酸性低放废液处理系统及方法与流程

本发明涉及废液处理工艺，具体涉及一种酸性低放废液处理系统及方法。

背景技术：

1、后处理厂中面临的含酸低放废液源项为硝酸浓度0.1～0.4mol/l,放射性活度浓度在1×104bq/l。由于蒸发法能够较为有效地去除废液中的核素，相关技术中，后处理厂的酸性低放废液一般采用蒸发法进行祛除。

2、然而，使用蒸发法处理酸性低放废液时，需要将酸性低放废液加热至蒸发，但是蒸发时，酸性低放废液一般处于100℃左右的沸腾状态，当废液中的硝酸逐渐浓缩后，浓硝酸在高温沸腾下会加速设备腐蚀，进而制约废液的浓缩效果，甚至造成废液泄露，污染环境或对人体造成伤害。因此亟需一种能够对酸性低放废液进行处理，浓缩效果好，且不会造成设备腐蚀的酸性低放废液处理系统。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种酸性低放废液处理系统及方法，以解决使用蒸发法处理酸性低放废液时容易造成设备腐蚀，导致制约废液的浓缩效果，甚至造成废液泄露，污染环境或对人体造成伤害的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种酸性低放废液处理系统，包括：供料槽，适于容纳酸性低放废液；加热装置，其适于对供料槽内的酸性低放废液进行加热；疏水膜组件，供料槽的原水出口与疏水膜组件的原水进口相连；冷凝器，其热侧进口与疏水膜组件的渗透侧相连；冷凝液槽，其与冷凝器的热侧出口相连；负压机构，其与疏水膜组件的渗透侧相连通，适于对疏水膜组件的渗透侧抽真空。

3、有益效果：

4、本发明的酸性低放废液处理系统使用过程中，加热装置能够将供料槽内的酸性低放废液加热至70～80℃，使其在不沸腾的状态下以蒸汽的形式进入到疏水膜组件内，疏水膜组件能够对酸性低放废液处理系统内的硝酸和核素起到截留作用，且不会导致浓硝酸在沸腾状态下加速设备腐蚀。负压机构与疏水膜组件的渗透侧相连通，通过如此设置，能够通过增大膜两侧压差从而增大推动力来增大疏水膜组件的膜通量，促进疏水膜组件的渗透侧经过过滤的水蒸气经过冷凝器，并被收集在冷凝液槽内。

5、此外，使用本方案的酸性低放废液处理系统对放射性废液中的非挥发性核素的净化系数很高，其膜通量受盐浓度的影响小，因此，可实现放射性废液的高倍数浓缩，减少放射性废液的最终体积。

6、又由于在相同硝酸质量分数下，随着温度的升高，硝酸水溶液中硝酸分压逐渐增大，但总是远小于水蒸气分压；在温度相同时，随着溶液中硝酸质量分数的增加，硝酸水溶液中硝酸分压逐渐增大，但远小于水蒸气分压。因此可以推测出，在酸性低放废液源项下，由于硝酸浓度为0.1mol/l，质量分数小于20％，其气体分压在40～50℃时应接近于0，55～80℃时应小于0.07kpa(20％、80℃硝酸分压)，因此疏水膜对硝酸能够起导较好的截留作用。

7、因此，本发明的酸性低放废液处理系统能够对酸性低放废液进行处理，浓缩效果好，且不会造成设备腐蚀的酸性低放废液处理系统。

8、在一种可选的实施方式中，疏水膜组件的浓缩液出口与供料槽相连。

9、有益效果：

10、通过如此设置，疏水膜组件浓缩液出口的浓缩液能够回到供料槽内，并被疏水膜组件循环过滤，由此提高酸性低放废液处理系统的处理能力。

11、在一种可选的实施方式中，疏水膜组件包括：

12、外壳，其上形成有原水进口和浓缩液出口；

13、中空纤维膜丝束，其设置在外壳内，中空纤维膜丝束的第一端形成渗透侧，第二端密封；

14、多个折流挡板，其间隔设置在外壳内，中空纤维膜丝束穿过多个折流挡板，多个折流挡板适于在外壳内形成蛇形水路。

15、有益效果：

16、本实施例的疏水膜组件在使用过程中，酸性低放废液能够通过外壳上的原水进口进入到疏水膜组件的壳程内，负压机构能够对中空纤维膜丝束抽负压，由此促进疏水膜组件壳程内的酸性废液产生的水蒸汽经过中空纤维膜丝过滤并进入到中空纤维膜丝内，再经过渗透侧流出。折流挡板能够增加酸性低放废液在壳程内的流速，以使得酸性低放废液在壳程内能够呈湍流状态，酸性低放废液与中空纤维膜丝之间的边界层厚度变薄提高传质以及传热的效率，由此显著提升疏水膜组件的膜通量。

17、另外，本实施例的疏水膜组件为外压式的，能够增大传质的面积，且中空纤维膜丝的整体强度较大，又由于本方案的酸性低放废液处于疏水膜组件的壳程内，因此酸性低放废液的流动性较好，且能够降低酸性低放废液析出杂质导致堵塞中空纤维膜丝的风险，有助于延长疏水膜组件的使用寿命。

18、在一种可选的实施方式中，加热装置包括：

19、太阳能集热器；

20、循环水槽，其进水口与太阳能集热器的出水口相连，循环水槽的出水口与太阳能集热器的进水口相连；

21、流体驱动机构，其进水口与循环水槽的出水口相连；

22、换热式预热器，其热侧进口与流体驱动机构的出水口相连，热侧出口与循环水槽相连，冷侧进口适于接收酸性低放废液，换热式预热器的冷侧出口与供料槽相连。

23、有益效果：

24、太阳能集热器能够将循环水槽内的水加热至90℃以上，经过太阳能集热器加热后的液体能够进入到循环水槽内，并由流体驱动机构驱动到换热式预热器的热侧进口，再通过热侧出口流到循环水槽内，并经过循环水槽的出水口回到太阳内集热器的进水口中被重复加热。换热式预热器的冷侧能够接收酸性低放废液，并对酸性低放废液与循环水槽内的热水进行换热，换热式预热器的冷侧出口温度约为70℃～80℃。

25、在一种可选的实施方式中，加热装置包括：

26、半圆管夹套容器，其套设在供料槽外侧，适于连接蒸汽源。

27、有益效果：

28、在冬天以及夜晚时，太阳能集热器对供料槽内的料液温度加热可能不达标，半圆管夹套容器能够借助高温的蒸汽源对供料槽内的酸性低放废液进行补充加热。

29、在一个可选的实施方式中，流体驱动机构为循环水泵，供料槽的出水口高于循环水泵的进水口。

30、在一个可选的实施方式中，加热装置包括蒸汽管，蒸汽管环绕设置在供料槽的外侧，且进气端与发电厂的凝结水干管相连；或，

31、加热装置包括电磁线圈和变频加热控制器，电磁线圈环绕设置在供料槽外，变频加热控制器与电磁线圈通信连接。

32、在一种可选的实施方式中，酸性低放废液处理系统还包括尾气处理装置，其与负压机构的输出端相连。

33、有益效果：

34、真空泵抽出的渗透蒸汽除被冷凝的一部分还会有一部分不凝性气体，在冷凝器中不凝性气体与冷凝液混合，在被真空泵抽吸后气体中会夹带含有放射性核素的液滴，若直接排入大气环境中会造成放射性污染，因此需设置净化单元。

35、在一种可选的实施方式中，尾气处理装置包括：

36、除雾器，其与负压机构的输出端相连；

37、加热器，其进口与除雾器的出口相连；

38、过滤器组，其进口与加热器的出口相连。

39、有益效果：

40、除雾器能够去除尾气中夹带的放射性液滴。由于过滤器组的材质为玻璃纤维纸，若尾气中含湿量较高接近露点温度时会有凝结水析出从而打湿玻璃纤维纸，造成高效过滤器组失效，因此需要增设加热器，提高与露点温度之间的差距同时降低含湿量。过滤器组优选能够去除尾气中携带的放射性核素。

41、在一种可选的实施方式中，负压机构的输入端与冷凝器的热侧出口相连。

42、有益效果：

43、通过如此设置，负压机构不但能够促使水蒸汽透过疏水膜组件的膜孔进入到疏水膜组件的渗透侧，以提升疏水膜组件的膜通量，还能够起到促使疏水膜组件的渗透侧的蒸汽进入到冷凝器的热侧进口内，促使蒸汽通过冷凝器并被冷凝成冷凝液。

44、第二方面，本发明还提供了一种酸性低放废液处理方法，应用于一种酸性低放废液处理系统，酸性低放废液处理系统包括：

45、供料槽，适于容纳酸性低放废液；

46、加热装置，其适于对供料槽内的酸性低放废液进行加热；

47、疏水膜组件，供料槽的原水出口与疏水膜组件的输入端相连；

48、冷凝器，其热侧进口与疏水膜组件的渗透侧相连；

49、冷凝液槽，其与冷凝器的热侧出口相连；

50、负压机构，负压机构与疏水膜组件的渗透侧相连通，适于对疏水膜组件的渗透侧抽真空；酸性低放废液处理方法包括：

51、控制加热装置将供料槽内的酸性低放废液加热到第一预设温度；

52、将加热后的酸性低放废液输送至疏水膜组件内；

53、控制负压机构对疏水膜组件的渗透侧抽负压，使疏水膜组件的渗透侧达到预设压力；

54、控制冷凝器对疏水膜组件的渗透侧的蒸汽进行降温，将蒸汽冷凝成冷凝液并收集在冷凝液槽内。

55、有益效果：

56、本发明第二方面的酸性低放废液处理方法使用了本发明第一方面的酸性废液处理系统，因此具有了其有益效果，即：本发明的酸性低放废液处理方法能够对酸性低放废液进行处理，浓缩效果好，且不会造成设备腐蚀的酸性低放废液处理系统。

57、在一种可选的实施方式中，第一预设温度为t1，70℃≤t1≤80℃；和/或，

58、预设压力为p，6kpa≤p≤15kpa。

59、在一种可选的实施方式中，酸性低放废液处理系统还包括输送泵，输送泵的输入端与供料槽的出口相连接，输送泵的输出端与疏水膜组件的进口相连：

60、将加热后的酸性低放废液输送至疏水膜组件内，还包括：

61、控制输送泵，使疏水膜组件输入端的流量达到预设流量。

62、在一种可选的实施方式中，预设流量为q，400l/h≤q≤600l/h。

63、在一种可选的实施方式中，酸性低放废液处理方法还包括：

64、使用碱性溶液调节冷凝液的ph值。