废树脂再生处理方法与流程

1.本发明涉及核电废物处理技术领域，尤其涉及一种废树脂再生处理方法。


背景技术：

2.apg系统是核电厂蒸汽发生器排污系统，由排污水收集、冷却、减压、处理、回收或排放五部分组成，作用是收集与处理蒸汽发生器的排污水。apg系统中树脂是负责对排污水进行过滤与离子交换，树脂在使用过一段时间以后性能会下降，当下降到一定程度时就需要对其进行更换。在机组正常运行期间，产生的apg废树脂不存在受到放射性污染的条件。按照2016版国家危险废物名录，废旧离子交换树脂属于hw13类危险废物，其处理处置应按危险废物管理。
3.目前，核电厂apg废树脂经清洁解控后，国内核电的通常做法是按照危废来进行运输和焚烧处理，造成了资源的大量浪费，同时对环境造成极大的污染。随着废物产生量不断增加，焚烧处理对环境造成的污染也日益严重，每年大量焚烧废物给生态环境及经济发展带来的破坏和损失已成为亟待解决的社会问题。另外，国内目前具备处理废树脂资质的单位较少，处理及运输费用极高，处理总量有限，核电厂废树脂得不到及时的处理，造成apg废树脂的大量堆积。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，提供一种实现核电厂apg系统废树脂资源化再利用的废树脂再生处理方法。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种废树脂再生处理方法，包括以下步骤：
6.s1、将废树脂送入再生床；
7.s2、向所述再生床注满二级除盐水，对所述再生床内的废树脂轮流进行鼓泡和超声处理，去除所述废树脂中的杂质和单质污染物；
8.s3、在鼓泡作用下将所述再生床中的水排净；
9.s4、将再生液注入所述再生床，通过鼓泡作用使所述废树脂布满所述再生床，与所述再生液充分接触进行离子交换再生，然后排出所述再生液；
10.s5、再向所述再生床注满二级除盐水，通过鼓泡作用使再生树脂布满所述再生床，对所述再生树脂进行清洗，完成后排出二级除盐水；
11.s6、将清洗后的再生树脂进行脱水处理。
12.优选地，步骤s1中，所述废树脂为废阳离子树脂或废阴离子树脂；送入再生床的废树脂的有效再生容积为再生床的1/2-2/3；
13.步骤s4中，所述再生液的浓度为3％-6％；
14.所述废树脂为废阳离子树脂时，所述再生液包括盐酸和除盐水；
15.所述废树脂为废阴离子树脂时，所述再生液包括氢氧化钠和除盐水。
16.优选地，步骤s2中，鼓泡处理时间为10-20秒，超声处理时间为15-30秒。
17.优选地，步骤s4中，在所述废树脂与所述再生液接触后，通过超声作用促进所述废树脂再生。
18.优选地，步骤s4中，所述废树脂在再生液中进行置换再生，维持30-60分钟。
19.优选地，将步骤s4执行1-3次。
20.优选地，步骤s4中，所述废树脂为废阳离子树脂时，其置换再生的化学反应式为：r-so3·
m+h
+
＝r-so3
·
h+m
+
；
21.所述废树脂为废阴离子树脂时，其置换再生的化学反应式为：r-nr3·
n+oh-＝r-nr3·
oh+n-；
22.上述化学反应式中，r为碳氢基团，m
+
为置换后的阳离子，为na
+
、mg
2+
、cu
2+
或fe
3+
；n-为置换后的阴离子，为cl-或sio
2-。
23.优选地，步骤s5中，对所述再生树脂的清洗维持10-20分钟。
24.优选地，将步骤s5执行1次或以上，直至排出的二级除盐水的ph值为7-8。
25.优选地，步骤s6中，通过水流作用将清洗后的再生树脂送入脱水装置，通过负压作用对所述再生树脂进行脱水。
26.优选地，所述废树脂再生处理方法还包括以下步骤：
27.s7、对脱水后的再生树脂进行包装。
28.本发明的的废树脂再生处理方法，适用于核电厂apg系统废树脂的再生处理，实现资源化再利用，解决核电厂apg系统清洁解控后的废树脂处理难的问题，改善环境、缓解核电厂废物暂存场的压力、节约核电厂废物处理成本，解决核电机组目前在放射性固体废物和废物处理处置方面的困难。
29.另外，本发明的处理方法实现废树脂在核电厂内部处理，不需运至场外处理，减少运输过程中存在的风险。
附图说明
30.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
31.图1是本发明的废树脂再生处理方法的流程图；
32.图2是本发明的废树脂再生处理方法根据不同类型树脂的流程框图。
具体实施方式
33.结合图1、图2，本发明的废树脂再生处理方法，适用于核电厂apg系统废树脂的再生处理，该再生处理方法包括以下步骤：
34.s1、上料：将废树脂送入再生床。
35.对废树脂的上料，优选采用负压送料器，其通过向送料管输送压缩空气形成负压来实现送料，送料效率高，能够避免废树脂在送料过程中破碎。
36.树脂通常有阳离子树脂和阴离子树脂，因此废树脂也分有废阳离子树脂和废阴离子树脂。根据树脂类型，再生床对应为阳离子再生床或阴离子再生床。
37.因树脂膨胀率不同，送入再生床的废树脂的有效再生容积为再生床的1/2-2/3，保证废树脂在再生床中充分清洗及浸润再生。
38.s2、超声清洗：向再生床注满二级除盐水，对再生床内的废树脂轮流进行鼓泡和超声处理，去除废树脂中的杂质和单质污染物。
39.其中，二级除盐水为电导率小于0.2us/cm(25℃)、si02含量小于20ug/l的除盐水。
40.鼓泡和超声应轮流切换，例如先鼓泡再超声，不可同时作用。鼓泡的作用是将废树脂布满再生床，超声的作用是利用超声波的空泡效应对废树脂进行清洗。鼓泡时间每次控制在10-20秒，超声时间每次控制在15-30秒。
41.超声处理采用超声波振动器实现，设置在再生床的侧面，位于再生床的1/4高度处。超声波振动器的工作频率20-40khz，功率1000-3000w，具体根据树脂特性调节。
42.s3、在鼓泡作用下将再生床中的水排净。
43.s4、置换再生：将再生液注入再生床，通过鼓泡作用使废树脂布满再生床，与再生液充分接触进行离子交换再生，维持30-60分钟，然后排出再生液。
44.再生液预先通过二级除盐水和盐酸、二级除盐水和氢氧化钠配置形成的对应废阳离子树脂的(h
+
)再生液，或者对应废阴离子树脂的(oh-)再生液。再生液的浓度为3％-6％，可通过电磁流量计控制盐酸或氢氧化钠的量配置而成。
45.对应树脂类型，当废树脂为废阳离子树脂时，再生液包括盐酸和除盐水；废阳离子树脂置换再生的化学反应式为：r-so3·
m+h
+
＝r-so3·
h+m
+
，其中r为碳氢基团，m为na、mg、cu或fe；对应的m
+
为置换后的阳离子，为na
+
、mg
2+
、cu
2+
或fe
3+
等离子。
46.当废树脂为废阴离子树脂时，再生液包括氢氧化钠和除盐水；废阴离子树脂置换再生的化学反应式为：r-nr3·
n+oh-＝r-nr3·
oh+n-，其中r为碳氢基团，n为cl或sio；对应的n-为置换后的阴离子，为cl-或sio
2-等离子。
47.该步骤s4中，通过鼓泡装置实现鼓泡作用，调节鼓泡气量使废树脂布满再生床并与再生液充分接触。在废树脂与再生液接触后，通过超声作用促进废树脂在再生液中再生，提高再生效率。超声维持预定时间后，再继续进行鼓泡作用，直至完成置换再生。
48.废树脂的置换再生维持30-60分钟之后，关闭鼓泡装置，通过排水管排出再生液。
49.再生液所需量可由树脂特性中总交换容量来计算得出理论量，根据理论量控制置换再生次数。依据树脂交换容量确定的置换再生次数，将步骤s4执行1-3次。
50.s5、残液清洗：再向再生床注满二级除盐水，通过鼓泡作用使再生树脂布满再生床，对再生树脂进行清洗，维持10-20分钟，完成后排出二级除盐水。
51.将步骤s5执行1次或以上，直至排出的二级除盐水的ph值为7-8，表明清洗完成。
52.s6、树脂脱水：将清洗后的再生树脂进行脱水处理。
53.通过水流作用将清洗后的再生树脂送入脱水装置，通过负压作用对再生树脂进行脱水。脱水后的再生树脂含水率为40％-55％。
54.另外，上述步骤s2、s5以及再生液的配置使用的二级除盐水的电导率＜1μs/cm，二氧化硅含量＜0.02mg/l。
55.进一步地，本发明的废树脂再生处理方法还包括以下步骤：
56.s7、对脱水后的再生树脂进行包装。
57.还包括：
58.s8、对再生树脂进行检测，性能指标符合核电标准，进行现场复用；性能指标不符合核电标准而符合国家和行业通行标准，在民用环保和工业化工领域使用。
59.另外，在本发明的再生处理方法中，将超声清洗后、置换再生、残液清洗、树脂脱水产生的污水收集后统一排放至核电厂污水处理系统进行处理。
60.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。