Способ очистки водных радиоактивных отходов

 

Изобретение относится к способам переработки и очистки водных радиоактивных отходов. Целью изобретения является аппаратурное и технологическое упрощение процесса. Цель достигается тем, что озонсодержащий газ вводят в парогазовую фазу, образующуюся в выпарном аппарате. Изобретение позволяет в 3 раза увеличить полезное использование озона, уменьшить его удельный расход на единицу массы окисляемых примесей в среднем в 10 раз, а удельный расход воздуха на единицу объема обрабатываемых отхрдов в 20-50 раз. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 21 F 9/08

Ugggg

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ъ (Ы ,C)

,о !

Со Ф.

К АВТОРСКОМУ ВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4785335/25 (22) 23.01.90 (46) 30.04.92. Бюл, ¹ 16 (71) Научно-производственное объединение

"Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" (72) В.Е. Вяткин, Д.М, Гуревич, В,В. Леонов и Д.А. Рабинович (53) 621.039,7(088,8) (56) Никифоров А.С. и др. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов, М,: Энергоатомиздат, 1985, с. 13.

Пушкарев В.В. и др. Очистка маслосодержащих сточных вод. М.: Металлургия, 1980, с. 117.

Заявка ФРГ № 2836081, кл, G 21 F 9/12, 1980.

Изобретение относится к технологии обращения с водными радиоактивными отходами (BPO) ядерно-топливного цикла и может быть использовано при очистке BPQ атомных электростанций.

Известен способ очистки ВРО упариванием с последующей ионообменной доочисткой конденсата и контролируемым хранением кубовых остатков. Сущность метода упаривания заключается в создании новой пара-газовой фазы путем испарения из отходов воды и в концентрировании радионуклидов в исходной жидкой фазе. Очищенный от радионуклидов водяной пар затем конденсируют, получая таким образом очищенную воду. Недостатком способа является загрязнение конденсата присутствующими в BPO легкокипящими органическими и неорганическими веществами, большинство которых высокотоксичны, в результате чего снижается общая эффектив. Ы, 1730684 А1 (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ (57) Изобретение относится к способам переработки и очистки водных радиоактивных отходов. Цел ью изобретения я вля ется ап паратурное и технологическое упрощение процесса. Цель достигается тем, что озонсодержащий газ вводят в парогазовую фазу, образующуюся в выпарном аппарате. Изобретение позволяет в 3 раза увеличить полезное использование озона, уменьшить

его удельнь и расход на единицу массы окисляемых примесей в среднем в 10 раз, а удельный расход воздуха на единицу обьема обрабатываемых отходов в 20 — 50 раз, 1 табл. ность очистки воды, Кроме того, низкое качество конденсата уменьшает время кампании ионообменных фильтров, что соответственно увеличивает объем вторичных радиоактивных отходов, подлежащих переработке и контролируемому хранению, Известен способ очистки воды от токсичных, в том числе летучих примесей озонированием, заключающийся в барботировании через воду озонсодержащего газа.

При этом содержащийся в газе озон, диффундируя в водную фазу, окисляет примеси до более простых, нелетучих и нетоксичных веществ.

Недостатками этого способа являются ограниченная скорость процесса, обуслов-. ленная слабой растворимостью озона, а также необходимость использования специального оборудования — контактного àïïàрата и дегазатора остаточного озона для

1730684 реализации процесса. Кроме того, невысока степень использования озона, Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки гидразинсодержащих сточных вод атомных электростанций. 5

Этот способ предназначен для обработки растворов из охлаждающих контуров АЭС с целью удаления гидразина из сточных вод перед их упариванием и заключается в пропускании через сточную воду озоновоздуш- 10 ной смеси с концентрацией озона не менее

10 г/м в присутствии иодистого калия, хлорида или сульфата марганца, После оэонирования сточные воды подвергают дистилляции (упариванию), а образующий- 15 ся кубовый остаток захоранивают.

Недостатками этого способа являются использование вспомогательных химических реагентов — солей металлов, что может привести к усложнению состава и увеличе- 20 нию объема кубовых остатков, неполное расходование озона на реакцию, необходимость использования дополнительной аппаратуры — контактного аппарата и дегазатора остаточного озона. 25

Целью изобретения является упрощение аппаратурного и технологического оформления процесса, Указанная цель достигается путем исключения использования дополнительных 30 химических реагентов, необходимости дегазации остаточного озона, а также использования дополнительного оборудования, и редназначенного для реализации процесса озонирования отходов, при одновремен- 35 ном поддержании высокого качества конденсата, обеспечивающего возможность его безопасного сброса в природную среду или использования в системах оборотного водоснабжения, Озонсодержащий 40 газ вводят в парогазовую фазу, образующуюся в выпарном аппарате.

Новизна предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в совмещении операций озонирования и упари- 45 вания в одном аппарате, т,е. в сокращении числа операций и осуществления одновременной очистки отходов от примесей различной природы — микропримесей (радионуклидов) и макропримесей (растворенных 50 и эмульгированных токсичных органических и неорганических веществ), При этом предварительное сопоставление параметров процесса упаривания с физико-химическими свойствами озона не 55 позволяет сделать однозначный вывод о возможной эффективности предлагаемого процесса очистки. Можно лишь предположить, что в условиях, при которых реализуется технология упаривания отходов, параллельно протекают несколько процессов, а именно: деструкция озона, диффузия озона в водную (капельножидкую) фазу с последующим взаимодействием с растворенными в ней примесями и наконец деструктивное окисление примесей в парообразном состоянии, Наблюдаемый эффект очистки может быть результатом конкуренции этих процессов и зависит от соотношения между их динамическими параметрами, Это соотношение, в свою очередь, определяется паоаметоами процесса упаривания и физико-химическими свойствами обрабатываемой воды, Введение озона в парогазовую фазу обеспечивает эффективное окисление легкокипящих примесей непосредственно в этой фазе, в результате чего исключается диффузионная стадия процесса озонирования, которая из-за невысокой растворимости озона в воде обычно является стадией, ограничивающей скорость этого процесса, При этом исключается необходимость использования дополнительного оборудования для реализации процесса озонировдния.

Образующиеся в результате взаимодействия озона с органическими примесями более простые и нетоксичные соединения преимущественно органические кислоты различной основности имеют высокие температуры кипения и в силу этого наряду с радионуклидами попадают в кубовые остатки. Эти кубовые остатки — вторичные отходы процесса упаривания имеют щелочную реакцию и, таким образом, органические кислоты в них связываются в соли. Технология обращения с остатками, ввиду их высокой радиоактивности, заключается в отверждении и контролируемом хранении.

Пример, Озоновоздушную смесь, содержащую 10 гlм озона, подавали в з сепаратор выпарного аппарата при постоянной производительности последнего.

Упариванию подвергали 5 м /ч водных раз диоактивных отходов исследовательского реактора и радиохимических лабораторий, содержащих 80 гlм органических веществ, з экстрагируемых хлороформом (ВЭХ), в том числе 13 г/м нефтепродуктов, из них 10з

20 / легкокипящих соединений, попадающих при упаривании в конденсат, В контрольных опытах в выпарной аппарат подавали сжатый воздух, не содержащий озона, либо вообще не проводили наддув газа. Наряду с этим в дополнительных опытах проводили очистку отходов по технологии, описанной в прототипе: их сначала подвергали озонированию в контактном anпарате с высотой барботажного слоя 6 м, а

1730684

Концент а ия, гlм

Степень расходования зона, 7;

Удельный расход озона-воздушной смеси, м/м ч

Технология очистки отходов

Примеси в конденсате

Озон в озоно-воздушной смеси

Нефтепро- о дукт

Исходная на вхоДЕ На выходе

ВЭХ

1,5

8,5

Упаривание

Озонирование и упаривание (известный способ, прототип)

Упаривание с подачей озона (предлагаемый способ) 80

100

0,1

0,2

0,3

0,1

2,0

2 — 2,5

0,1

0,1

0,1

10 — 12

10-12

10 — 12

10-12

1,3

3,4

4,7

1,5

7,2

0,36.

0,20

0,50

0,36

35

Составитель Б,Рахманов

Редактор Ю,Середа Техред М.Моргентал Корректор С,Пекарь

Заказ 1515 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 затем упаривали. Во всех опытах отбирали пробы конденсата сокового пара и определяли в них по стандартной методике содержание органических веществ. Результаты опытов представлены в таблице. 5

Как видно из данных таблицы, введение озона в паро-газовую фазу, образующуюся в выпарном аппарате при упаривании водных радиоактивных отходов, приводит к такому же понижению концентрации 10 нефтепродуктов в конденсате сокового пара до уровня ПДК (0,3 мг/л), какое наблюдается при использовании технологии очистки, описанной в прототипе, Использование предлагаемого способа 15 исключает необходимость использования дополнительного оборудования для реализации процесса озонирования; исключает необходимость очистки отходящих газов от остаточного непрореагировавшего озона; 20 поддерживает высокую эффективность очистки B PO от легкокипящих примесей упариванием без применения вспомогательных химических реагентов; обеспечивает практически полное расходование озона в про- 25 цессе озонирования; увеличивает в 3 раза полезное использование озона; уменьшает удельный расход озона на единицу массы окисляемых примесей в среднем в 10 раз; уменьшает удельный расход воздуха на единицу объема обрабатываемых отходов в 2050 раз; снижает пенообразование при упаривании радиоактивных отходов; обеспечивает полную локализацию органических примесей вместе с радионуклидами в кубовых остатках, образующихся в процессе упаривания отходов.

Предлагаемый способ не требует для своего осуществления сколько-нибудь существенных конструктивных изменений существующих серийных выпарных аппаратов и озонаторов. Он может найти применение в любых процессах очистки воды, осуществляемых с использованием упаривания, в частности при ее опреснении.

Формула изобретения

Способ очистки водных радиоактивных отходов, включающий озонирование и упаривание с получением конденсата и кубового остатка, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью аппаратурного и технологического упрощения процесса, озонсодержащий гаэ вводят в паро-газовую фазу, образующуюся в выпарном аппарате,