和核级吸附床之间通过法兰相互对接从而能够提高整体连接时的稳定性。
优选的，所述核级吸附床的内部设置有吸附介质，且吸附介质为强酸阳离子交换树脂和核级混合离子交换树脂，从而对水中的残存离子进行吸附去除。
通过采用上述技术方案，利用核级吸附床的设置可以代替原有的反渗透工艺，没有浓缩液排放，不污染环境。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于离子交换法的含核素废水处理工艺，能够降低各台离子交换装置的总高度，具体根据实际树脂装填量确定台数，不易产生渗漏，减少维护工作量，可以根据程序要求自动调节供水泵的频率，进行稳压变频供水，增加第三级亚铁氰化镍钾交换柱，可去除前两级未去除干净的Cs离子；
1、设置有阳离子吸附床，通过阳离子吸附床的设置能够阳离子交换树脂的交换吸附功能，将废液中的大部分金属离子交换吸附到树脂中，保证出水水质，同时通过亚铁氰化镍钾作为放射性Cs的吸附剂，其经过转型后形成的颗粒状树脂，在重金属的亚铁氰化物中,以铁盐最多,Co、Ni、Cu、Zn等亚铁氰化物都有类似的性质,故可用来分离核分裂生成物中的~(137)Cs；
2、设置有核级吸附床，通过核级吸附床可以代替原有的反渗透工艺，没有浓缩液排放，不污染环境，且通过设备内部填充的核级混合树脂，将前处理设备产水中残存的离子作进一步去除，以达到工艺要求的去除率，同时泵体与设备之间采用法兰的方式对接，从而保证整体连接时的稳定性使其不易产生渗漏。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种基于离子交换法的含核素废水处理工艺，所述处理工艺包括以下步骤：中和调节装置→核素泵→精密过滤器→阳离子吸附床→增压泵→核级吸附床→亚铁氰化镍钾吸附床→树脂捕捉器→外储罐→外输泵→排放；
步骤一：将含有低放核素及射线的实验室废水引流至中和调节装置的内部，并且向中和调节装置内部添加相应的PH调节剂进行中和；
步骤二：利用核素泵从而将中和处理后的实验室废水进行传输至精密过滤器中；
步骤三：通过精密过滤器接收核素泵传输的实验室废水，将废水中的颗粒杂质去除，控制待处理废液无固体杂质或有机絮状物；
步骤四：经过过滤后的废水再进入阳离子吸附床，通过阳离子交换树脂的交换吸附功能，将废液中的大部分金属离子交换吸附到树脂中，保证出水水质；
步骤五：过滤后的废水经过阳离子吸附床出水后再经增压泵进入至后续的核级吸附床；
步骤六：通过核级吸附床从而将前处理设备产水中残存的离子作进一步去除，以达到工艺要求的去除率；
步骤七：考虑Cs离子容易穿透的情况，核级吸附床处理后的废液进入第三级亚铁氰化镍钾吸附床；
步骤八：系统产水进入树脂捕捉器，防止出水装置故障引起的树脂泄，同时系统出水后进入外储罐中储存，并利用外输泵将其外储罐中存储的水源进行排放。
精密过滤器截留颗粒精度为5um，且精密过滤器上的管道与核素泵的管道接口之间通过法兰相互连接，从而以保证核素泵和精密过滤器上的管道之间连接的稳定性。
亚铁氰化镍钾吸附床内部设置有亚铁氰化镍钾交换柱，拟选填料为亚铁氰化镍钾吸附剂，主要用于去除前两级未去除干净的Cs离子。
亚铁氰化镍钾交换柱进出口管线设置压差信号计，进出口管线各安装一台电导率测量仪，用于判断吸附效果。
亚铁氰化镍钾交换柱本身不设置再生和反冲洗接口，树脂的工作交换容量按半年更换一次设计，亚铁氰化镍钾交换柱下端设置树脂卸料口，当达到饱和吸附后，即更换整床树脂。
亚铁氰化镍钾交换柱内部的树脂设置为亚铁氰化镍钾交换树脂，且亚铁氰化镍钾交换树脂的粒度为0.6-1.25mm。
增压泵和核级吸附床之间通过法兰相互对接，且增压泵的工作温度为50±2℃，并且增压泵采用立式多级离心泵。
核级吸附床的内部设置有吸附介质，且吸附介质为强酸阳离子交换树脂和核级混合离子交换树脂，从而对水中的残存离子进行吸附去除。
工作原理：在使用该基于离子交换法的含核素废水处理工艺时，将含有低放核素及射线的实验室废水投加调节剂后先通过前置的保安过滤器，将废液中的颗粒杂质去除，保护后续的离子交换吸附装置，保安精滤器截留颗粒精度为5um，然后再进入阳离子吸附床，通过阳离子交换树脂的交换吸附功能，将废液中的大部分金属离子（放射性核素大部分为金属离子）交换吸附到树脂中，保证出水水质，离子吸附塔上均设置观察视镜，交换树脂吸附饱和后定期更换，阳床出水再经增压泵进入后续核级吸附床，所谓核级，就是该吸附介质是在极其严格的工艺控制条件下制成的，树脂经过特别的处理，再生转型已接近极限化，故具有极高的再生效率和极低的杂质含量，并具有较强的交换能力和机械强度，通过设备内部填充的核级混合树脂，将前处理设备产水中残存的离子作进一步去除，以达到工艺要求的去除率，考虑Cs离子容易穿透的情况，核级吸附床处理后的废液进入第三级亚铁氰化镍钾交换柱，拟选填料为亚铁氰化镍钾吸附剂，主要用于去除前两级未去除干净的Cs离子，亚铁氰化镍钾交换柱进出口管线设置压差信号计，用于判断树脂层是否穿透；进出口管线各安装一台电导率测量仪，用于判断吸附效果。交换柱本身不设置再生和反冲洗接口，树脂的工作交换容量按半年更换一次设计。下端设置树脂卸料口，当达到饱和吸附后，即更换整床树脂，系统出水进入终端水箱储存，系统产水进入树脂捕捉器，防止出水装置故障引起的树脂泄漏，饱和后的吸附树脂全部装入200L废物桶，外送至专业的危废公司集中处理，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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