[发明专利]一种含氚废水的处理装置及处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及放射性废水处理技术领域，具体地讲，是涉及一种含氚废水的处理装置及处理方法，通过CO变换反应实现废水中氚的去除，可实现低浓度含氚废水(HTO)的处理，尤其适合大量含氚废水的处理。

背景技术

针对含氚废水的排放问题一直是放射性废水处理领域的研究热点。由于传统的同位素分离法在含氚废水方面的应用受到限制，各国科学家相继提出了膜技术和树脂交换、富集等方法，并进行了初步可行性研究。研究者从重水中提氚的角度开展了广泛的研究，并在后处理厂关于含氚废水处理和CANDU-HWR重水回收氚中得到实际应用，目前常用的含氚水处理方法都是根据重水除氚的技术发展起来的，大多采用蒸汽催化交换技术(VPCE)、液相催化交换技术(LPCE)和组合电解催化交换技术(CECE)等技术。

但是这些方法用于处理目前大量低浓度含氚废水存在较多的问题。首先，从反应过程来说，VPCE及LPCE是将含氚重水的氚从液相交换到气相，由于交换气D₂用量非常大，(VPCE中D₂/DTO摩尔比为2，LPCE中D₂/DTO摩尔为3)，因此VPCE及LPCE均为氚的稀释过程，交换出来的稀释气体(D₂/DT)加重了同位素分离单元负担，原料成本和工艺成本非常高。在CECE过程中，含氚重水在电解池内得到浓集，减少同位素分离单元负担，但是电解过程需要消耗大量能源。此外，这几种方法在处理能力上远远不能满足大量低浓度氚水处理的需求。

变换反应(CO+H₂O→CO₂+H₂)是一个重要的工业反应，在合成氨、合成甲醇、制氢和城市煤气工业等领域有广泛的应用，根据变换反应原理，可用于CO/HTO的反应。

发明内容

为克服现有技术中的上述问题，本发明提供一种工艺简单、成本低廉、处理效果好的用于含氚废水的处理装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种含氚废水的处理装置，包括与气源连接的气体进样单元，与含氚废水源连接的蒸汽进样单元，与气体进样单元和蒸汽进样单元均连接的加热保温混气单元，与加热保温混气单元连接的催化反应单元，以及与催化反应单元连接的气体冷凝干燥单元。

具体地，所述气源包括惰性气体气源和CO气源；所述气体进样单元包括与惰性气体气源连接的惰性气体进气支路，以及与CO气源连接的并与惰性气体进气支路并联的CO进气支路，所述惰性气体进气支路和CO进气支路均由依次串接的减压阀和质量流量计构成，其中，所述CO进气支路还包括串接于该CO进气支路上的过滤器。

具体地，所述蒸汽进样单元包括依次串接的液体计量泵、蒸发器和蒸汽流量计，其中，所述液体计量泵与含氚废水源连接，所述蒸汽流量计与加热保温混气单元连接。

具体地，所述加热保温混气单元包括混气容器，至少两根并排设置设于混气容器内的等比加热棒，以及与所有等比加热棒连接的智能控制器，其中，所述混气容器的进气口设置于其上端，其出气口设置于其下端，该混气容器内的气流方向与所述等比加热棒的设置方向垂直。

具体地，所述催化反应单元包括由无缝304不锈钢材料制成的带有进口和出口的反应器，设置于反应器进口和出口上的反应过滤器，设置于反应器外壁的保温层，以及与保温层连接的加热器。

基于上述含氚废水的处理装置，本发明还提供一种含氚废水的处理方法，包括如下步骤：

(S1)在所述催化反应单元中填装0.5％Pt/TiO₂催化剂，填装量为500g；

(S2)开启所述气体进样单元内惰性气体进气支路向所述处理装置内通入惰性气体进行吹扫，当所述催化反应单元的出口处的惰性气体浓度大于99.5％时停止吹扫；

(S3)关闭所述气体进样单元内惰性气体进气支路并开启CO进气支路，向所述处理装置内通入CO，同时加热所述加热保温混气单元和所述催化反应单元均至270℃；

(S4)开启所述蒸汽进样单元，将含氚废水转化为含氚水蒸汽，并按1000g/h的流量向所述加热保温混气单元内送入含氚水蒸汽，同时使所述加热保温混气单元内含氚水蒸汽与CO的混合温度为270℃；

(S5)含氚水蒸汽和CO混合后进入所述催化反应单元中发生变换反应，产生CO₂、H₂、HT和T₂进入所述气体冷凝干燥单元；