Design and experimental study of mobile emergency treatment device for radioactive wastewater

Abstract

Abstract:

A mobile radioactive wastewater emergency treatment device with a treatment capacity of 5 m³/h was designed and manufactured to cope with the high saline radioactive wastewater from the sudden serious accident of the nuclear power plant. The device adopted a combination process of filtration， reverse osmosis and ion exchange. Simulated radioactive wastewater with mass concentrations of 100 mg/L Co²⁺，Sr²⁺ and Cs⁺ and TDS=7 000 mg/L was prepared and used to evaluate the performance of the device. The results showed that the total decontamination factor（DF） of the device for Co²⁺，Sr²⁺and Cs⁺ were 1.19×10⁵，1.02×10⁵ and 7.30×10³，respectively. The combined decontamination factor of the device for the three nuclides was 1.74×10⁴，with a removal rate greater than 99.99%. At the same time，the device also had a good effect on the removal of salt in the simulated radioactive wastewater. Based on the efficient removal of nuclides from wastewater，this device could be used as an emergency treatment scheme for radioactive wastewater in nuclear power plants.

Key words: radioactive wastewater, mobile device, nuclear power plant accident, emergency treatment

摘要：

为了应对核电站突发严重事故时产生的高含盐放射性废水，设计制造了一套处理量为5 m³/h的移动式放射性废水应急处理装置。该装置采用了“过滤+反渗透+离子交换”的组合工艺。配制Co²⁺、Sr²⁺、Cs⁺质量浓度均为100 mg/L，TDS=7 000 mg/L的模拟放射性废水，用于评价该处理装置的性能。结果表明，该移动式放射性废水应急处理装置对Co²⁺、Sr²⁺、Cs⁺的总去污因子（DF）分别为1.19×10⁵、1.02×10⁵、7.30×10³，对3种核素的综合去污因子为1.74×10⁴，3种核素的总去除率大于99.99%；同时，该装置对模拟放射性废水中的盐类也具有良好的去除效果。基于该移动式放射性废水应急处理装置对废水中核素的优异去除效果，其可以作为核电站放射性废水的应急处理方案。

关键词: 放射性废水, 移动式装置, 核电站事故, 应急处理

CLC Number:

Yang YANG, Jianguo TAO, Ruoxia MA, Lin MAO, Ling WU, Yiren ZHOU. Design and experimental study of mobile emergency treatment device for radioactive wastewater[J]. Industrial Water Treatment, 2023, 43(6): 81-85.

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URL: https://www.iwt.cn/EN/Y2023/V43/I6/81

Figures/Tables 8

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成分	质量浓度/（mg·L^-1）
Na⁺	2 198.00
Cl^-	3 679.00
Mg²⁺	234.00
SO₄ ^2-	545.00
Sr²⁺	100.00
Cs⁺	100.00
Co²⁺	100.00
TDS	6 956.00

成分	质量浓度/（mg·L^-1）
Na⁺	2 198.00
Cl^-	3 679.00
Mg²⁺	234.00
SO₄ ^2-	545.00
Sr²⁺	100.00
Cs⁺	100.00
Co²⁺	100.00
TDS	6 956.00

物料编号	①	②	③	④	⑤	⑥	⑦	⑧	（A）	（B）	（C）
物料名称	系统进水	原水反渗透进水	原水反渗透产水	原水反渗透浓水	浓水反渗透产水	浓水反渗透浓水	清水反渗透产水	清水反渗透浓水	原水反渗透内循环	浓水反渗透内循环	清水反渗透内循环
流量/（m³·h^-1）	5	7	4	3	2.5	0.5	4.5	2	6	7	4.25
Na⁺/（mg·L^-1）	2 198.00	1 686.30	54.30	4 026.00	240.29	23 256.79	1.39	407.05	4 026.00	23 256.79	407.05
Cl^-/（mg·L^-1）	3 679.00	2 815.93	89.39	6 881.00	384.44	39 866.87	2.22	658.25	6 881.00	39 866.87	658.25
Mg²⁺/（mg·L^-1）	234.00	170.82	2.67	429.30	5.52	2 574.96	0.02	12.88	429.30	2 574.96	12.88
SO₄ ^2-/（mg·L^-1）	545.00	393.59	4.09	981.80	5.49	5 923.23	0.02	15.05	981.80	5 923.23	15.05
Sr²⁺/（mg·L^-1）	100.00	72.87	1.10	178.70	2.28	1 071.98	0.01	5.03	178.70	1 071.98	5.03
Cs⁺/（mg·L^-1）	100.00	76.21	4.57	171.74	12.02	970.31	0.50	16.75	21.17	5.33	16.75
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物料编号	①	②	③	④	⑤	⑥	⑦	⑧	（A）	（B）	（C）
物料名称	系统进水	原水反渗透进水	原水反渗透产水	原水反渗透浓水	浓水反渗透产水	浓水反渗透浓水	清水反渗透产水	清水反渗透浓水	原水反渗透内循环	浓水反渗透内循环	清水反渗透内循环
流量/（m³·h^-1）	5	7	4	3	2.5	0.5	4.5	2	6	7	4.25
Na⁺/（mg·L^-1）	2 198.00	1 686.30	54.30	4 026.00	240.29	23 256.79	1.39	407.05	4 026.00	23 256.79	407.05
Cl^-/（mg·L^-1）	3 679.00	2 815.93	89.39	6 881.00	384.44	39 866.87	2.22	658.25	6 881.00	39 866.87	658.25
Mg²⁺/（mg·L^-1）	234.00	170.82	2.67	429.30	5.52	2 574.96	0.02	12.88	429.30	2 574.96	12.88
SO₄ ^2-/（mg·L^-1）	545.00	393.59	4.09	981.80	5.49	5 923.23	0.02	15.05	981.80	5 923.23	15.05
Sr²⁺/（mg·L^-1）	100.00	72.87	1.10	178.70	2.28	1 071.98	0.01	5.03	178.70	1 071.98	5.03
Cs⁺/（mg·L^-1）	100.00	76.21	4.57	171.74	12.02	970.31	0.50	16.75	21.17	5.33	16.75
Co²⁺/（mg·L^-1）	100.00	72.17	0.36	167.91	1.51	999.88	0.01	2.58	3.42	1.60	2.58
TDS/（mg·L^-1）	6 956.00	5 287.88	156.48	12 836.44	651.55	74 664.02	4.17	1 117.59	12 521.38	72 700.77	1 117.59

分析项	原水	原水反渗透进水	原水反渗透产水	原水反渗透浓水	浓水反渗透产水	浓水反渗透浓水	清水反渗透进水	清水反渗透产水	清水反渗透浓水	离子交换产水
Co²⁺/（mg·L^-1）	95.2	77.6	0.249	375	1.07	866	0.241	0.004 01	1.61	0.000 80
Sr²⁺/（mg·L^-1）	79.5	69.2	0.289	166	0.576	92.3	0.269	0.004 04	1.89	0.000 78
Cs⁺/（mg·L^-1）	106	96.7	10.6	479	6.94	869	10.1	2.07	55.4	0.014 5
Na⁺/（mg·L^-1）	2 540	2 090	108	1 235	100	23 000	102	7.69	611	4.55
Mg²⁺/（mg·L^-1）	63.3	53.4	0.13	288	0.58	625	0.17	未检出	1.10	未检出

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