放射性废液处理设备

1.一种放射性废液处理设备，包括：废液容器，与该废液容器相连的、具有串联连 接的中空纤维膜过滤器和离子交换树脂塔的废液处理装置，与该废液处理装置相连的路 径切换装置，通过输水管与该路径切换装置的下游侧相连并将来自所述废液处理装置的 处理水作为冷凝水存放的冷凝水容器，回流到上述废液容器的回流管，从与上述废液处 理装置和上述路径切换装置相连的出水管分支出来并与该出水管相连的水质自动分析 装置，以及将该水质自动分析装置的判断信号送入至上述路径切换装置的信号线路，其 中，所述水质自动分析装置由定期水质自动分析装置和连续水质自动分析装置构成，该 定期水质自动分析装置和该连续水质自动分析装置对定期或连续地采集的废液试样分 别在存放之后定期检测水质或连续地检测水质，将所得的水质分析值作为直到下次分析 之前的代表值，并且所述定期水质自动分析装置和所述连续水质自动分析装置中的检测 试样根据各自的检测频率定期地或连续地进行更换；其中，将所述处理水质的代表值作 为K1，将所述处理水的流入体积作为V1，将在所述冷凝水容器中存放的冷凝水的体积 作为V0，将冷凝水的水质测定值作为P0，水质预测值P1按P1＝(P0V0+K1V1)/(V0 +V1)计算，并且在该水质预测值P1在预定的判断基准值以下的情况下，所述判断信 号发出可再次输送冷凝水的信号。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述废液处理装置由中空纤维膜过滤器、离子 交换树脂塔和总有机碳去除装置组成。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述水质自动分析装置由定期进行水质自动分 析的分析装置和连续进行水质自动分析的分析装置两者中的一个或两个组成。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述水质自动分析装置由检测机构、存储器、 判断器、处理器、输入器和输出器中的至少一个组成。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述判断器具有下述结构，该结构可对下述第 1计算值和第2计算值中的至少一个计算值进行判断，上述第1计算值是通过处理器对 检测机构所发出的检测信号值或上述检测信号进行计算处理后得出的，上述第2计算值 是通过处理器对存储器所保存的多个检测信号进行计算处理后得出的。

技术领域\n本发明涉及一种用于处理原子能发电站等场所产生的放射性废液的放射性废液处 理设备。\n背景技术\n正如过去人们所知道的那样，原子能发电站等场所产生的废液是放射性废液，分为 低电导性废液(LCW)和高电导性废液(HCW)，虽然它们一般不含放射性物质，但 管理原子能发电站产生的待处理的清洗废液(LD)，淋浴废液(HSD)以及非放射性 的冷凝水和暴雨降水(SD)都作为放射性废液。\n其中，作为放射性废液，具有较低电导率的废液及具有较高电导率的废液是按下述 方式进行处理的。电导率较低的废液主要是管道、阀、泵、热交换器、和过滤器等装置 产生的废液，或各种过滤器反向冲洗的冲洗水。这样，由于该废液中离子成分较少，而 铁锈等固体成分含量较大，经过过滤处理后，一般再对其进行离子交换处理。\n电导率较高的废液主要是原子能发电站内产生的地面排水，分析室排出的化学废 液，再生离子交换树脂产生的废液。这样，由于该废液具有较高的电导率，经过蒸发浓 缩处理后，一般还要对其进行离子交换处理。\n另外，对电导率较低的废液，还可采用中空纤维膜进行过滤处理，由于该膜的过滤 性能，还可对由较高电导率废液中的电导率较低的废液，如原子能发电站内所产生地面 排水与较低电导率废液混合而成的废液进行处理。\n但是，任何一种废液的处理均要采用所谓批处理方式，该方式为：用设置有多个单 元的容器存放废液，如果1个容器盛满后，换另一个容器存放废液，在此期间，对装在 容器中的废液进行处理。之所以采用批处理方式是因为在废液处理后，要将其放到副罐 或槽中，并分批对副罐中的水质进行分析、评价和处理。\n水质分析方法是从管道等水样采集点直接采集水样，并在分析室中通过手工作业进 行分析。另外，由分析员或操作员判断分析结果。另外，众所周知，对于部分水质分析 项目，如导电率及固体浓度(根据浊度计值换算)，可采用化学测量计进行自动测量。\n由于已有的放射性废液是分批处理的，从而会产生下述问题，即副罐或槽不得不接 纳处理盛放在废液容器中的废液而形成的处理水，这样上述副罐或槽不仅必须要有与废 液容器相同的体积，而且一般还必须有预先形成的单元。\n另外，在将处理后的废液送回冷凝水容器时，由于分析员要对处理水质进行分析， 这样要避开夜间或休息日将上述废液送回冷凝水容器。由于水质分析的整个过程要进行 几个小时，这样会产生下述问题，即废液处理设备使用时间的富裕程度减小了。\n此外，在使地面排水与电导率较低的废液相混合时会产生下述问题，即预先知道这 种水的水质与已有的单一电导率较低废液的水质是不同的，从而对于处理水的水质分析 来说，也就增加了比过去多得多的水质管理项目，因此分析员的负担就会加大。\n发明内容\n本发明正是为解决上述问题而提出的，本发明的目的在于提供一种放射性废液处理 设备，该设备即使在使地面排水与较低电导率废液相混合的情况下，仍可使过去在废液 处理设备中分批进行的处理，从处理到回收整个过程连续进行，从而使分析员或操作员 担负的操作实现自动化，还可使操作时间较为宽裕，另外可降低设备使用量。\n为实现上述目的，一种放射性废液处理设备，包括：废液容器，与该废液容器相连 的、具有串联连接的中空纤维膜过滤器和离子交换树脂塔的废液处理装置，与该废液处 理装置相连的路径切换装置，通过输水管与该路径切换装置的下游侧相连并将来自所述 废液处理装置的处理水作为冷凝水存放的冷凝水容器，回流到上述废液容器的回流管， 从与上述废液处理装置和上述路径切换装置相连的出水管分支出来并与该出水管相连 的水质自动分析装置，以及将该水质自动分析装置的判断信号送入至上述路径切换装置 的信号线路，其中，所述水质自动分析装置由定期水质自动分析装置和连续水质自动分 析装置构成，该定期水质自动分析装置和该连续水质自动分析装置对定期或连续地采集 的废液试样分别在存放之后定期检测水质或连续地检测水质，将所得的水质分析值作为 直到下次分析之前的代表值，并且所述定期水质自动分析装置和所述连续水质自动分析 装置中的检测试样根据各自的检测频率定期地或连续地进行更换；其中，将所述处理水 质的代表值作为K1，将所述处理水的流入体积作为V1，将在所述冷凝水容器中存放的 冷凝水的体积作为V0，将冷凝水的水质测定值作为P0，水质预测值P1按P1＝(P0V0 +K1V1)/(V0+V1)计算，并且在该水质预测值P1在预定的判断基准值以下的情况 下，所述判断信号发出可再次输送冷凝水的信号。\n在具有上述结构的放射性废液处理设备中，所述废液处理装置可以由中空纤维膜过 滤器、离子交换树脂塔和总有机碳去除装置组成。\n在具有上述结构的放射性废液处理设备中，所述水质自动分析装置可以由定期进行 水质自动分析的分析装置和连续进行水质自动分析的分析装置两者中的一个或两个组 成。\n在具有上述结构的放射性废液处理设备中，所述水质自动分析装置可以由检测机 构、存储器、判断器、处理器、输入器和输出器中的至少一个组成。\n在具有上述结构的放射性废液处理设备中，所述判断器可以具有下述结构，该结构 可对下述第1计算值和第2计算值中的至少一个计算值进行判断，上述第1计算值是通 过处理器对检测机构所发出的检测信号值或上述检测信号进行计算处理后得出的，上述 第2计算值是通过处理器对存储器所保存的多个检测信号进行计算处理后得出的。\n在具有上述结构的放射性废液处理设备中，通过中空纤维膜过滤器可高效率地去除 较低电导率废液和地面排水混合废液中的不溶物质，另外，由于中空纤维膜过滤器还与 可去除溶解成分的处理装置如离子交换树脂塔等连接在一起，从而可获得水质稳定的处 理水。\n在处理开始后，在一定期间内将处理后的水回流到废液容器，因为在此期间，确认 处理后的水未能达到水质管理目标值。之后，将处理后的水回收到冷凝水容器中，但是 在回收过程中，当处理水的水质项目未能达到目标值时，使处理水回流到废液容器中。\n作为上述运行方式的替换形式，可按照水质自动分析装置作出的判断结果进行运 行，定期或连续对流出废液处理装置的处理水进行水质分析和判断，这样可连续进行处 理与回收。\n虽然水质管理项目可包括导电率，pH值，固体浓度，二氧化硅浓度，氯浓度，COD， 硼浓度，TOC，总γ放射性强度，放射性元素浓度等，但是显然，对于上述任何一个项 目均可直接的或间接的进行定期检测，也可进行连续检测。\n因此，在水质自动分析装置中，要给上述检测机构配置管道、阀门，在各个检测机 构规定的检测条件下通水，另外在一个计算机中对获得的全部检测信号进行处理，并在 数据判断装置中进行数据判断，在数据收集装置及数据输出装置中设有规定的程序和存 储容量。\n附图说明\n图1为本发明放射性废液处理设备第1实施例的系统图。\n图2为本发明放射性废液处理设备第2实施例的系统图。\n图3为本发明放射性废液处理设备第3实施例的系统图。\n图4为本发明放射性废液处理设备第4实施例的系统图。\n图5为本发明放射性废液处理设备第5实施例的系统图。\n图6为图5中放射性浓度测定机构的系统图。\n具体实施方式\n下面参照图1对本发明放射性废液处理设备的第1实施例进行描述。\n在图1中，标号1、2表示来自各个不同系统的废液管，该废液管1、2与废液容器 3相通。电导率较低的废液从其中一个废液管1流入废液容器3，而地面排水则从另一 个废液管2流入废液容器3，从而可将上述两种废液混合收集起来。\n上述两种废液的混合不应局限于只在废液容器3中进行，也可在此之前，在副罐内， 在供水管内或漏斗形口内进行上述混合。对于废液管1、2，可根据废液源的不同，设置 一个或多个集水管或引流管。\n废液处理装置4通过进水管10连接在上述废液容器3的下游侧。废液处理装置4 是由中空纤维膜过滤器4a和离子交换树脂塔4b串联连接而成，从而可借助于中空纤维 膜过滤器4a进行过滤处理，并借助于离子交换树脂塔4b进行离子交换处理。\n上述废液处理装置可分别通过中空纤维膜过滤器4a和离子交换树脂塔4b高效率地 将上述地面排水与电导率较低废液混合而成的废液中的不溶性成分去除。\n出水管9的一端与废液处理装置4的下游侧连接，其另一端与废液路径切换装置8 连接。切换装置8又与输水管7和与废液容器3相连的回流管6相连，上述输水管7与 设置在其下游侧的冷凝水容器5相连。该路径切换装置8上还设有使废液回流到进水管 10的输水管，或向收集较高电导率废液的容器供给废液的输水管。\n出水管9上设有定期采样装置13和连续采样装置14，上述采样装置13和14用于 对经过废液处理装置4处理的水进行定期或连续采样。将上述采样装置13、14采集的 水样送入水自动分析装置11，并暂时贮存在该装置11的检测机构15中。\n水自动分析装置11中设有检测机构15和判断器16，检测机构15和判断器16电 连接。判断器16中设有信号传输线，该信号传输线将不可向冷凝水容器5输送处理水 的信号12送给废液路径切换装置8。由于判断器16的逻辑电路结构，上述不可输送信 号12也可为可输送信号，可回流到废液容器3的信号，不可回流信号。\n因此，在图1所示的第1实施例的放射性废液处理设备中，废液通过放射性废液管 (1根管，两根管中的1根或两根管)收集在废液容器3中，该废液通过由中空纤维膜 过滤器4a和离子交换树脂塔4b构成的废液处理装置4进行过滤和离子交换等处理，在 通过设置在出水管9上的连续采样装置14进行采样，和在水质自动分析装置11内的检 测机构15对其进行连续检测的同时，将处理后的水送入冷凝水容器5或废液容器3。\n在处理开始时，处理装置的状态是不稳定的，由于预先能知道开始处理时处理后的 水未能达到目标水质，故在一定时间内处理水通过回流管6送回废液容器3。在一定时 间后，在水质自动分析装置11中的判断器16确认处理水达到目标水质的情况下，废液 路径切换装置8进行切换，使处理水通过输水管7输送给冷凝水容器5。\n在处理过程中，当处理水的水质较差时，水质自动分析装置11中的判断器16向废 液路径切换装置8发出不可输送信号12，这时输送路径切换到废液容器3，进水管10 或收集较高电导率废液的容器(图中未示出)。\n通过水质自动分析装置11对所采集的水样进行分析的水质管理项目为：固体浓度， 二氧化硅，氯，化学需氧量(COD)，硼，总有机碳(TOC)，导电率，pH值，放 射性强度等。但是，由于连续监测所必须的水质管理项目的设定条件和检测装置的不 同，可监测上述部分项目或全部项目。\n下面根据附图2对本发明的放射性废液处理设备的第2实施例进行描述。在描述第 2实施例的图2中，与图1相同的部件用相同的标号表示，这里省去了对相同部件的说 明。\n在对地面排水与较低电导率废液混合而成的废液进行处理时，如果地面排水中含有 大量的总有机碳(下面称为TOC)，则与仅仅含有较低电导率废液的情况相比，上述 混合废液的TOC浓度必定会上升。\n处理含有TOC的废液，在与图1所示的废液容器3相连的进水管10上连接着废液 处理装置4，如本实施例的图2所示，在废液处理装置4中，中空纤维膜过滤器4a、 TOC去除装置4c和离子交换树脂塔4b串联连接。这样，可通过中空纤维膜过滤器4a 进行过滤处理，通过离子交换树脂塔4b进行离子交换处理，通过TOC去除装置4c去 除TOC。\n虽然怎样进行组合与排列中空纤维膜过滤器4a、TOC去除装置4c和离子交换树 脂塔4b都可以，但是以图2所示方式布置中空纤维膜过滤器4a、TOC去除装置4c和 离子交换树脂塔4b效果最好。\n通过中空纤维膜过滤器4a可去除99％以上的固体，通过TOC去除装置4c可高效 率地分解或去除废液中的TOC。另外下游的离子交换树脂塔4b可去除废液中的溶解离 子，或TOC分解形成的溶解离子。\n因此，按照本实施例的放射性废液处理设备，通过由中空纤维膜过滤器4a，离子 交换树脂塔4b和TOC去除装置4c构成的废液处理装置4，可进行过滤，离子交换， 去除TOC等处理，从而可高效地处理由地面排水与较低电导率废液混合而成的废液。\n另外，TOC去除装置4c可选择通过高温高压湿式氧化、紫外线照射、高温焚烧等 方式，使TOC氧化分解，或通过反渗透方式除去TOC。\n下面根据图3对本发明放射性废液处理设备的第3实施例进行说明。在第3实施例 中，与图1相同的部件用相同的标号表示，这里省去了对相同部件的说明。\n水质自动分析装置11由至少一个检测机构15和至少一台计算机构成。该计算机 包括接受来自检测机构15检测信号的输入器17，对检测值进行判断和评价的判断器 16，储存上述数据的存储器18，对数据进行中、长期系统计算的处理器19和输出器 20，该输出器可显示、输出检测数据或判断结果，并将目前储存的必要数据输出给判断 器。\n与废液处理装置4相连的出水管9上设有定期采样装置13和连续采样装置14，将 上述采样装置采集的水样送到水质自动分析装置11中进行水质分析。定期采样装置13 和连续采样装置14可设置在相对处理水流动方向上游侧的任何地方。\n在图3所示的具有上述结构的放射性废液处理设备中，将设置在出水管9上的定期 采样装置13和连续采样装置14采集的水样暂时存放在水质自动分析装置11的检测机 构15中，以便对其进行定期或连续的检测。\n下面描述对定期采样装置13采集的水样进行水质分析的情况。\n在定期采样装置13采样的频率为1天1次的情况下，如果按检测机构15存放水样 的体积一批采样，则此时水质自动分析装置11的检测频率为1天1次。在对所存放的 水样进行水质分析后，要将其全部更换成下次新采集的水样。以该水质分析值作为到下 次水质分析之前1天的处理水水质代表值。\n另外如果按检测机构15存放水样的体积，分为7批采集，上述检测频率为7天1 次。当下次采集了新水样时，将所存放的水样全部废弃，当7天后再次全部灌满时，再 进行上述水质分析。以该水质分析值作为到下次水质分析之前1周的处理水水质代表 值。\n在按上述水样存放体积分为7批采集时，上述检测频率也可1天1次。如果新采集 水样所置换的体积为整个7批中的1批，则一般新采集的水样置换7批中存放时间最长 的那1批。以该水质分析值作为1周的处理水水质代表值。\n如果处理水的水质变化倾向在可把握的范围内，则上述水样的采样频率也可根据对 象的水质分析项目，定为几十秒1次，或几个月1次，并可采用上述水质分析方法。\n下面说明对连续采样装置14采集的水样进行水质分析的情况。\n假设检测机构15内存放水样的体积为V，连续采样装置14采集水样的流量为Q， 则水样在检测机构15内存放的时间H为：H＝V/Q。\n水质自动分析装置11所检测的水样按时间H全部更换。如果检测频率为时间H， 则每隔时间H进行水质分析。以该水质分析值作为到下次水质分析之前时间H的处理 水水质代表值。当然上述检测频率也可设在时间H以内，按与上述相同方式对全部采集 水样进行水质分析。\n如果处理水的水质变化倾向在可把握的范围内，则上述水样的采集频率也可根据对 象的水质分析项目，定为几十秒1次，或几个月1次，并可采用上述水质分析方法。另 外，在通过检测机构15进行连续检测时，可不必局限于上述检测频率，可对按一般方 式采集的全部水样进行水质分析。\n根据各种检测原理，一般通过水质自动分析装置11对定期采样装置13所采集的水 样进行分析的水质管理项目为：固体浓度、二氧化硅、氯、COD、硼、TOC等，通过 水质自动分析装置11对连续采样装置14所采集的水样进行分析的水质管理项目为导电 率，pH值，放射性强度等。\n根据连续监测的水质管理项目和定期监测足够水质管理项目的设定条件及检测机 构，确定上述检测项目，可全部或部分变换上述项目。\n通过输入器17将检测机构15检测得到的水质代表值送入对检测值进行判断和评价 的判断器16，以及储存上述数据的存储器18。处理器19对这些数据进行中、长期系 统计算，输出器20显示并输出检测数据或判断结果，并将此时所储存的必要数据输送 给判断器。\n下面根据图4对本发明放射性废液处理设备的第4实施例进行说明。在图4所示的 第4实施例中，与图1相同的部件用相同的标号表示，这里省去了对上述相同部件的说 明。\n在检测机构15中设有调节阀24，用来根据各个水质项目的检测条件，调整其它检 测器的流量、压力。根据检测原理，包括降温器、升温器、和恒温器在内的温度调节器、 化学试剂供给容器、泵、过滤器、附属计量器、电器部件等陡坡通过管或线相连。\n在检测机构15中，标号21a表示导电率计，21b表示pH值计，21c表示浊度计， 21d表示微粒测量计，21e表示二氧化硅测量计，21f表示TOC测量计，21g表示测氯 计，21h表示COD测量计，22a表示NaI闪烁探测器，22b表示连续分析型Ge半导体 探测器，23表示测量计，24表示调节阀。\n判断器16根据水质基准值对检测机构15检测的结果进行判断和评价。之后将该检 测数据储存在存储器18中，并保管好，处理器19对该数据进行系统处理。\n此外，根据与部分水质管理项目相对应的连续检测机构的检测结果，对与水化学特 性间接相关的，且未直接检测的项目，以及定期检测的项目进行连续性评价。这样，通 过判断器16可对全部水质管理项目进行判断和评价。\n作为具体实例，可考虑评价导电率的连续检测结果，氯等溶解成分的定期检测结 果，以及导电率推定系数相对溶解成分的水质管理基准值的差值。\n上述检测数据储存在存储器18中，并保管好，通过处理器19进行系统处理，如果 判断结果较好，则向废液路径切换装置8发出可再输送处理水的信号，如果判断结果不 好，向废液路径切换装置8发出不可输送信号12。水质自动分析装置11根据所保管 的检测数据对自身性能进行异常性判断，并对收集的水质数据进行保留、存储和统计处 理。\n下面根据图5和图6对本发明放射性废液处理设备的第5实施例进行说明。在图5 所示的第5实施例中，与图1相同的部件用相同的标号表示，这里省去对上述相同部件 的说明。\n第5实施例与第1实施例的区别在于水质自动分析装置11中的计算机由输入器 17、存储器18及处理器19构成。即，水质自动分析装置11是这样设置的，它将来自 检测器15的信号输入到存储器18和处理器19中，而将来自处理器19的信号输入到判 断器16中。另外，在冷凝水容器5中设有检测器23，该检测器23的信号输入到判断 器16中。\n下面首先根据图5，对判断器16相对水质管理基准值(A0)判断基准值(C0) 处于C0≤A0情况下的判断方法的实例进行描述。\n在这种情况下，如果通过检测机构15得到的检测值K1与判断基准值C0的关系为 K1≤C0，则向废液路径切换装置8发出可再次输送处理水的信号，另外如果K1＞C0， 则向废液路径切换装置8发出不输送信号。\n另外，作为判断器16的判断方法，冷凝水容器5中的水质也要满足下述判断基准 值C0，该判断基准值C0相对水质管理基准值A0的关系为：C0≤A0。即，当在冷凝 水容器5中，体积为V0的冷凝水的水质检测值为P0时，如果检测机构15检测到的检 测值为K1，将体积为V1的处理水回收在冷凝水容器5中，则冷凝水容器5中的水质 值P1按下述公式计算：P1＝(P0V0+K1V1)/(V0+V1)。\n如果上述水质值P1与判断基准值C0的关系满足：P1≤C0，则向废液路径切换 装置8发出可再次输送处理水的信号，如果K1＞C0，则向废液路径切换装置8发出不 输送信号。\n此外，在连续检测过程中，由于检测值K1经常会发生变化，这样在处理器19中必 须经常根据检测值K1的变化来计算水质值P1。此时V0为指定时刻的冷凝水体积，V1 为指定时刻的处理水量，K1为指定时间内的代表值。\n再有，虽然可采用连续检测法检测冷凝水容器5中的水质，但是也可采用用定期检 测并对检测值进行修正计算的方法。\n还有，在判断器16中可设有下述功能，根据水质恶化征兆预先进行检测，根据水 质变化趋势进行事后分析，以及检测机构15的故障检测等，相对任意给定的时间间隔， 连续比较各个水质检测机构测出数据的变化率(单位时间的数据偏差)。\n为了实现上述的功能，作为对比较数据，在对检测机构正常工作时给出的连续数据 进行累计并通过处理器19进行系统处理后，必须将其保存在存储器18中。\n下面根据图6对放射性强度测定方法进行说明。\n图6除了省去了图5中的定期采样装置13和检测器23以外，在结构上基本与图5 相同。\n过去，一般通过分析室中的NaI闪烁探测器，测定回收在冷凝水容器5中处理后水 的总γ放射性强度，分析这种水的放射性强度，累计15～20分钟内同一水样发出的射 线，检测界限的数量级为10-3。\n在本发明中，为了实现与过去相同或更低的检测界限，将从连续采样装置14依次 采集的更新水样发出的射线检测值保存在存储器18中，该检测值是通过水质自动分析 装置11的检测机构15中的NaI闪烁探测器测定的，通过处理器19累计从15分钟到20 分钟内的射线检测值，算出平均射线强度。由于累计时间随经过的处理时间而更新，这 样可经常用判断器16对最新15到20分钟内的射线强度进行判断。\n在开始废液处理时，在处理装置性能稳定之前的所谓初期循环操作期间(15分钟～ 20分钟期间)，废液路径切换装置8要切换到回流管6的一侧。由于要从初期循环开始 测定放射性强度，这样可从初期循环操作后，监测处理水的放射性强度是否小于等于过 去的检测界限，不会产生时间滞后。\n此外，除采用NaI闪烁探测器之外，还可采用连续分析型Ge半导体探测器测定放 射性强度。在这种情况下，也可根据检测界限确定适当的射线累计时间。\n按照本发明，由于水质自动分析装置可自动判断，从而可在暂时不存放废液的情况 下，使从处理由地面排水与较低电导率废液混合而成的废液至回收处理后的水，连续自 动地进行整个操作过程，由于可顺利地操作废液处理设备，从而有较充裕的时间，进而 可降低设备使用量。