Способ обезвреживания жидких радиоактивных отходов

 

Изобретение относится к обезвреживанию жидких радиоактивных отходов (ЖРО) спецпрачечных радиохимических производств и АЭС, содержащих органические и неорганические загрязнители. Сущность способа состоит в том, что радиоактивные отходы, содержащие ПАВ и неорганические моющие вещества, подают на ультрафильтрацию, затем дополнительно проводят нанофильтрацию фильтрата, а концентраты со стадий ультра- и нанофильтрации объединяют и проводят их совместную радиационную обработку источником гамма-излучения и упарку с получением кубового остатка, который направляют на дальнейшее отверждение, и конденсата, который объединяют с очищенной после нанофильтрации водой для повторного использования или сброса. В случае присутствия в отработанном моющем растворе и промывных водах радионуклида цезия перед ультрафильтрацией в обрабатываемые растворы вносится добавка ферроцианида никеля или меди. Способ позволяет повысить экологическую безопасность процесса переработки ЖРО, снизить объем ЖРО, подлежащих отверждению, очистить сточные воды спецпрачечных до норм, позволяющих осуществить их повторное использование или сброс в открытую гидросеть. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к обезвреживанию жидких радиоактивных отходов (ЖРО), содержащих поверхностно-активные (ПАВ) и неорганические моющие вещества, и может быть использовано преимущественно в атомной энергетике и на радиохимических производствах, где в спецпрачечных образуется большое количество таких жидких отходов. Изобретение может быть использовано для очистки сточных вод от радионуклидов, ПАВ и неорганических моющих веществ.

Известны способы обезвреживания ЖРО путем выделения радионуклидов осаждением и соосаждением малорастворимых соединений, сорбцией на ионообменных материалах, электродиализом, упаркой. Однако эти методы малоэффективны при переработке растворов содержащих ПАВ, кроме того, они энерго- и реагентнозатратны. Электродиализ, сорбция на ионитах и неорганических сорбентах может обеспечить очистку только от ионных форм радионуклидов, осаждение и соосаждение в растворах с высоким содержанием ПАВ приводит к трудности отделения осадков [см. Л.А.Кульский и др. "Вода в атомной энергетике", стр. 230]. Упарка растворов с высоким содержанием ПАВ не только энергозатратна [см. А.С. Никифоров и др. "Обезвреживание жидких радиоактивных отходов", стр. 42], но и малоэффективна вследствие пеноуноса (коэффициенты очистки снижаются в 100 и более раз), а пеногасители при высокой температуре быстро теряют свои свойства [H. W.Godbee, A.H.Kibbey "Application of evaporation to the treatment of liquid in the nuclear industry." - Nucl. Safety, 1975, vol. 16, N 4, p. 458-469].

Наиболее близким к предлагаемому способу обезвреживания жидких радиоактивных отходов, содержащих ПАВ и неорганические вещества, является способ обезвреживания жидких радиоактивных отходов ультрафильтрацией с предварительным комплексообразованием радионуклидов [см. авторское свидетельство СССР N 1213569, кл. G 21 F 9/06]. Для этого в обрабатываемый раствор добавляют водорастворимые полимеры молекулярной массы 5·10³ - 1·10⁶, содержащие краун-эфирные функциональные группы, в количестве не менее 1 мг/л и полимерные органические кислоты молекулярной массы 5·10³ - 1·10⁶, содержащие карбоксильные группы, в количестве не менее 1 мг/л, после чего осуществляют ультрафильтрацию раствора. Однако полученная таким способом очищенная вода не соответствует нормам на сброс в открытую гидросеть из-за высокого содержания ПАВ, а полученный концентрат требует дальнейшей переработки.

Задачей изобретения является повышение эффективности и экологической безопасности процесса очистки вод спецпрачечных до норм, позволяющих осуществить их повторное использование или сброс в открытую гидросеть и локализацию концентрата, содержащего радионуклиды и химические загрязнители.

Поставленная задача достигается описываемым способом, включающим ультрафильтрацию сточных вод спецпрачечной с получением очищенной воды и концентрата, в котором локализованы загрязнения. При этом часть очищенного раствора используют для приготовления моющего раствора, а большую часть направляют на доочистку от радионуклидов, ПАВ и неорганических загрязнений нанофильтрацией. В результате нанофильтрации получается очищенная вода, которая может быть сброшена в открытую гидросеть или использована повторно для стирки, и концентрат. Концентраты со стадий ультра- и нанофильтрации объединяются и направляются на совместную радиационную обработку источником гамма-излучения, при которой происходит деструкция ПАВ, что позволяет провести дальнейшую упарку концентратов с получением конденсата, который присоединяется к очищенной воде и кубового остатка, направляемого на отверждение.

Отличительной особенностью данного способа от прототипа является радиационная обработка концентратов, полученных в результате ультра- и нанофильтрации, что дает возможность осуществить упарку и дополнительно снизить объем отверждаемых отходов, а следовательно, затрат на хранение(захоронение) компаунда с локализованными загрязнениями.

Описываемый способ обезвреживания жидких радиоактивных отходов реализуется следующим образом.

Сточные воды спецпрачечной (отработанный моющий раствор и промывные воды) со средним составом: ПАВ ОП-7 (ОП-10) - 300 мг/л, тринатрийфосфат - 500 мг/л, щавелевая кислота - 40 мг/л, перманганат калия - 20 мг/л, взвешенные вещества - до 100 мг/л, удельная альфа-активность ≈10³ Бк/л, удельная бета-активность ≈10³ Бк/л, удельная гамма-активность≈10³ Бк/л подаются на ультрафильтрацию. В случае присутствия в растворе радионуклида цезия для повышения коэффициента очистки от него в раствор предварительно вносится добавка ферроцианида никеля или меди в количестве 1-2 мг/л.

В результате ультрафильтрации получаются два раствора: фильтрат (99% от исходного объема) и концентрат (1%). Состав фильтрата, мг/л : ПАВ ОП-7 (ОП-10) - 60 мг/л, тринатрийфосфат - 500 мг/л, взвешенные вещества - отсутствуют, удельная альфа-активность до 20 Бк/л, удельная бета-активность ≈50 Бк/л, удельная гамма-активность ≈50 Бк/л позволяет использовать его повторно для приготовления моющего раствора для стирки. Концентрат с составом: ПАВ ОП-7 (ОП-10) - до 25000 мг/л, тринатрийфосфат - 500 мг/л, взвешенные вещества - до 10 г/л, удельная альфа-активность ≈10⁵ Бк/л, удельная бета-активность ≈10⁵ Бк/л, удельная гамма-активность ≈10⁵ Бк/л подается на дальнейшую переработку.

Полученный после ультрафильтрации очищенный раствор (99% от исходного) поступает на стадию нанофильтрации. На этой ступени очистки задерживается остаточное количество радионуклидов, фосфатов и ПАВ. Очищенная вода (95% от исходного) с солесодержанием 30-60 мг/л может быть использована повторно для промывки или сброшена в открытую гидросеть. Концентрат со стадии нанофильтрации с общим солесодержанием около 20 г/л, содержанием ПАВ до 1,2 г/л, удельной альфа-активностью до 10² Бк/л, удельной бета-активностью до 10³ Бк/л объединяется с концентратом со стадии ультрафильтрации и подается на совместную радиационную обработку.

Объединенный концентрат имеет следующий примерный состав: общее солесодержание около 17 г/л, содержание ПАВ до 5 г/л, взвешенных веществ - до 1,5 г/л, удельная альфа-активность до 10⁵ Бк/л, удельная бета-активность до 10⁵ Бк/л. В результате радиационной обработки (дозовая нагрузка 300-350 кГр) концентрация ПАВ в растворе снижается в 10-15 раз, что позволяет провести упарку концентрата с высокими коэффициентами очистки от радионуклидов и ПАВ без дополнительных реагентов (пеногасителей). Полученный со стадии упарки конденсат объединяется с очищенной водой. В результате упарки получается кубовый остаток объемом около 0,5% от исходного и содержанием неорганических и органических загрязнителей 250-300 г/л, который отправляется на отверждение известными методами (цементирование, битумирование, остекловывание).

Схема способа обезвреживания жидких радиоактивных отходов приведена на чертеже.

Формула изобретения

1. Способ обезвреживания жидких радиоактивных отходов, содержащих поверхностно-активные и неорганические моющие вещества, включающий ультрафильтрацию обрабатываемого раствора, отличающийся тем, что дополнительно проводят нанофильтрацию, причем концентраты со стадий ультра- и нанофильтрации объединяют и проводят их совместную радиационную обработку источником гамма-излучения и упарку с получением кубового остатка, который направляют на дальнейшее отверждение, и конденсата, который объединяют с очищенной после нанофильтрации водой для повторного использования или сброса.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае присутствия в отработанном моющем растворе и промывных водах радионуклида цезия перед ультрафильтрацией в обрабатываемые растворы вносится добавка ферроцианида никеля или меди.

РИСУНКИ

Рисунок 1