способ обезвреживания жидких радиоактивных отходов

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.

Описание изобретения к патенту

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 510³ - 110⁶, содержащие краун-эфирные функциональные группы, в количестве не менее 1 мг/л и полимерные органические кислоты молекулярной массы 510³ - 110⁶, 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-активность10³ 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.