核电站放射性废液有机物处理装置的制作方法

本发明属于放射性废液处理领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站放射性废液有机物处理装置。

背景技术：

在核电站运行和检修期间，会产生一些含有有机物成分的放射性废液，根据来源不同，可分为核电站洗衣废液和核电站化学去污废液。

核电站热洗衣房在清洗放射性控制区域内工作人员使用过的衣物时，会产生含有有机物成分(主要为洗涤剂、助洗剂、杀菌剂等)的放射性废液，这类废液称之为核电站洗衣废液。

设备检修和设备去污期间，会产生含有有机物成分(主要为润滑油、有机溶剂、螯合剂等)的放射性废液，这类废液称之为化学去污废液(或化学废液)。

为降低核电站放射性废液对公众的辐射剂量，降低有机物对环境受纳水体的不良影响，有必要在核电站中设置放射性废液有机物成分处理装置去除有机物成分，以便于后续对放射性核素的处理。

现有的核电站主要采用蒸发浓缩工艺和无机盐吸附工艺对放射性废液进行处理，蒸发浓缩工艺是通过加热使原料水发生相变，将污染物滞留于浓缩液中，将水蒸气冷凝后向环境排放。

但其存在一定的缺点，蒸发浓缩工艺需设置大量的热交换器、循环管线，工艺流程较为繁琐，操作复杂，设备庞大，能耗高。此外，蒸发装置处理核电站含有机物成分的放射性废液时还有泡沫夹带、生锈、腐蚀、结垢的问题，操作不当还会导致发生爆炸。

无机吸附工艺主要是利用活性炭对有机物的吸附功能以及沸石对放射性核素铯、铷具有选择性吸附功能的特点，使核电站放射性废液在流经活性炭床时，废液中的有机物成分被活性炭吸附去除，废液中的放射性核素铯、铷被沸石吸附去除，从而降低废液中有机物成分浓度和放射性活度浓度。

但无机吸附工艺也存在一定的缺陷：无机吸附工艺适用水质范围小，二次废物产生量大。活性炭床在去除有机物成分含量较高的废液时，会产生大量放射性固体废物。此外，沸石仅对放射性核素铯、铷具有选择性吸附功能，对其他放射性核素的选择性吸附能力不强，当放射性活度浓度的主要贡献核素不是铯、铷时，则无法有效降低废液的放射性活度浓度。

有鉴于此，确有必要提供一种工艺简单、操作方便、适用水质范围广、经济安全的核电站放射性废液有机物处理装置。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、操作方便、适用水质范围广、经济安全的核电站放射性废液有机物处理装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站放射性废液有机物处理装置，包括：

废液箱，接收并储存待处理废液；

废液箱泵，入口与废液箱出口连接，用于为待处理废液提供动力；

高级氧化处理装置，入口通过管线与废液箱泵出口相连；

臭氧发生器，用于产生臭氧，入口连接有氧气供给装置，出口与高级氧化处理装置连接，氧气供给装置用于为臭氧发生器提供氧气；

臭氧尾气破坏器，入口与高级氧化处理装置的尾气排放口连接；

监测箱，入口与高级氧化处理装置的出口连接，用于暂存处理后的废液；以及

监测箱泵，入口与监测箱出口连接，用于排放处理后的废液。

作为本发明核电站放射性废液有机物处理装置的一种改进，所述高级氧化处理装置包括一级或多级串联连接的臭氧接触反应器和紫外反应器，每台臭氧接触反应器的入口管道均与臭氧发生器连接。

作为本发明核电站放射性废液有机物处理装置的一种改进，所述臭氧接触反应器采用逆流设计，废液从臭氧接触反应器底部进入，从臭氧接触反应器顶部排出，随后废液进入紫外反应器，紫外反应器采用逆流设计，废液从紫外反应器底部进入，从紫外反应器顶部排出。

作为本发明核电站放射性废液有机物处理装置的一种改进，所述高级氧化处理装置包括一台或多台串联连接的紫外-臭氧接触反应器，每台紫外-臭氧接触反应器的入口管道均与臭氧发生器连接。

作为本发明核电站放射性废液有机物处理装置的一种改进，所述紫外-臭氧接触反应器采用逆流设计，废液从紫外-臭氧接触反应器底部进入，从紫外-臭氧接触反应器顶部排出。

作为本发明核电站放射性废液有机物处理装置的一种改进，所述氧气供给装置为氧气瓶或制氧机，当为氧气瓶时，氧气瓶内储存有氧气，当为制氧机时，利用空气现场制备氧气。

作为本发明核电站放射性废液有机物处理装置的一种改进，所述高级氧化处理装置的出口和废液箱入口之间还设置有溢流管线。

作为本发明核电站放射性废液有机物处理装置的一种改进，所述废液箱泵出口和高级氧化处理装置入口之间设置有前过滤器。

作为本发明核电站放射性废液有机物处理装置的一种改进，所述监测箱入口和高级氧化处理装置出口之间设置有后过滤器。

作为本发明核电站放射性废液有机物处理装置的一种改进，所述检测箱泵出口与废液箱入口之间还设置有回路管线。

作为本发明核电站放射性废液有机物处理装置的一种改进，所述废液箱并联设置有两个。

作为本发明核电站放射性废液有机物处理装置的一种改进，所述监测箱并联设置有两个。

相对于现有技术，本发明核电站放射性废液有机物处理装置具有以下有益技术效果：

1)通过采用“臭氧氧化+紫外氧化”工艺，能有效去除放射性废液中的有机物成分；

2)在处理过程中，无需添加化学药剂，而且臭氧不溶于水，不残留于液相，整个处理过程不会引入杂质，减少了二次废物的产生量；

3)处理后的水质适用于蒸发、离子交换和反渗透等核电站常规放射性废液处理；

4)提高了放射性废液有机物处理的安全性、经济性和可用性，具有广泛的市场应用前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站放射性废液有机物处理装置进行详细说明，其中：

图1为本发明核电站放射性废液有机物处理装置的第一种实施方式结构示意图。

图2为本发明核电站放射性废液有机物处理装置的第二种实施方式结构示意图。

附图标记：

10-废液箱；12-废液箱泵；14-前过滤器；16-高级氧化处理装置；160-臭氧接触反应器；162-紫外反应器；164-紫外-臭氧接触反应器；18-臭氧发生器；20-氧气供给装置；22-臭氧尾气破坏器；24-后过滤器；26-监测箱；28-监测箱泵；l1-溢流管线；l2-回路管线。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

需要说明的是，当一个部件被称为是“连接”另一个部件，它可以是直接连接另一个部件，或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本实施例中的前、后等方位用语，仅是互为相对概念或是以装置的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

请参阅图1和图2所示，本发明核电站放射性废液有机物处理装置，包括：

废液箱10，接收并储存待处理废液；

废液箱泵12，入口与废液箱10出口连接，用于为待处理废液提供动力；

高级氧化处理装置16，入口通过管线与废液箱泵12出口相连；

臭氧发生器18，用于产生臭氧，入口连接有氧气供给装置20，出口与高级氧化处理装置16连接，氧气供给装置20用于为臭氧发生器18提供氧气；

臭氧尾气破坏器22，入口与高级氧化处理装置16的尾气排放口连接；

监测箱26，入口与高级氧化处理装置16的出口连接，用于暂存处理后的废液；以及

监测箱泵28，入口与监测箱26出口连接，用于排放处理后的废液。

在图示实施方式中，废液箱10为具有一定容积的容器，并列设置有两个，其中一个接收废液时，另一个可作为备用，顶部设置有废液入口，并与上游管线相连，用于接收并储存待处理的废液，底部设置有废液出口，同时具有防辐射功能。

废液箱泵12为普通的液体输送泵，入口通过管线与废液箱10底部的废液出口连通，用于为废液箱10中收集的待处理的废液提供动力，进行后续反应。

请参阅图1所示，为本发明核电站放射性废液有机物处理装置的第一种实施方式结构示意图，其中，高级氧化处理装置16包括一级或多级串联连接的臭氧接触反应器160和紫外反应器162，每台臭氧接触反应器160的入口管道均与臭氧发生器18连接；当设置有多级串联连接的臭氧接触反应器160和紫外反应器162时，可为2级、3级、4级、5级、6级或更多级，臭氧接触反应器160和紫外反应器162交替串联设置，用于除去放射性废液中的有机物。

串联连接的臭氧接触反应器160和紫外反应器162的数量可根据水质情况和处理要求进行选择，当有机物浓度低时，可选择一级串联连接的臭氧接触反应器160和紫外反应器162，当有机物浓度高时，可选择多级串联连接的臭氧接触反应器160和紫外反应器162。

第一台臭氧接触反应器160的底部入口与废液箱泵12出口通过管线连接，来自废液箱10的废液在臭氧接触反应器160的底部入口管道处与来自臭氧发生器18的臭氧混合一同进入臭氧接触反应器160进行反应。臭氧接触反应器160采用逆流设计，废液从臭氧接触反应器160底部进入，从臭氧接触反应器160顶部排出，随后废液进入紫外反应器162，紫外反应器162也采用逆流设计，废液从紫外反应器162底部进入，从紫外反应器162顶部排出。

在图示实施方式中，设计了3级串联连接的“臭氧接触反应器160+紫外反应器162”，并在最后一台紫外反应器162的顶部(顶部不单指最上部)设计了三个出口，分别为尾气排放口、废液排出口和泡沫液溢流口。未参加反应的臭氧及高级氧化反应过程中产生的废气等尾气经最后一台紫外反应器162的尾气排放口排出，经臭氧尾气破坏器22处理后进行尾气排放。处理后的废液从顶部废液排出口排放至下游，泡沫液通过在最后一台紫外反应器162的泡沫液溢流口和废液箱10入口之间设置的溢流管线l1返回前端废液箱10继续进行处理。

高级氧化反应所需的臭氧由臭氧反生器18制备，生产臭氧的原料氧由氧气供给装置20提供，氧气供给装置20为氧气瓶或制氧机，优选储存有氧气的氧气瓶。也可根据现场条件，配置一台制氧机，以空气为原料现场制备氧气供臭氧发生器18产生臭氧。

臭氧发生器18产生的臭氧通过各台臭氧接触反应器160底部的入口管线添加，反应过程为：从废液箱泵12出口出来的废液与臭氧发生器18出来的臭氧混合后从第一台臭氧接触反应器160的底部入口进入参与反应，反应后的混合液从第一台臭氧接触反应器160的顶部出口出来，从第一台紫外反应器162的底部入口进入参与反应；

反应后的混合液从第一台紫外反应器162的顶部出口出来，与臭氧发生器18出来的臭氧再一次混合后从第二台臭氧接触反应器160的底部入口进入参与反应，反应后的混合液从第二台臭氧接触反应器160的顶部出口出来，从第二台紫外反应器162的底部入口进入参与反应；

反应后的混合液从第二台紫外反应器162顶部出口出来，与臭氧发生器18出来的臭氧再一次混合后从第三台臭氧接触反应器160的底部入口进入参与反应，反应后的混合液从第三台臭氧接触反应器160的顶部出口出来，从第三台紫外反应器162的底部入口进入参与反应，反应后的混合液从第三台紫外反应器162的顶部废液排出口出来，进入下游系统。未参加反应的臭氧及高级氧化反应过程中产生的废气等尾气经最后一台紫外反应器162的尾气排放口排出，经臭氧尾气破坏器22处理后进行尾气排放。泡沫液通过设置的溢流管线l1返回前端废液箱10储存后继续进行处理。

臭氧接触反应器160提供臭氧与水中有机物成分接触反应的条件，是一个罐式容器，底部设有曝气盘(图未示出)，废液与臭氧从容器底部进入，产生的尾气和反应后的废液从容器顶部排出进入紫外反应器162。

紫外反应器162提供水中有机物成分光解反应的条件，是一个罐式容器，容器内布置有若干紫外灯管(图未示出)，灯管外设有石英套管(图未示出)，便于清洗和避免灯管外壁结垢。紫外灯的功率与波长可根据水质情况进行调节。当只设置有一台紫外反应器162时，紫外反应器162采用“一进三出”设置方式，底部设置有一个入口与臭氧接触反应器160的顶部出口连接，上部设有废液排出口、泡沫液溢流口和尾气排放口。废液排出口通过管线与下游处理系统连接，泡沫液溢流口通过溢流管线l1与废液箱10入口连通，尾气排放口通过管线与臭氧尾气破坏器22连接。当设置有多台紫外反应器162时，前面设置的紫外反应器162采用“一进一出”设置，底部设置一个入口，顶部设置一个出口，位于最后的一台紫外反应器162则采用“一进三出”设置方式。

由于从上游管线输送到废液箱10中的废液中可能含有颗粒物质，需在废液箱泵12和高级氧化处理装置16之间的管线上设置前过滤器14，用于对废液进行过滤处理，防止颗粒物质对高级氧化处理装置16中的臭氧接触反应器160和紫外反应器162发生破坏。在图示实施方式中，前过滤器14设置在废液箱泵12出口和第一台臭氧接触反应器160的入口之间的管线上。

监测箱26为具有一定体积的容器，并列设置有两个，一个使用时，另一个可进行备用，顶部入口与高级氧化处理装置16中的最后一台紫外反应器162的废液排出口连接，用于暂存处理后的废液，底部出口与监测箱泵28通过管线连接，测箱泵28为普通的液体输送泵，用于排放处理后的废液。通过对监测箱26中储存的废液的有机物浓度、放射性活度浓度进行取样分析，并根据取样分析的结果，对废液的下一步操作进行判断，然后通过监测箱泵28进行排放：

a)如果监测箱26中的有机物浓度、放射性活度浓度均满足要求，则直接通过监测箱泵28进行排放；

b)如果监测箱26中的有机物浓度不满足要求，则通过在监测箱泵28出口和废液箱10入口之间设置回路管线l2，将废液送至废液箱10重新进行处理；

c)当监测箱26中有机物浓度满足要求，放射性活度浓度不满足要求，则通过监测箱泵28送至电站常规放射性废液处理单元进行处理。

进一步地，在高级氧化处理装置16的最后一台紫外反应器162的废液排出口和监测箱26入口之间还设置有后过滤器24，用于过滤去除高级氧化反应过程中产生的颗粒物，使进入监测箱26中的废液尽可能少的含有颗粒物。

请参阅图2所示，为本发明核电站放射性废液有机物处理装置的第二种实施方式的结构示意图，第二种实施方式与第一种实施方式基本相同，不同之处在于，第二种实施方式中的高级氧化处理装置16的实施过程不同，在图示实施方式中，高级氧化处理装置16包括一台或多台串联连接的紫外-臭氧接触反应器164，每台紫外-臭氧接触反应器164的入口管道均与臭氧发生器18连接。即第一种实施方式中的一级或多级串联连接的臭氧接触反应器160和紫外反应器162可与第二种实施方式中的一台或多台串联连接的紫外-臭氧接触反应器164进行互换，两者的功能类似，设置方式也相同。

在高级氧化处理装置16中，废液在紫外-臭氧接触反应器164入口管道处与来自臭氧发生器18的臭氧混合一同进入紫外-臭氧接触反应器164，紫外-臭氧接触反应器164采用逆流设计，废液从紫外-臭氧接触反应器164的底部进入，从紫外-臭氧接触反应器164的顶部排出。

并根据水质情况和处理要求，可设计一台紫外-臭氧接触反应器164，也可设置多台串联连接的紫外-臭氧接触反应器164，当为多台串联的紫外-臭氧接触反应器164时，可为2台，3台，4台，5台，6台或更多台。在图示实施方式中，设计有3台串联连接的紫外-臭氧接触反应器164，并在最后一台紫外-臭氧接触反应器164上设计有三个出口，分别为尾气排放口、废液排出口、泡沫液溢流口。未参加反应的臭氧及高级氧化反应过程中产生的废气等尾气经最后一台紫外-臭氧接触反应器164的尾气排放口排出，经臭氧尾气破坏器22处理后进行尾气排放。处理后的废液从废液排出口排放至下游，泡沫液则通过在最后一台紫外-臭氧接触反应器164的泡沫液溢流口和废液箱10入口之间设置溢流管线l1返回前端废液箱10储存后继续进行处理。高级氧化反应所需的臭氧由臭氧反生器18制备，生产臭氧的原料氧由氧气供给装置12提供，氧气供给装置优选氧气瓶，氧气瓶储存有纯氧，也可根据现场条件，配置一台制氧机，以空气为原料现场制备氧气，并通过臭氧发生器18现场产生臭氧。臭氧通过各台紫外-臭氧接触反应器164底部的入口管线添加并与废液混合后进入紫外-臭氧接触反应器164参与反应。

在图示实施方式中，高级氧化处理装置16设置有3台串联连接的紫外-臭氧接触反应器164，反应过程为：从废液箱泵12出口出来的废液与臭氧发生器18出来的臭氧混合后从第一台紫外-臭氧接触反应器164的底部入口进入紫外-臭氧接触反应器164参与反应，反应后的混合液从第一台紫外-臭氧接触反应器164的顶部出口出来，与臭氧发生器18出来的臭氧混合后从第二台紫外-臭氧接触反应器164的底部入口进入参与反应，反应后的混合液从第二台紫外-臭氧接触反应器164的顶部出口出来，与臭氧发生器18出来的臭氧混合后从第三台紫外-臭氧接触反应器164的底部入口进入参与反应，反应后的混合液从第三台紫外-臭氧接触反应器164的顶部出口出来，进入下游系统。

紫外-臭氧接触反应器164提供臭氧、紫外光与水中有机物成分反应的条件。紫外-臭氧接触反应器164是一个罐式容器，容器底部设有曝气盘(图未示出)，容器内布置有若干紫外灯管(图未示出)，灯管外设有石英套管(图未示出)，便于清洗和避免灯管外壁结垢。废液与臭氧从紫外-臭氧接触反应器164底部进入，尾气从紫外-臭氧接触反应器164顶部排出，紫外灯的功率与波长可根据水质情况进行调节。

当只设置有一台紫外-臭氧接触反应器164时，紫外-臭氧接触反应器164采用“一进三出”设置方式，底部设置有一个入口与前过滤器14出口连接，上部设有废液排出口、泡沫液溢流口和尾气排放口。废液排出口通过管线与下游后过滤器24连接，泡沫液溢流口通过溢流管线l1与废液箱10入口连通，尾气排放口通过管线与臭氧尾气破坏器22连接。当设置有多台紫外-臭氧接触反应器164时，前面设置的紫外-臭氧接触反应器164采用“一进一出”设置，底部设置一个入口，顶部设置一个出口，位于最后的一台紫外-臭氧接触反应器164则采用“一进三出”设置方式。

需要说明的是，第二种实施方式除高级氧化处理装置16不同外，其余部分的具体实施过程与第一种实施方式相同，限于篇幅，在此不做重复介绍。

相对于现有技术，本发明核电站放射性废液有机物处理装置具有以下有益技术效果：

1)通过采用“臭氧氧化+紫外氧化”工艺，能有效去除放射性废液中的有机物成分；

2)在处理过程中，无需添加化学药剂，而且臭氧不溶于水，不残留于液相，整个处理过程不会引入杂质，减少了二次废物的产生量；

3)处理后的水质适用于蒸发、离子交换和反渗透等核电站常规放射性废液处理；

4)提高了放射性废液有机物处理的安全性、经济性和可用性，具有广泛的市场应用前景。

根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。