申请日2016.02.02
公开(公告)日2016.06.29
IPC分类号G21F9/12; G21F9/06; G21F9/10
摘要
本发明公开了一种核化洗消废水处理工艺及系统。该系统主要由混凝沉淀一体反应器、过滤器、多介质高效吸附罐、离子交换软化器、精密过滤器、超滤膜、反渗透膜、离子交换软化保护器等组成。该系统处理核化洗消废水的工艺如下：将核化洗消废水经原位混凝沉淀反应器收集、沉淀、初步分离，分离后的核化洗消废水混合液进入过滤器进一步固液分离，过滤器出口溶液依次输入多介质高效吸附罐和离子交换软化器，所获滤液经过精密过滤器后泵入超滤和反渗透膜处理，再经离子交换软化保护器后排放。本发明可模块化解决核化洗消废水的处理问题，能在不同负荷条件下对核素废水和洗消废水同时进行深度、高效处理，且出水指标可满足洗消过程的补水回用或达标排放。
权利要求书
1.一种核化洗消废水处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将含悬浮物的核化洗消废水通过混凝沉淀一体反应器进行收集、混凝沉淀，初步分离，得核化洗消废水混合液和沉淀物质;将沉淀物质转至收集槽中;
(2)将初步分离出的核化洗消废水混合液输入过滤器进一步固液分离，得到溶液和固体杂质;将固体杂质转至步骤(1)所述收集槽中;
(3)将步骤(2)中所获溶液依次输入多介质高效吸附罐和离子交换软化器，得滤液;
(4)将步骤(3)中所得滤液经过精密过滤器后依次泵入超滤和反渗透膜，再经离子交换软化保护器处理后排放。
2.根据权利要求1所述的核化洗消废水处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)的过滤器是采用盘式过滤器。
3.根据权利要求1所述的核化洗消废水处理工艺，其特征在于：所述步骤(3)的多介质高效吸附罐是以活性纤维、活性炭和分子筛组成的多层床结构作为吸附单元。
4.根据权利要求1所述的核化洗消废水处理工艺，其特征在于：所述步骤(3)的离子交换软化器的交换单元采用离子交换树脂，采用逆流流动模式。
5.根据权利要求1所述的核化洗消废水处理工艺，其特征在于：所述步骤(4)的超滤是采用中空纤维超滤膜，所述反渗透膜是卷式反渗透膜。
6.一种实现权利要求1所述核化洗消废水处理工艺的处理系统，其特征在于：包括混凝沉淀一体反应器、过滤器、收集槽、多介质高效吸附罐、离子交换软化器、反洗装置、精密过滤器、超滤膜、反渗透膜、离子交换软化保护器，所述混凝沉淀一体反应器、过滤器、多介质高效吸附罐、离子交换软化器、反洗装置、精密过滤器、超滤膜、反渗透膜、离子交换软化保护器由连接管路依次连接，所述混凝沉淀一体反应器设有主物料进口、主物料出口和沉淀物排出口，过滤器设有物料进口、物料出口和固体杂质排出口，混凝沉淀一体反应器的的沉淀物质排出口和过滤器的固体杂质排出口连接至收集槽。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：还包括再生反洗装置，所述再生反洗装置连接多介质高效吸附罐和离子交换软化器，再生反洗装置的反洗管路连接至混凝沉淀一体反应器。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：还包括自动冲洗装置，所述自动冲洗装置连接超滤和反渗透膜，且反渗透膜出口通过三通阀分别连接至前端超滤、后续离子交换软化保护器和总排放口。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述多介质高效吸附罐的出口通过三通阀连接后续的离子交换软化器或直接连至精密过滤器。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述系统还包括全系统自动控制装置。
说明书
一种核化洗消废水处理工艺及系统
技术领域
本发明涉及一种应用于核化洗消废水深度处理的方法，具体涉及一种满足大流量、高负荷且可同时深度处理核素和洗消废水的工艺及系统。
背景技术
洗消是指对染有毒剂、生物战剂、放射性物质的人员、装备、物资、工事、道路等进行消毒和消除沾染的措施。洗消的目的是使受染的部队避免或减轻伤害，使受染的装备、物资等可正常使用。防化洗消是防化兵洗消分队实施人员洗消作业的一项重要任务。
在防化洗消的过程中，多是采用氯化氧化型消毒剂作为主要化学洗消剂，对放射性污染的洗消主要是采用高压水冲洗的方式。因此，在核化战争及核化事故应急救援行动中，对遭受核化污染人员、装备的洗消过程，将产生大量具有高负荷浓度的硬度、强碱性、强腐蚀性的洗消化学废水，以及含有放射性核素的核洗消废水。化学洗消废水会对土壤、植被、河水及浅层地下水等造成二次化学污染，核洗消废水则会通过内照射和外照射两种方式，经食物链扩大受染范围。因此，需要对这些化学洗消废水和核洗消废水采用合理的工艺进行处理，最大化的降低或消除其带来的潜在危害。
目前，国内外对于核化洗消的研究重点始终位于洗消技术与装备的研发上。如，CN102335490B公开了一种高压细水雾防化洗消车，通过改进洗消车的结构，解决水和洗消剂的浪费及二次污染的问题;CN100553603C公开了一种受到核化污染的伤员进行洗消处理的核化洗消装置，其优点是结构简单，操作方便，体积小，机动性好，制造成本低;CN201154931Y公开了一种移动式放射性废水处理装置;CN102201270B公开了一种液态放射性液态废弃物处理装置等。这类研究多是为了解决装置的技术集成、防护、移动性等问题。
也有学者对放射性污染废水的处理进行了研究，例如，CN102930912A公开了一种超标放射性洗衣废水处理系统，该系统是通过活性炭去除废水中的表面活性剂及小分子有机物、以沸石过滤器对低放射性废水中的放射性核素离子铯和锶进行去除;CN201965936U公开了一种具有三防功能的放射性污水应急处理系统，该系统是利用两级反渗透、吸附、活性炭过滤、紫外线相结合，解决了大流量条件下核素拦截和吸附效率低与小型化的矛盾;蔡博等人则进行了采用混凝、砂率或活性炭过滤、离子交换树脂的方法来处理放射性污染饮用水的净化研究(污染饮水净化简易装备的研究，医疗卫生装备，2012，02:p46-47);黄明犬等人进行了混凝沉淀作为主要工艺处理低放射性废水的研究(活性炭净化低放射性废水实验研究，功能材料，2004，35:p2573-2575，2578。)。
然而，在防化洗消领域，现有相关研究的目的更多的是希望寻找新型无腐蚀性洗消剂，而较少对作业人员及环境的危害，且专门针对核化洗消作业过程中产生的核洗消废水和化学洗消废水同时进行深度处理也鲜有研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对核化洗消废水处理的工艺及系统，该工艺及系统同时兼顾了核洗消废水和化学洗消废水的特点，采用便捷高效的模块化运行与管理，实现对洗消废水中的核素、无机盐、细菌、大分子物质和有毒有害物质的同时、高效地去除，使废水经处理后达标排放或作为回用处理，解决核化洗消领域的二次污染问题，减轻防化洗消作业后勤保障负担;还具有高效、便捷的特点。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：一种核化洗消废水处理工艺，通过如下步骤实现：
(1)将含悬浮物的核化洗消废水通过混凝沉淀一体反应器进行收集、混凝沉淀，初步分离，得核化洗消废水混合液和沉淀物质;将沉淀物质转至收集槽中;
(2)将初步分离出的核化洗消废水混合液输入过滤器进一步固液分离，得到溶液和悬浮物、胶体和机械杂质等固体杂质;将分离出固体杂质转至步骤(1)所述收集槽中;
(3)将步骤(2)中所获溶液依次输入多介质高效吸附罐和离子交换软化器，去除部分核素、洗消废水中有毒有害物质和影响后续工艺的无机盐、胶体等物质，得滤液;
(4)将步骤(3)中所得滤液经过精密过滤器后依次泵入超滤和反渗透膜，去除混合液中残存的无机盐、细菌、大分子物质和有毒有害物质，再经离子交换软化保护器处理后排放。
优选的，所述步骤(2)的过滤器是采用盘式过滤器。
优选的，所述步骤(3)的多介质高效吸附罐是以活性纤维、活性炭和分子筛组成的多层床结构作为吸附单元。
优选的，所述步骤(3)的离子交换软化器的交换单元采用离子交换纤维。
优选的，所述步骤(4)的超滤是采用中空纤维超滤膜，所述反渗透膜是卷式反渗透膜。
一种实现本发明的处理工艺所采用的核化洗消废水处理系统，包括混凝沉淀一体反应器、过滤器、收集槽、多介质高效吸附罐、离子交换软化器、反洗装置、精密过滤器、超滤膜、反渗透膜、离子交换软化保护器，所述混凝沉淀一体反应器、过滤器、多介质高效吸附罐、离子交换软化器、反洗装置、精密过滤器、超滤膜、反渗透膜、离子交换软化保护器由连接管路依次连接，所述混凝沉淀一体反应器设有主物料进口、主物料出口和沉淀物排出口，过滤器设有物料进口、物料出口和固体杂质排出口，混凝沉淀一体反应器的沉淀物质排出口和过滤器的固体杂质排出口连接至收集槽。
本发明的处理系统中，所述混凝沉淀一体反应器可采用最大限度利用核化洗消废水收集槽，辅助配药、投药和可控搅拌装置，集投药混凝沉淀一体完成。当单独处理核洗消废水时，该混凝沉淀一体反应器主要起到收集的作用，当处理化学洗消废水时，该反应器主要对化学洗消废水通过混凝沉淀进而实现固液分离，对废水进行初步处理。
进一步的，本发明的处理系统中还可包括再生反洗装置，所述再生反洗装置连接多介质高效吸附罐和离子交换软化器，再生反洗装置的反洗管路连接至混凝沉淀一体反应器。再生反洗装置开启后，反洗废水经由反洗管路回流至混凝沉淀一体反应器，使反洗废水重新经过主体处理工艺，完成自处理后达标排放。反洗装置及反洗流程主要用于处理化学洗消废水。
进一步的，本发明的处理系统中还可以包括自动冲洗装置，所述自动冲洗装置连接超滤和反渗透膜，且反渗透膜出口通过三通阀分别连接至前端超滤、后续离子交换软化保护器和总排放口。
进一步的，所述多介质高效吸附罐的出口可通过三通阀连接后续的离子交换软化器或直接连至精密过滤器。
进一步的，所述系统设置全系统自动控制装置(如说明书附图1中的17)，使该系统可全自动运行，也可调至手动挡控制，整套系统具有停机保护和系统高低压保护功能，可防止系统固件受负荷冲击损坏。
本发明是为了实现核化洗消废水进行同步深度处理，所述的核化洗消废水是指在核化战争及核化事故应急救援行动过程所产生的含有放射性核素的核洗消废水与含有大量具有高负荷浓度的硬度、强碱性、强腐蚀性的化学洗消废水的洗消混合废水。
本发明相对于现有技术的有益技术效果如下：
(1)优选了吸附单元的填料构成，以活性纤维、活性炭和分子筛组成的多层床结构作为高效稳定吸附单元，可使得在膜分离前达到对部分Ca2+和有机磷的有效去除，保障后续工段的稳定运行;离子交换单元部分使用更高效的离子交换纤维替代传统的树脂颗粒，提高去除效率;二者均可降低床层阻力和压降，且装置重量大大减轻约30%以上;
(2)使用盘式过滤器替代传统的石英砂过滤，可使装置单元重量减轻30%左右;炭床过滤单元，采用逆流流动模式，降低床层压降，减少传递阻力，防止床层阻塞，提高装置的运行稳定性;
(3)采用离子交换流化床结构，相对于传统的固定床结构，床料分布更均匀，液固两项的相互作用和湍流流动，可强化固液传质效果，提高装置去除效率约20%;
(4)结合核化洗消废水和中、低水平放射性废水特殊的水质特点，采用以中孔纤维超滤和卷式反渗透膜相结合的膜分离为主体，同时配套改进的前端预处理工段的成套技术集成处理系统;
(5)本发明的系统可模块化解决核化洗消废水的处理问题，能在不同负荷条件下对核废水和洗消废水同时进行深度、高效处理，处理废水量大、可适用负荷范围宽、全系统可实现自动化控制，处理效率高效，运行稳定性强，出水指标可满足洗消过程的补水回用或达标排放;
(6)预处理工艺和核心处理工艺在进行维保过程中，再生反洗装置开启后，反洗管路连接至混凝沉淀一体反应器，使反洗废水重新经过主体处理工艺，最大化的将废水进行处理;整套工艺系统过程中无外排，废水完成自处理达标后排放，废渣集中收集处理，处理过程清洁环保;
(7)本发明的处理系统具有可移动、装置重量轻的特点，可进一步优化设置成车载可移动处理系统，提高灵活性、简便性和高效性。