本發(fā)明屬于核廢物處理領(lǐng)域，涉及一種處理放射性廢離子交換樹脂的裝置。

背景技術(shù)：

放射性廢離子交換樹脂(以下簡(jiǎn)稱廢樹脂)是核設(shè)施尤其是核電站產(chǎn)生的主要中低放固體廢物之一。截至目前，國(guó)內(nèi)核設(shè)施產(chǎn)生的廢樹脂大多處于暫存狀態(tài)，廢物暫存庫(kù)的庫(kù)容壓力日益明顯。廢樹脂長(zhǎng)期貯存會(huì)發(fā)生粉化，在槽罐底部出現(xiàn)板結(jié)，造成回取困難。此外，廢樹脂的放射性水平很高，風(fēng)險(xiǎn)很大。

當(dāng)前對(duì)廢樹脂的主要采用傳統(tǒng)的水泥固化方式進(jìn)行處理，但由于廢樹脂本身的特性，水泥固化處理廢樹脂有其局限性：(1)目前樹脂的體積包容率約40％，增容很大，導(dǎo)致后續(xù)的運(yùn)輸、暫存和最終處置費(fèi)用很高，而且不符合廢物最小化原則；(2)樹脂為顆粒狀物質(zhì)，本身具有溶脹性，實(shí)踐證明，樹脂水泥固化體在經(jīng)過(guò)一定的干濕循環(huán)后，樹脂在吸水、失水過(guò)程中，樹脂的溶脹力會(huì)使水泥固化體破裂；(3)為確保廢物的長(zhǎng)期處置安全，放射性廢物近地表處置接收準(zhǔn)則規(guī)定，應(yīng)對(duì)廢物體中的易燃有機(jī)物質(zhì)含量加以嚴(yán)格控制。樹脂為有機(jī)物質(zhì)，研究指出在中低水平放射性廢物300年處置環(huán)境下，樹脂可發(fā)生輻照降解，導(dǎo)致水泥固化體機(jī)械性能的損失。樹脂輻解還會(huì)產(chǎn)生h2、ch4、c2h4、nh3等燃爆性氣體，當(dāng)樹脂水泥固化體的累積受照劑量為10⁵gy時(shí)，輻解氣中氫氣含量可達(dá)3.5％。

濕法氧化當(dāng)中的fenton氧化技術(shù)是相對(duì)成本較低的一種處理技術(shù)，能夠彌補(bǔ)樹脂直接固化的不足。該技術(shù)將廢樹脂在催化劑作用下與雙氧水發(fā)生氧化反應(yīng)，生成co2、h2o和殘?jiān)?，其反?yīng)條件溫和，不產(chǎn)生sox、nox等腐蝕性氣體，樹脂分解程度高；fenton氧化后的二次產(chǎn)物是以硫酸鹽為主的廢液，可選用傳統(tǒng)、易實(shí)現(xiàn)的水泥固化進(jìn)行處理，廢物的減容比可達(dá)3。因此，fenton氧化技術(shù)處理廢樹脂可以作為廢樹脂無(wú)機(jī)化處理的一種理想方法。

但當(dāng)前的廢樹脂fenton氧化技術(shù)也存在自身的一些缺陷：(1)氧化劑的利用率較低，使用量多，造成二次廢液量過(guò)大，增大最終的水泥固化體體積；(2)反應(yīng)溫度較高，在95℃以上，導(dǎo)致冷凝液中的高溫夾帶較嚴(yán)重，cod值較高，不能滿足直接排放的標(biāo)準(zhǔn)要求，需進(jìn)行二次處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的提供一種處理放射性廢離子交換樹脂的裝置，以用于通過(guò)將紫外光和臭氧引入fenton體系來(lái)濕法氧化反應(yīng)處理所述的放射性廢離子交換樹脂，從而提高氧化劑的利用效率，降低氧化劑用量，降低反應(yīng)溫度，并降低廢物的最終處置成本。

為實(shí)現(xiàn)此目的，在基礎(chǔ)的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種處理放射性廢離子交換樹脂的裝置，用于通過(guò)將紫外光(uv)和臭氧(o3)引入fenton體系來(lái)濕法氧化反應(yīng)處理所述的放射性廢離子交換樹脂，所述的裝置包括前端的進(jìn)料和取樣部分，中部的主體反應(yīng)部分以及后端的尾氣處理部分，

所述的進(jìn)料和取樣部分設(shè)置有催化劑進(jìn)料口、氧化劑進(jìn)料口；

所述的主體反應(yīng)部分設(shè)置有曝氣口和臭氧進(jìn)氣口；

所述的尾氣處理部分設(shè)置有依次連接的冷凝液收集器、冷凝管與堿吸收器。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種處理放射性廢離子交換樹脂的裝置，其中所述的進(jìn)料和取樣部分設(shè)置有消泡劑進(jìn)料口。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種處理放射性廢離子交換樹脂的裝置，其中所述的進(jìn)料和取樣部分設(shè)置有取樣口。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種處理放射性廢離子交換樹脂的裝置，其中所述的催化劑進(jìn)料口、氧化劑進(jìn)料口、消泡劑進(jìn)料口內(nèi)側(cè)管路上設(shè)置有閥門。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種處理放射性廢離子交換樹脂的裝置，其中所述的主體反應(yīng)部分設(shè)置有石英頂蓋。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種處理放射性廢離子交換樹脂的裝置，其中所述的主體反應(yīng)部分內(nèi)部設(shè)置有攪拌裝置。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種處理放射性廢離子交換樹脂的裝置，其中所述的主體反應(yīng)設(shè)置有包括溫度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種處理放射性廢離子交換樹脂的裝置，其中所述的溫度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)包括水浴恒溫進(jìn)水口與水浴恒溫出水口。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種處理放射性廢離子交換樹脂的裝置，其中所述的溫度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)包括溫度傳感器與溫度顯示器。

在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種處理放射性廢離子交換樹脂的裝置，其中所述的堿吸收器中設(shè)置有排氣口，用以排放經(jīng)吸收后的尾氣。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的處理放射性廢離子交換樹脂的裝置的示意圖。

圖2為本發(fā)明的裝置處理放射性廢離子交換樹脂的具體實(shí)施流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作出進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示，示例性的本發(fā)明的處理放射性廢離子交換樹脂的裝置包括三部分。

第一部分是前端的進(jìn)料和取樣部分，在此部分的頂部設(shè)置有催化劑進(jìn)料口1、氧化劑(h2o2)進(jìn)料口2、消泡劑進(jìn)料口3，中底部外側(cè)設(shè)置有取樣口7，并在催化劑進(jìn)料口1、氧化劑進(jìn)料口2、消泡劑進(jìn)料口3內(nèi)側(cè)管路上設(shè)置有閥門18。

第二部分為中部的主體反應(yīng)和溫度監(jiān)控系統(tǒng)部分，在此部分設(shè)置有臭氧進(jìn)氣口5，頂部設(shè)置有石英玻璃頂蓋6，內(nèi)部設(shè)置有溫度傳感器8、磁力攪拌子9，環(huán)形曝氣口10，底部下側(cè)設(shè)置有磁力攪拌器19，外部設(shè)置有溫度顯示器20(帶記錄功能)，并通過(guò)整體外側(cè)的水浴控制反應(yīng)溫度，水浴設(shè)置有水浴恒溫進(jìn)水口11與水浴恒溫出水口12。紫外光4可透過(guò)石英玻璃頂蓋6照入系統(tǒng)。

第三部分為后端的尾氣處理部分，在此部分設(shè)置有依次連接的冷凝液收集器13、冷凝管14與堿吸收器16。在堿吸收器16中裝有堿吸收液，經(jīng)過(guò)堿吸收的尾氣經(jīng)過(guò)排氣口16排出。冷凝管14設(shè)置有冷凝水進(jìn)水口21與冷凝水出水口22。

此裝置的具體操作方法為：

1.打開石英玻璃頂蓋6，將廢樹脂加入裝置，加入少量外加水使樹脂處于液相狀態(tài)；

2.開啟磁力攪拌器19；

3.開啟帶記錄功能的溫度顯示器20；

4.開啟冷凝管14的循環(huán)水；

5.開啟循環(huán)水浴使反應(yīng)體系處于恒定溫度；

6.從催化劑進(jìn)料口1、氧化劑進(jìn)料口2分別加入催化劑和氧化劑；

7.開啟紫外光4照射；

8.從臭氧進(jìn)氣口5通入臭氧曝氣；

9.反應(yīng)過(guò)程中根據(jù)試驗(yàn)情況對(duì)冷凝液進(jìn)行回流或排放；

10.反應(yīng)過(guò)程中也可隨時(shí)在取樣口7進(jìn)行取樣，測(cè)量廢離子交換樹脂的氧化情況。

以下表1是用圖1所示的反應(yīng)器及操作方法進(jìn)行處理放射性廢離子交換樹脂的實(shí)驗(yàn)，所選擇的具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)條件與實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)所采用的放射性廢離子交換樹脂來(lái)自于核電站蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)(apg)，陽(yáng)離子交換樹脂類型為irn77型苯乙烯強(qiáng)酸樹脂，陰離子交換樹脂類型為irn78型苯乙烯強(qiáng)堿樹脂。

表1處理放射性廢離子交換樹脂的實(shí)驗(yàn)參數(shù)條件與實(shí)驗(yàn)結(jié)果

廢離子交換樹脂無(wú)機(jī)化程度的計(jì)算方法為：根據(jù)廢樹脂中測(cè)定的c、h、o、s、n等元素含量以及交聯(lián)度，理論計(jì)算廢樹脂完全氧化所需的化學(xué)需氧量(cod0)，反應(yīng)結(jié)束后測(cè)定殘液中的codx值，計(jì)算cod值的去除率：即為廢離子交換樹脂的無(wú)機(jī)化程度。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。上述實(shí)施例或?qū)嵤┓绞街皇菍?duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，本發(fā)明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式實(shí)施，而不偏離本發(fā)明的要旨或本質(zhì)特征。因此，描述的實(shí)施方式從任何方面來(lái)看均應(yīng)視為說(shuō)明性而非限定性的。本發(fā)明的范圍應(yīng)由附加的權(quán)利要求說(shuō)明，任何與權(quán)利要求的意圖和范圍等效的變化也應(yīng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。