[发明专利]一种含氚废水处理系统及处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及核电厂废水处理技术领域，具体为一种含氚废水处理系统及处理方法。

背景技术

核电厂运行过程中要产生大量的低氚含量的含氚水废水。氚是一种放射性核素，且其氧化形态氚水（HTO，DTO与T2O）的放射性毒性比元素态氚气（HT，DT与T2）强10 000倍，因此，将含氚废水直接排放到环境，特别是排放到内陆水系，将对环境和公众安全造成不利影响。国家有关标准规定，内陆核电厂运行过程中产生的含氚废水排放时，距其排放口1公里处氚的浓度应小于100Bg/l，这样几乎所有内陆核电厂含氚废水都需要去氚处理才能实现达标排放。因此，氚的达标排放是内陆核电需要解决的重要问题之一。

在核电厂含氚废水中，氚主要以HTO形态存在。由于氚水（HTO）比普通水（H2O）的沸点高，因此可以采用传统的水精馏方法将水中氚（HTO）除去。但由于HTO的蒸汽分压与H2O的蒸汽分压差值很小，水中HTO含量很低，直接采用水精馏技术将水中氚除氚去，要求水精馏塔的塔板数很多，回流比大，需要的实现达标排放的效率很低，能耗非常高，经济上不合算。

在Pt或Ni等催化剂作用下，能够使水蒸汽相中的氚转移到氢气相中，催化剂能加速QTO/Q2O与QT/Q2（Q表示氢同位素总称）间的相转移过程发生，使水中的微量氚高效转移到氢气相以实现水中氚的去除，将氢中的微量氚分离去除后，作为交换介质的氢可以重复使用。蒸汽相催化交换（N-VPCE）技术在重水提氚中被证明技术可行，并有发明专利。 但由于单台核电机组运行时含氚废水年产生量达到千吨量级，单独采用N-VPCE技术，需要分离的氢同位素气体的量非常庞大，成本也很高。

发明内容

针对上述问题本发明的目的在于提供一种多级水精馏塔与单级蒸汽相催化交换柱级联含氚废水处理系统及处理方法，克服了单根精馏塔深度精馏时精馏塔很高，回流比大，高能耗的缺点，节约了用于催化交换的氢的量，降低了成本，实现了核电厂含氚水的低成本达标排放。技术方案如下：

一种含氚废水处理系统，包括贫化精馏塔、预精馏塔、富集精馏塔、浓集精馏塔和N-VPCE催化交换柱；贫化精馏塔、预精馏塔、富集精馏塔和浓集精馏塔均包括自上而下顺次连接的冷凝器、精馏柱段和再沸器；N-VPCE催化交换柱包括顺次连接的上冷凝器、催化交换柱段和下冷凝器；贫化精馏塔冷凝器上设有排水口，贫化精馏塔再沸器通过第四水计量泵L4连接到预精馏塔精馏柱段；预精馏塔冷凝器通过第三水计量泵L3连接到贫化精馏塔精馏柱段，预精馏塔精馏柱段上设有接入待处理含氚水的进水口，预精馏塔再沸器通过第六水计量泵L6连接到富集精馏塔精馏柱段；富集精馏塔冷凝器通过第五水计量泵L5连接到预精馏塔精馏柱段，富集精馏塔再沸器通过第七水计量泵L7连接到浓集精馏塔精馏柱段；浓集精馏塔精馏柱段和浓集精馏塔再沸器分别通过气化装置连接到催化交换柱段；催化交换柱段上设有通入不含氚氢气的接口，上冷凝器上设有排出含氚氢气的接口，下冷凝器通过第十二水计量泵L12连接到富集精馏塔精馏柱段。

进一步的，所述浓集精馏塔精馏柱段自上而下设置有第一接口J43、第二接口J44和第三接口J45，浓集精馏塔再沸器上设置有第四接口J46；催化交换柱段自上而下设置有第五接口J52、第六接口J53、第七接口J54、第八接口J55；第一接口J43通过气化装置连接到第八接口J55，第二接口J44通过气化装置连接到第七接口J54，第三接口J45通过气化装置连接到第六接口J53，第四接口J46通过气化装置连接到第五接口J52。

更进一步的，所述气化装置包括相互连接的水蒸汽发生器和水蒸汽加热器，水蒸汽发生器通过水计量泵连接到浓集精馏塔精馏柱段或浓集精馏塔再沸器，水蒸汽加热器连接到催化交换柱段。

更进一步的，所述贫化精馏塔、预精馏塔、富集精馏塔和浓集精馏塔的冷凝器上均连接有抽空泵。

一种含氚废水处理方法，包括：

通过第二水计量泵L2将待处理含氚水注入预精馏塔精馏柱段；

待预精馏塔再沸器的液位达到预定位置后将其启动，并通过第六水计量泵L6向富集精馏塔精馏柱段中部接口J33注入预精馏氚水，同时启动预精馏塔冷凝器和预精馏塔抽空泵；

待预精馏塔冷凝器的液位达到预定位置后，通过第三水计量泵L3向贫化精馏塔精馏柱段中部注入贫化氚水；

待贫化精馏塔再沸器液位达到预定位置后将其启动，并通过第四水计量泵L4向预精馏塔精馏柱段反馈含氚水，同时启动贫化精馏塔冷凝器和贫化精馏塔抽空泵；

待贫化精馏塔冷凝器的液位达到预定位置后，通过第一水计量泵L1提取处理后的水；