高含盐低放废水流化处理工艺及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及液态废物处理技术，具体涉及一种高含盐低放废水流化处理工艺及系统。该工艺利用高温空气将流化床内的流化介质流化扰动，再用高压喷头将高含盐低放废水雾化后喷入流化床与高温流化介质充分接触，进行蒸发处理，将蒸发结晶出来的盐粉颗粒通过分级净化捕集系统收集至灰桶后外送处置，经过滤净化后的水份随高温气体进入核级高温高效过滤器，对放射性核素进行净化处理，净化后的高温气体由烟囱排出。本发明的处理系统整体安全密封，装置运行各动作定位准确，运行平稳可靠，操作方便快捷。
【专利说明】高含盐低放废水流化处理工艺及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及液态废物处理技术，具体涉及一种高含盐低放废水流化处理工艺及系统。
【背景技术】
[0002]核工业产生大量低放射性高含盐无机废水，其主要成份为氯盐、硫酸盐、硝酸盐或碳酸盐等，废液中往往还伴随着重金属离子。此类废水的处理比较困难，常用的反渗透、电渗析、膜过滤、生物法都不适应高含盐放射性废水的处理。目前我国通常采用水泥固化或者利用蒸发器蒸发浓缩，蒸残液再进行水泥固化处理或者浙青固化处理，蒸发冷凝液采用离子交换处理后排放。
[0003]蒸发工艺对处理高盐放射性废水存在诸多困难:通常，随着待处理废水浓度的增高，净化系数随之降低，对于浓度较低的废水，处理效率相对低下；蒸发的冷凝液还需要离子交换技术处理后外排；蒸残液水泥固化，属于体积增容，增加了处置费用，不利于废物最小化。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对现有高含盐低放废水处理工艺的缺陷，提供一种能耗低、处理效率高、清洁环保的高含盐低放废水流化处理工艺及系统。
[0005]本发明的技术方案如下:一种高含盐低放废水流化处理工艺，利用高温空气将流化床内的流化介质流化扰 动，再用高压喷头将高含盐低放废水雾化后喷入流化床与高温流化介质充分接触，进行蒸发处理，将蒸发结晶出来的盐粉颗粒通过分级净化捕集系统收集至灰桶后外送处置，经过滤净化后的水份随高温气体进入核级高温高效过滤器，对放射性核素进行净化处理，净化后的高温气体由烟囱排出。
[0006]进一步，如上所述的高含盐低放废水流化处理工艺，其中，所述的高温空气的温度为 200。。~300。。
[0007]进一步，如上所述的高含盐低放废水流化处理工艺，其中，所述的流化介质为CaO粉末或Na2CO3粉末或NaOH粉末。
[0008]一种高含盐低放废水流化处理系统，包括分别与流化床干燥塔连接的流化介质粉末储罐和废水罐，废水罐与流化床干燥塔之间设有输送泵和高压喷头，流化床干燥塔与送风机连接的管路上设有加热器，流化床干燥塔的上部连接分级净化捕集系统，分级净化捕集系统经引风机与烟?连接，所述的分级净化捕集系统包括顺次连接的旋风除尘器、金属过滤器和核级高温高效过滤器。
[0009]进一步，如上所述的高含盐低放废水流化处理系统，其中，所述高温高效过滤器的气体出口连接换热器，换热器经管线与废水罐连接。
[0010]进一步，如上所述的高含盐低放废水流化处理系统，其中，所述的流化床干燥塔、旋风除尘器和金属过滤器的下部分别连接灰桶，旋风除尘器和金属过滤器的下部灰桶设置在排灰手套箱内。
[0011]本发明的有益效果如下:本发明利用高温的流化介质与雾化的高含盐低放废水在流化床上充分接触，并瞬间完成干燥结晶，形成颗粒状形态，避免了在设备或管道内壁上结疤，使处理过程平稳持续进行。蒸发结晶的盐粉颗粒通过高速分级过滤系统进行完全收集、整备后外送处置，水份经高温、高效净化合格后随高温气体经烟?排出。本发明的处理系统整体安全密封，装置运行各动作定位准确，运行平稳可靠，操作方便快捷，能够实现放射性废水的完全处理和净化。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的系统组成及工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0013]本发明针对低放射性高含盐量废水的特性，借鉴流化床干燥技术，利用流化介质做干燥剂，将废水雾化后进行废水的蒸发处理，达到一次性将液态废物(废水)直接转化为固体废物(结晶盐粉末)的目的，并通过净化系统对尾气中含有的放射性进行净化处理。
[0014]本发明所提供的高含盐低放废水流化处理工艺充分利用了流化床干燥工艺的优点，进行高含盐低放废水蒸发处理。其工艺过程为:向流化床干燥塔内通入高温预热空气(200~300°C )，使流化介质(CaO粉末或Na2CO3粉末或NaOH粉末等碱性粉末)在流化床布风板上方与热空气充分接触，流化介质颗粒悬浮于气流之中，形成流化状态，均匀流化的流化介质粉末形成高温介质，此时，利用高压喷头将废水充分雾化后，喷入床体内和呈流化状态的热介质粉末在高温空气中充分、均匀地混合，进行强烈的传热和传质，使小液滴快速脱除水分，达到干燥、脱酸和脱硫的功能。结晶出来的盐粉颗粒在气流的作用下，在流化床内剧烈碰撞、磨擦、一部分小颗粒的盐粉随高温气流带出流化床，经除尘装置净化捕集后排入灰桶，水分随热空气进入核级高温高效过滤器，对放射性核素进行净化处理，然后由引风机排入大气，剩下的盐粉以高温介质的形式继续参与对废水的蒸发。如此往复循环，最终达到蒸发处理废水的作用。由于废水以雾化状态喷入流化床干燥塔后，首先接触到热介质，并在热介质上瞬间完成干燥结晶，形成颗粒状形态，因此避免了在设备或者管道内壁上结疤，使得处理过程能平稳持续进行。
[0015] 相应的高含盐低放废水流化处理系统主要包括流化床干燥塔、送排风系统、供料系统、净化捕集系统、压空系统、仪表控制系统等。送排风系统包括送风机和电加热器以及风量调节阀门等；供料系统包括废水的储存罐、输送泵、高压喷头、流化物料储罐、自动加料装置等；净化捕集系统包括旋风过滤器、金属过滤器、核级高温高效过滤器(HEAP)、排灰手套箱、灰桶等；仪表控制系统主要包括配电盘和控制盘，控制盘完成全系统设备的自动控制和工艺参数的测量。
[0016]下面结合附图和实施例对本发明进行具体的描述。
[0017]实施例
[0018]如图1所示，高含盐低放废水流化处理系统包括分别与流化床干燥塔3连接的流化介质粉末储罐I (流化介质采用CaO粉末)和废水罐2，废水罐2与流化床干燥塔3之间设有输送泵4和高压喷头。废水可以是蒸发后的浓缩液或者直接就是高盐浓度废水，通过管道将废水暂存在废水罐2，需要的时候，通过废液输送泵4输送到流化床干燥塔3，经高压喷头雾化后，喷入流化床干燥塔。流化介质粉末装入储罐1，然后通过螺旋加料机构18输送到流化床干燥塔3内。
[0019]送排风系统为系统提供稳定运行的送风和排风，流化床干燥塔3与送风机8连接的管路上设有加热器7，对送风进行预热，预热温度达到200~300 V，送风管道内设置流量监测仪表，实时监测送风量，并在管道上安装流量调节阀门，根据需要调整系统送风的风量和压力。排风系统设置压力调节回路，系统的压力可根据工艺系统要求进行调节。送风机和引风机选用标准设备，加热器运行温度200~300°C，材质为306不锈钢。
[0020]流化床干燥塔3主要功能是对废水进行流化发蒸发处理，上部连接分级净化捕集系统，下部连接灰桶13。设备运行温度200~30(TC，材质为304不锈钢。根据流化床经典流化理论，流化床根据穿过床层的气流速度的变化，呈现出四种不同的流动状态，分别是:固定床、紊流流化床、快速流化床、气力输送。紊流流化床的特征是，随着气流速度的上升，固体颗粒开始流动，当气流速度接近床料终端速度的时候，床层分界面开始消失，固体颗粒不断被带走，以颗粒团的形式上下运动，产生高度的返混。快速流化床阶段的特点是，随着气流速度的进一步加大，固体颗粒被气流均匀带出床层，气流速度大于颗粒的终端速度，床内颗粒浓度呈上稀下浓的状态。高盐低放废水蒸发处理工艺在紊流流化床和快速流化床的变化之间，将废水雾化后喷入流化床，与运动的高温床料进行充分接触进行蒸发干燥。在紊流流化床初始阶段，密相床层和稀相床层之间的界面模糊，一些终端速度小于床层气速的细颗粒被上升气流带走，终端速度大于气速的颗粒到达输送分离高度后陆续返回床层，从而形成内循环，在内循环过程中，将废盐溶液高压充分雾化后，以极小的液滴形态喷入内循环空间(称为自由空间)的床料颗粒中，高温的气流以及高温的床料颗粒迅速将接触到的小液滴快速蒸发。结晶出的盐，以小颗粒的形态参与内循环，同时一部分(被磨损变小的颗粒)被气流带出分离高度后，随气流离开流化床，进入分级净化捕集系统。运行时，控制穿过床层的气流速度，可以实现在喷入雾化废水中的盐量和带出流化床的盐量平衡，此时系统可以平稳连续的运行。
[0021]分级净化捕集系 统的设备主要为:旋风除尘器5、金属过滤器6、核级高温高效过滤器(HEAP) 9，旋风除尘器5和金属过滤器6的下部分别连接灰桶14、15，灰桶14、15设置在排灰手套箱16、17内，核级高温高效过滤器9的气体出口与换热器10连接。分级净化捕集系统的功能主要是对结晶出来的盐粉进行有效的捕集，对产生的放射性气体进行高效的净化。颗粒状的盐粉随热空气载带出流化床干燥塔之后首先进入旋风除尘器5，对盐粉进行初步收集，收集的颗粒物经排灰手套箱16排入灰桶14。经过初步去除大颗粒的盐粉后，再经过一级高温金属过滤器6，将小颗粒的盐粉过滤，并通过排灰手套箱17收集在灰桶15中。高温气体经过适度降温达到高温高效过滤器的工作温度范围后，由核级高温高效过滤器将微米级的颗粒收集捕获，从而完成对流化床排出的放射性气体净化。经过滤净化后的水份随高温气体经由引风机11从烟囱12排出。由于该处理工艺对放射性废水的净化系数比较高，废水中的大部分放射性最后均收集在灰桶中，导致灰桶的外表面辐射水平通常会比较高，因此，在实际运行中，尤其是排灰过程应采取有效措施减少操作人员受照射剂量。
[0022]换热器10经管线与废水罐2连接，一部分废水可经换热器10进入废水罐2。核级高温高效过滤器9出口温度达到200°C左右，可以用来作为换热器的热源，对送来的废水先进行初步的蒸发浓缩，浓缩液再送废水罐用于流化处理，这样能有效提高热效率。
[0023]流化床干燥塔、旋风除尘器、金属过滤器、核级高温高效过滤器、换热器的内部结构均为目前已知的公开技术，只是在尺寸上需要根据处理能力进行相应的设计即可。
[0024]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种高含盐低放废水流化处理工艺，其特征在于:利用高温空气将流化床内的流化介质流化扰动，再用高压喷头将高含盐低放废水雾化后喷入流化床与高温流化介质充分接触，进行蒸发处理，将蒸发结晶出来的盐粉颗粒通过分级净化捕集系统收集至灰桶后外送处置，经过滤净化后的水份随高温气体进入核级高温高效过滤器，对放射性核素进行净化处理,净化后的高温气体由烟囱排出。
2.如权利要求1所述的高含盐低放废水流化处理工艺，其特征在于:所述的高温空气的温度为200°C~300°C
3.如权利要求1所述的高含盐低放废水流化处理工艺，其特征在于:所述的流化介质为CaO粉末或Na2CO3粉末或NaOH粉末。
4.一种高含盐低放废水流化处理系统，其特征在于:包括分别与流化床干燥塔(3)连接的流化介质粉末储罐(I)和废水罐(2 )，废水罐(2 )与流化床干燥塔(3 )之间设有输送泵(4)和高压喷头，流化床干燥塔(3)与送风机(8)连接的管路上设有加热器7 ()，流化床干燥塔(3)的上部连接分级净化捕集系统，分级净化捕集系统经引风机(11)与烟? (12)连接，所述的分级净化捕集系统包括顺次连接的旋风除尘器(5)、金属过滤器(6)和核级高温高效过滤器(9)。
5.如权利要求4所述的高含盐低放废水流化处理系统，其特征在于:所述核级高温高效过滤器(9)的气体出口连接换热器(10)，换热器(10)经管线与废水罐(2)连接。
6.如权利要求4或5所述的高含盐低放废水流化处理系统，其特征在于:所述的流化床干燥塔(3)、旋风除尘器(5)和金属过滤器(6)的下部分别连接灰桶(13、14、15)，旋风除尘器(5)和金属过滤器(6)的下部`灰桶(14、15)设置在排灰手套箱(16、17)内。
【文档编号】C02F1/12GK103663593SQ201210338312
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月13日 优先权日:2012年9月13日
【发明者】王煦晋, 李达, 李晓海, 杨利国, 徐卫, 贾成明, 杨丽莉 申请人:中国辐射防护研究院