基于微纳米气泡的去污装置和去污方法与流程

本发明涉及核电站放射性污染去污，具体涉及一种基于微纳米气泡的去污装置和去污方法。

背景技术：

1、压水堆核电机组功率运行期间，主回路及核辅助系统随冷却剂流动而分布沉积在设备、管道、阀门、仪表等金属部件上的活化腐蚀产物，是影响电厂大修集体剂量的主要辐射源项，开展放射性去污的刚性需求非常紧迫。

2、金属表面放射性沉积物具有类尖晶石结构，吸附牢固且结构致密，采用打磨、剥离、激光等机械物理去污方法无法满足复杂设备及管路的去污需求，而国内外较成熟的在役化学去污工艺，大都需要使用硝酸、高锰酸钾等易制毒易制爆危化品，试剂采购、存储、使用和报废过程中的安全管理责任重大，且循环去污过程产生的放射性废液量巨大、对金属设备材料有较高的腐蚀风险。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的以上缺点，本发明结合主回路及核辅助系统金属管线污染沉积源项的特点，针对易制毒易制爆危化品安全管理要求高等现场难点，开发一种基于微纳米气泡的去污装置和去污方法，在保障关键设备材料安全的前提下，进一步提高整体去污效果，减少二次放射性废物，且全程不使用危险化学品。

2、为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种基于微纳米气泡的去污装置，所述去污装置用以去除待去污设备上的污染物，所述去污装置包括缓冲罐、循环泵、微纳米气泡发生装置及废气净化处理装置，所述缓冲罐具有用于容纳除盐水的腔体；所述循环泵与所述腔体连通；所述微纳米气泡发生装置与所述循环泵的出水口连通，所述微纳米气泡发生装置用于将去污用气体尺寸微纳米化，产生微纳米臭氧气泡；所述废气净化处理装置设置在所述缓冲罐顶部，并与所述腔体连通；其中，所述待去污设备接入所述微纳米气泡发生装置和所述缓冲罐之间与所述去污装置形成闭式的循环系统。

3、在本发明一示例中，所述缓冲罐的底部设有与所述腔体连通的排水管道，所述循环泵的入水端与所述排水管道背离所述缓冲罐的一端连接；和/或，所述排水管道上设有排水阀。

4、在本发明一示例中，所述微纳米气泡发生装置包括微纳米气泡发生器和气源供应装置，所述微纳米气泡发生器的一端与所述循环泵的出水端连通，另一端与所述待去污设备连通；所述气源供应装置与所述微纳米气泡发生器连通，用于向所述微纳米气泡发生器提供臭氧；所述循环泵与所述微纳米气泡发生器之间串联有流量调节阀。

5、在本发明一示例中，所述微纳米气泡发生器上还连接有二氧化氮气瓶，所述二氧化氮气瓶与所述气源供应装置并联连接。

6、在本发明一示例中，所述去污装置还包括加药罐和加热装置，所述加药罐与所述缓冲罐上部连通，所述加热装置设置在所述缓冲罐的腔体内。

7、在本发明一示例中，所述去污装置还包括在线监测仪表，所述在线监测仪表安装在所述缓冲罐上。

8、在本发明一示例中，所述去污装置还包括旁路净化装置，所述旁路净化装置并联在所述待去污设备和所述缓冲罐的连接管道上，所述旁路净化装置的上下游均设有控制阀门。

9、在本发明一示例中，所述废气净化处理装置包括沿排气方向依次设置的排风机和臭氧催化分解过滤器。

10、本发明还提供一种去污方法，该去污方法采用上述任一所述的去污装置进行去污，所述去污方法包括以下步骤：

11、将待去污设备接入去污装置的微纳米气泡发生装置和缓冲罐之间，以形成闭式的循环回路系统；

12、打开废气净化处理装置，向所述缓冲罐内注入除盐水，以使所述待去污设备及管道内充满除盐水；

13、将所述除盐水温度加热至第一预设温度，启动所述微纳米气泡发生装置，进行微纳米气泡氧化处理；

14、待所述微纳米气泡氧化处理结束后，继续加热至第二预设温度，使气泡消除，向所述缓冲罐内注入有机酸还原剂，进行还原处理；

15、待所述还原处理结束后，开启所述微纳米气泡发生装置，将残留的有机酸还原剂分解，去污液排放至废液处理系统。

16、在本发明一示例中，向缓冲罐内注入除盐水，以使待去污设备及管道内充满除盐水，包括：打开废气净化处理装置，向所述缓冲罐内注入除盐水，并开启循环泵和加热装置，使所述除盐水经所述循环泵加压后进入所述微纳米气泡发生器及待去污设备，回流至所述缓冲罐，同时管道及待去污设备内的气体排出经所述废气净化处理装置处理达标排放。

17、在本发明一示例中，将所述除盐水温度加热至第一预设温度，开启微纳米气泡发生器，进行微纳米气泡氧化处理，包括：

18、将所述除盐水加热至第一预设温度；

19、开启所述微纳米气泡发生器，向所述微纳米气泡发生器内注入二氧化氮气体，使所述循环回路去污液的ph值达到1.5～3.5；

20、停止二氧化氮注入，改注入臭氧，经所述微纳米气泡发生器连续给去污回路补充微纳米尺寸的臭氧气泡，以对所述待去污设备进行氧化处理。

21、在本发明一示例中，所述去污回路中臭氧的浓度为15～100mg/l。

22、在本发明一示例中，所述有机酸还原剂包括草酸、柠檬酸、羟基乙酸、抗坏血酸及氨基羧酸中的至少一种，所述有机酸还原剂的浓度为0.5～5.0g/l。

23、在本发明一示例中，所述去污装置还包括旁路净化装置，所述还原处理的过程中开启所述旁路净化装置，采用所述旁路净化装置吸附洗脱的放射性核素。

24、在本发明一示例中，所述还原处理步骤结束后，根据辐射防护检修要求重复所述微纳米气泡协同的氧化处理步骤和还原处理步骤，所述重复次数小于等于三次。

25、本发明的去污装置在使用时将待去污设备接入微纳米气泡发生装置和缓冲罐之间形成闭式的循环回路。循环泵将缓冲罐内的除盐水升压后泵入微纳米气泡发生装置，该微纳米气泡发生装置基于文丘里管空化效应，在变径喉部吸入气体，沿多级台阶扩散段产生连续含微纳米臭氧气泡的去污液，进入待去污设备进行去污。微纳米气泡技术增大臭氧的溶解，克服了臭氧气体在水中溶解度低的问题，使溶液气含率提升至8倍，显著提升气液传质效率，延长气泡稳定时间，提高气体利用率。去污后的残余气体及反应产生气体在缓冲罐的顶部汇集后进入废气净化处理装置，实现空气的洗涤、干燥及净化等，避免残留的臭氧、氮氧化物、水蒸气和分解气体造成放射性污染扩散。

26、采用本发明的去污装置进行去污工作，通过二氧化氮气体溶于水实现酸性去污液ph值控制，采用微纳米臭氧气泡代替传统的高锰酸钾，氧化电位提高了20％以上；去污剂采用无毒低毒的有机酸还原试剂，可经微纳米气泡氧化分解，整个去污全过程完全不使用易制毒易制爆化学品，减少危化品安全管理隐患，降低现场作业风险。

27、微纳米臭氧气泡氧化反应的产物仅为氧气，氧化步骤去污液经加热实现气泡湮灭，有机酸还原步骤去污液采用纳米气泡催化分解为水和二氧化碳。相较于传统的化学去污工艺，减少化学试剂消耗量，整个过程不产生沉淀和无机盐，去污废液、废气与电厂三废处理系统兼容性良好，大大减轻了去污废物的处理成本。

28、酸性氧化废液在温度升高后自然分解，无需漂洗直接加入有机酸还原剂进入还原去污步骤，还原后废液采用微纳米气泡催化分解，也无需漂洗直接进入钝化环节，去污废液量仅为现有化学去污废液量的1/5～1/3。

29、还原步骤洗脱的co-58、co-60、ag-110m、cr-51等放射性金属离子，通过在线旁路净化装置，被氢型阳离子交换树脂吸附并置换出氢离子，保证了清洗液的ph值，可解决铁离子与有机酸产生难溶沉淀物影响去污效率的问题，同时还避免了放射性金属离子二次沉积和污染扩散，最终仅产生少量的放射性废树脂。