申请日2018.03.19
公开(公告)日2018.09.28
IPC分类号G21F9/08
摘要
本发明公开了一种膜蒸馏技术处理放射性废水的方法和系统，通过废水收集‑‑预处理‑‑预加热‑‑膜分离‑‑冷凝处理‑‑镏出水收集的工艺步骤实现了放射性废水的有效治理。该系统包括串联连接的废水箱、过滤模组、加热器、膜蒸馏装置、冷凝器和镏出水箱。通过本发明处理放射性废水，处理后的放射性废水的浓缩比达到20倍及以上，放射性废水处理后α、β总活度≤10Bq/L，具有分离效果好、运行稳定、操作方便的优点，可在各种核工业生产中广泛推广应用。
权利要求书
1.一种膜蒸馏技术处理放射性废水的方法，其特征在于包括依次进行的：
步骤一、废水收集;
步骤二、预处理，过滤吸附废水中的悬浮杂质;
步骤三、预加热，恒温加热废水;
步骤四、膜分离，通过膜蒸馏工艺过滤水中的放射性物质;
步骤五、冷凝处理，对膜分离出来的镏出水进行冷却;
步骤六、镏出水收集;
膜分离出来的浓缩液溢流到步骤一收集的废水中;
收集的镏出水部分回流到步骤四的膜蒸馏工艺，分别对膜组件的凝结端进行冷却和对膜组件的蒸发端进行冲洗。
2.根据权利要求1所述的一种膜蒸馏技术处理放射性废水的方法，所述步骤二采用过滤精度为10-15um的滤芯滤料进行过滤。
3.根据权利要求1所述的一种膜蒸馏技术处理放射性废水的方法，所述步骤三采用在线恒温电加热，根据收集的废水温度确认升温值，通过温度检测探头结合温度控制器和电流调整器的反馈控制方法，加热进入膜分离步骤的废水温度至30～90℃。
4.根据权利要求1所述的一种膜蒸馏技术处理放射性废水 的方法，所述步骤四的膜蒸馏工艺的运行温度为30～90℃。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种膜蒸馏技术处理放射性废水的方法，所述步骤四采用的膜组件为抗辐照的聚四氟乙烯平板膜或纤维膜，膜组件的孔径为0.1～1.0μm。
6.一种膜蒸馏技术处理放射性废水的系统，其特征在于包括依次串联在工作管路(100)上的
用于收集废水的废水箱(2)，
用于过滤吸附废水中的悬浮杂质的过滤模组(4)，
用于对废水进行预加热的加热器(5)，
用于对废水中的放射性物质进行膜分离的膜蒸馏装置(6)，
用于对镏出水进行冷却的冷凝器(8)，
用于收集镏出水的镏出水箱(9);
所述废水箱(2)的进水口设有抽料泵(1)，连接至过滤模组的出水口设有加料泵(3)，所述膜蒸馏装置(6)连接至冷凝器(8)的镏出水口(62)设有循环泵(7)。
7.根据权利要求6所述的一种膜蒸馏技术处理放射性废水的系统，所述膜蒸馏装置(6)采用串并联双层膜组件结构，包括并联设置在废水进口(61)和镏出水出口(62)之间的两路膜组件蒸馏管路，每个膜组件蒸馏管路上串联布置两个膜组件(63)。
8.根据权利要求7所述的一种膜蒸馏技术处理放射性废水的系统，所述膜蒸馏装置(6)的废水进口(61)设置温度传感器，所述温度传感器与加热器(5)的温度控制模块和加热控制模块反馈连接。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的一种膜蒸馏技术处理放射性废水的系统，所述膜蒸馏装置(6)的膜组件蒸发端连接溢流管路(200)，所述溢流管路(200)回流连接至废水箱(2)。
10.根据权利要求9所述的一种膜蒸馏技术处理放射性废水的系统，所述镏出水箱(9)旁通连接一冷却管路(300)至膜蒸馏装置(6)的膜组件凝结端，所述冷却管路(300)旁接一清洗管路(400)至膜蒸馏装置(6)的膜组件蒸发端，所述清洗管路(400)上设有清洗泵(10)和清洗控制阀门。
说明书
一种膜蒸馏技术处理放射性废水的方法和系统
技术领域
本发明属于放射性废水处理技术，具体涉及一种膜蒸馏技术处理放射性废水的方法和系统。
背景技术
近年来，我国加快了对核电事业的建设步伐，核能的开发与核技术的发展能够促进新能源的推广应用，为可持续发展开辟道路。但是核燃料的生产、核电厂的运行、同位素的生产和使用等过程都会产生着大量的放射性废水，为了保护环境和人类健康，这些废水必须经过安全、经济和有效的处理处置。特别是2011年发生的日本福岛核泄漏事故，更是让全世界关注核工业废水污染。
现有技术中对核工业领域的放射性废水进行处理时，通常采用传统工艺采用蒸发+离子交换，这种工艺方法的缺点明显：能耗高;二次性废物量大，后续处理难度高;无法实现放射性废水的应急处理;设备庞大，投资高，操作条件差，腐蚀结垢等问题严重。因此，研究开发新型技术，提高去除效率的同时，降低二次性废物量是非常有意义的。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对核工业产生的放射性废水的传统处理工艺存在的上述缺陷，提供一种分离效果好、运行稳定的膜蒸馏技术处理放射性废水的方法和系统。
本发明采用如下技术方案实现：
一种膜蒸馏技术处理放射性废水的方法，包括依次进行的：
步骤一、废水收集;
步骤二、预处理，过滤吸附废水中的悬浮杂质;
步骤三、预加热，恒温加热废水;
步骤四、膜分离，通过膜蒸馏工艺过滤水中的放射性物质;
步骤五、冷凝处理，对膜分离出来的镏出水进行冷却;
步骤六、镏出水收集;
膜分离出来的浓缩液溢流到步骤一收集的废水中;
收集的镏出水部分回流到步骤四的膜蒸馏工艺，分别对膜组件的凝结端进行冷却和对膜组件的蒸发端进行冲洗。
进一步的，所述步骤二采用过滤精度为10-15um的滤芯滤料进行过滤。
进一步的，所述步骤三采用在线恒温电加热，根据收集的废水温度确认升温值，通过温度检测探头结合温度控制器和电流调整器的反馈控制方法，加热进入膜分离步骤的废水温度至30～90℃。
进一步的，所述步骤四的膜蒸馏工艺的运行温度为30～90℃。
在本发明的一种膜蒸馏技术处理放射性废水的方法中，所述步骤四采用的膜组件为抗辐照的聚四氟乙烯平板膜或纤维膜，膜组件的孔径为0.1～1.0μm。
本发明还公开了一种采用上述方法的膜蒸馏技术处理放射性废水的系统，包括依次串联在工作管路100上的
用于收集废水的废水箱2，
用于过滤吸附废水中的悬浮杂质的过滤模组4，
用于对废水进行预加热的加热器5，
用于对废水中的放射性物质进行膜分离的膜蒸馏装置6，
用于对镏出水进行冷却的冷凝器8，
用于收集镏出水的镏出水箱9;
所述废水箱2的进水口设有抽料泵1，连接至过滤模组的出水口设有加料泵3，所述膜蒸馏装置6连接至冷凝器8的镏出水口62设有循环泵7。
进一步的，所述膜蒸馏装置6采用串并联双层膜组件结构，包括并联设置在废水进口61和镏出水出口62之间的两路膜组件蒸馏管路，每个膜组件蒸馏管路上串联布置两个膜组件63。
进一步的，所述膜蒸馏装置6的废水进口61设置温度传感器，所述温度传感器与加热器5的温度控制模块和加热控制模块反馈连接。
在本发明的一种膜蒸馏技术处理放射性废水的系统中，所述膜蒸馏装置6的膜组件蒸发端连接溢流管路200，所述溢流管路200回流连接至废水箱2。
进一步的，所述镏出水箱9旁通连接一冷却管路300至膜蒸馏装置6的膜组件凝结端，所述冷却管路300旁接一清洗管路400至膜蒸馏装置6的膜组件蒸发端，所述清洗管路400上设有清洗泵10和清洗控制阀门。
膜蒸馏，又称为低温膜蒸馏，是一种采用疏水性微孔膜，以膜两侧的蒸汽压力差为驱动力的膜分离过程。水的饱和蒸汽压随温度的指数关系增加。将不同温度的水引入膜的两侧，由于膜的疏水性，两侧的溶液相均不能透过膜。但由于高温侧水溶液与膜界面的水蒸汽压高于低温侧，水蒸汽会从高温侧(蒸发端)透过膜孔进入低温侧(凝结端)并冷凝成为渗出水，留在高温侧(蒸发端)的溶液则得到浓缩，成为渗余液。膜蒸馏过程无须将溶液加热到沸点，只要膜两侧维持适当的温差，该过程就能够进行，因此又被称为低温膜蒸馏。
本发明的膜分离采用膜蒸馏工艺，利用抗辐照的聚四氟乙烯(PTFE)作为膜材料，可对膜材料进行疏水性改性，并且采用串并联双层结构的膜组件布置模式，首先将四个膜组件按每两个串联的模式连接，然后将两个串联的膜组件组并联，形成串并联双层结构模式，能够有效提高馏出水水质，同时减少膜组件破坏对馏出水的影响。
与现有技术相比，本发明采用的技术方案具有如下有益效果：一、膜蒸馏浓缩过程在常压下进行，设备简单，操作方便;二、在非挥发性水溶液的膜蒸馏过程中，由于仅有水蒸气能透过疏水膜孔，因此所产生的水质十分纯净，高于反渗透出水水质;三、膜蒸馏不需加热到沸腾状态，还可以借助核电厂废热等低温热源，节能环保;四、膜蒸馏技术对非挥发性离子有近乎100%去除率，利用本发明的上述技术方案处理放射性废水，处理后的放射性废水的浓缩比达到20倍及以上，放射性废水处理后α、β总活度≤10Bq/L，远高于“絮凝沉淀-蒸发-离子交换”老三段工艺，优于微滤，超滤，纳滤，反渗透等膜技术。
由上所述，本发明针对放射性废水处理具有分离效果好、运行稳定、操作方便的优点，可在各种核工业生产中广泛推广应用。