способ обезвреживания жидких радиоактивных отходов

Формула изобретения

1. Способ обезвреживания жидких радиоактивных отходов, содержащих поверхностно-активные и неорганические моющие компоненты, ультрафильтрацией, отличающийся тем, что проводят раздельную очистку отработанного моющего раствора и промывных вод, при этом полученный после ультрафильтрации очищенный от радионуклидов и взвешенных веществ моющий раствор направляют на повторное использование, а промывные воды после ультрафильтрации подвергают нанофильтрации, причем концентраты со стадий ультра- и нанофильтрации промывных вод объединяют с концентратом ультрафильтрации отработанного моющего раствора, 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 жидких отходов, содержащих ПАВ, неорганические моющие вещества и широкий спектр радиоактивных загрязнений. 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, энерго- и реагентнозатраты. 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 [см. H.W.Godbee, A.H.Kibbey "Application of evaporation to the treament of liquid in the naclear indusstrty". - Nuclear Safety, 1975, vol. 16, N 4, pp. 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 при сохранении возможности повторного использования неорганических компонентов моющих растворов, очистка промывных вод спецпрачечных до норм, позволяющих осуществить их повторное использование или сброс в открытую гидросеть и локализацию концентрата, содержащего радионуклиды и химические загрязнители.

Поставленная задача решается описываемым способом, включающим раздельную ультрафильтрацию отработанного моющего раствора и промывных вод с получением соответственно очищенного моющего раствора и концентрата отработанного моющего раствора, очищенных промывных вод и концентрата промывных вод. При этом очищенный моющий раствор после подпитки необходимым количеством ПАВ направляется на повторное использование, очищенные промывные воды направляются для доочистки от радионуклидов и ПАВ на нанофильтрацию, а концентраты, полученные при переработки двух групп стоков (отработанного моющего раствора и промывных вод) объединяются и направляются на совместную обработку. На стадии нанофильтрации предварительно очищенные промывные воды проходят дополнительную очистку с получением очищенной воды, которая используется повторно или сбрасывается в открытую гидросеть и концентрата, который присоединения к концентратам со стадии ультрафильтрации. Объединенные концентраты с локализованными химическими и радиохимическими загрязнениями поступают на радиационную обработку источником гамма-излучения, после которой направляются на упарку с получением конденсата, присоединяемого к очищенным промывным водам и кубового остатка, поступающего на отверждение.

Отличительной особенностью данного способа от прототипа является применение дополнительной ступени очистки (нанофильтрации) для доочистки стоков от химических и радиохимических загрязнений, а также применение радиационной обработки 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) собираются отдельно и переработка этих групп растворов проводится раздельно.

Отработанный моющий раствор со средним составом: ПАВ ОП-7 (ОП-10) - 1,5 г/л, тринатрийфосфат - 2,5 г/л, взвешенные вещества - до 100 мг/л, удельная альфа-активность ~ 10⁴ Бк/л, удельная бета-активность ~ 10⁴ Бк/л, удельная гамма-активность ~ 10⁴ Бк/л подается на ультрафильтрацию. Для повышения коэффициента очистки от радионуклида цезия в раствор предварительно вносится добавка ферроцианида никеля или меди в количестве 1-5 мг/л. В результате ультрафильтрации получаются два раствора: фильтрат (99%) и концентрат (1%). Состав фильтрата, мг/л : ПАВ ОП-7 (ОП-10) - 200 мг/л, тринатрийфосфат - 2,5 г/л, взвешенные вещества - отсутствуют, удельная альфа-активность до 20 Бк/л, удельная бета-активность ~ 100 Бк/л, удельная гамма-активность ~ 100 Бк/л позволяет использовать его повторно для стирки при условии подпитки требуемым количеством ПАВ. Концентрат с составом: ПАВ ОП-7 (ОП-10) - до 120 г/л, тринатрийфосфат - 2,5 г/л, взвешенные вещества - до 10 г/л, удельная альфа-активность ~ 10⁶ Бк/л, удельная бета-активность ~ 10⁶ Бк/л, удельная гамма-активность ~ 10⁶ Бк/л подается на дальнейшую переработку.

Промывные воды спецпрачечной со средним составом ПАВ ОП-7 (ОП-10) - 30 мг/л, тринатрийфосфат - 50 мг/л, взвешенные вещества - до 10 мг/л, удельная альфа-активность ~ 10² Бк/л, удельная бета-активность ~ 10² Бк/л, удельная гамма-активность ~ 10² Бк/л подаются сначала на ультрафильтрацию. Для очистки от радиоцезия в раствор подается ферроцианид никеля или меди в количестве 1 мг/л. Полученный после ультрафильтрации очищенный раствор (99,5% от исходного) со средним составом ПАВ ОП-7 (ОП-10) - 25 мг/л, тринатрийфосфат - 50 мг/л, взвешенные вещества - отсутствуют, удельная альфа-активность ~ 10 Бк/л, удельная бета-активность ~ 10 Бк/л, удельная гамма-активность ~ 10 Бк/л поступает на стадию нанофильтрации, а концентрат со средним составом ПАВ ОП-7 (ОП-10) - 500 мг/л, тринатрийфосфат - 50 мг/л, взвешенные вещества - до 2 г/л, удельная альфа-активность ~ 10⁴ Бк/л, удельная бета-активность ~ 10⁴ Бк/л, удельная гамма-активность ~ 10⁴ Бк/л объединяется с концентратом, полученным после ультрафильтрации отработанного моющего раствора. В результате нанофильтрации очищенных промывных вод задерживается остаточное количество радионуклидов, фосфатов и ПАВ. Очищенная вода с солесодержанием около 100 мг/л (95% от исходного) может быть использована повторно для промывки или сброшена в открытую гидросеть.

Концентраты со стадии ультра- и нанофильтрации промывных вод объединяются с концентратом ультрафильтрации отработанного моющего раствора. Объединенный концентрат с общим солесодержанием до 20 г/л, содержанием ПАВ около 5 г/л, удельной альфа-активностью до 10⁵ Бк/л, удельной бета-активностью до 10⁵ Бк/л подается на радиационную обработку.

В результате радиационной обработки (экспозиционная доза 200-250 кГр) концентрация ПАВ в растворе снижается в 20-30 раз, что позволяет провести упарку концентрата с высокими коэффициентами очистки от радионуклидов и ПАВ без использования дополнительных реагентов (пеногасителей). Полученный со стадии упарки конденсат объединяется с очищенной водой. В результате упарки получается кубовый остаток объемом около 0,5% от исходного с содержанием органических и неорганических загрязнений около 300-350 г/л, который отправляется на отверждение известными методами (цементирование, битумирование, остекловывание).

Схема способа обезвреживания жидких радиоактивных отходов приведена на чертеже.