一種核電廠痕量級(jí)放射性廢水pH值自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及核工業(yè)放射性廢水處理領(lǐng)域，具體是一種核電廠痕量級(jí)放射性廢 水PH值自動(dòng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國環(huán)境保護(hù)工作的不斷發(fā)展，國家對(duì)核電站放射性廢液的排放也提出了越 來越嚴(yán)格的排放要求，新修訂的國家標(biāo)準(zhǔn)GB6249和GB14587中明確提出：對(duì)于濱河、濱湖或 濱水庫廠址，系統(tǒng)排放口處除3H、14C外，其它放射性核素的總排放濃度上限值為100Bq/L。
[0003] 目前，國內(nèi)外處理中、低放廢液的工藝大致分為二類，即傳統(tǒng)處理工藝和創(chuàng)新處理 工藝：傳統(tǒng)工藝包含蒸發(fā)、過濾、離子交換等；創(chuàng)新處理工藝有化學(xué)絮凝處理、膜分離技術(shù) 等。而中、低放射性廢水中放射性核素的濃度大多處于PPb~PPt級(jí)的超低痕量水平，其廢 水水質(zhì)多變，濃度較低，離子交換法可針對(duì)廢水復(fù)雜水質(zhì)采用不同的工藝方法，且各離子交 換器可以靈活切換，在放射性處理工藝中得到廣泛的應(yīng)用。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)入離子交換器 前，向放射性廢液中添加特殊的絮凝劑，并調(diào)整PH值，可以大大提高離子交換器對(duì)放射性 膠體的去除效率，降低樹脂的消耗量。
[0004] pH值的大小對(duì)痕量級(jí)核素膠體的去除效率至關(guān)重要，當(dāng)pH值維持在某一特定值 時(shí)，核素絮凝效果達(dá)到最佳。雖然堿液添加裝置設(shè)置在核島外殼房間內(nèi)，但該房間內(nèi)放射 性物質(zhì)對(duì)工作人員的身體也會(huì)造成一定的傷害，因此，一套核電廠廢水處理系統(tǒng)pH值自動(dòng) 控制系統(tǒng)顯得尤為重要。核電放射性廢水的進(jìn)水水質(zhì)在一段時(shí)間內(nèi)是穩(wěn)定的，隨著來水的 水質(zhì)的變化，某一時(shí)刻，PH值或流量計(jì)會(huì)產(chǎn)生新的變化，如果只通過過濾器出水檢測(cè)廢水的 pH值或流量計(jì)來調(diào)節(jié)堿液的添加量，勢(shì)必會(huì)有部分的廢水未經(jīng)過pH的調(diào)節(jié)直接進(jìn)入下面 處理工藝中，這樣就會(huì)影響處理效果，而來水端增加一個(gè)PH儀表并將流量計(jì)前置可有效解 決這個(gè)問題，通過來水端測(cè)量PH值和流量值迅速反饋給PLC控制系統(tǒng)，利用公式重新計(jì)算 加藥量，在進(jìn)入系統(tǒng)之前對(duì)加藥量進(jìn)行提前控制，再利用過濾器出水PH儀表對(duì)廢水pH進(jìn)行 進(jìn)一步微調(diào)，使得廢水PH值穩(wěn)定在某一最佳值，這套系統(tǒng)針對(duì)核電廠痕量級(jí)放射性廢水流 量多變，水質(zhì)復(fù)雜的特點(diǎn)，采用前饋速調(diào)，反饋微調(diào)的方法，對(duì)廢水的pH值進(jìn)行自動(dòng)精確的 控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型目的是，提供一種核電廠痕量級(jí)放射性廢水pH值自動(dòng)控制系統(tǒng)，通過 對(duì)廢液水質(zhì)的流量、pH值的監(jiān)測(cè)，利用pH儀表、流量計(jì)與計(jì)量栗連鎖，將pH值始終保持在 某一特定值，使得膠體處于最佳凝聚狀態(tài)，提高核素的去除效率，減少堿液的損耗，減低核 電站的運(yùn)行成本。
[0006] 本實(shí)用新型技術(shù)方案是：核電廠痕量級(jí)放射性廢水pH值自動(dòng)控制系統(tǒng)，放射性廢 水的進(jìn)水端通過管道依次接串聯(lián)的第一混和過濾器、過濾器、第二混和過濾器和廢水處理 系統(tǒng)，其特征是包括計(jì)量栗、堿液添加裝置、PLC3、流量計(jì)、第一 pH儀、電導(dǎo)率儀、第二pH儀； 流量計(jì)和第一 pH儀并聯(lián)接第一混和過濾器的進(jìn)水端，電導(dǎo)率儀、第二pH儀與過濾器的出水 端并聯(lián)，計(jì)量栗串聯(lián)于堿液添加裝置與第一混和過濾器的進(jìn)水端之間，流量計(jì)、第一 PH儀、 電導(dǎo)率儀、第二pH儀的輸出信號(hào)端接PLC，PLC的輸出端接計(jì)量栗的控制端。
[0007] 堿液添加裝置用于存儲(chǔ)堿性溶液。計(jì)量栗1用于添加堿液，與流量計(jì)4、第一 pH儀 5連鎖。第一 pH儀5用于檢測(cè)進(jìn)水的pH值；第二pH儀、電導(dǎo)率儀用于檢測(cè)過濾器出水的 電導(dǎo)率值。
[0008] 流量計(jì)4用于檢測(cè)進(jìn)水的流量；第一 pH儀表5用于檢測(cè)進(jìn)水的pH值，當(dāng)檢測(cè)到廢 水流量或PH值發(fā)生波動(dòng)變化時(shí)，將流量值或pH值示數(shù)反饋給PLC控制系統(tǒng)3,再由公式計(jì) 算出堿液添加流量，對(duì)加藥量進(jìn)行提前控制，確保廢水的PH值盡可能快速地穩(wěn)定在某一最 佳值。
[0009] 堿液添加流量為
[0010] 式中，Qm威為堿液添加流量，m3/h ;
[0011] Qi為廢水進(jìn)水流量，m 3/h ;
[0012] X為pH儀表5的檢測(cè)示數(shù)；
[0013] y為廢水處理最佳pH值，定值；
[0014] Cftl為堿液的摩爾濃度，mol/L，定值。
[0015] 流量計(jì)4用于檢測(cè)進(jìn)水的流量Qi，設(shè)置高報(bào)警和低報(bào)警，當(dāng)出現(xiàn)高報(bào)警或低報(bào)警 時(shí)提醒操作人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查。
[0016] 當(dāng)流量計(jì)4和儀表5示數(shù)穩(wěn)定時(shí)，改由pH儀表7控制調(diào)節(jié)。pH儀表7用于檢測(cè)過 濾器出水的pH值，并與計(jì)量栗1連鎖，pH儀表7示數(shù)大于高示數(shù)時(shí)，高報(bào)警，減少計(jì)量栗1 的流量，直至關(guān)閉計(jì)量栗I ;pH儀表7示數(shù)小于低示數(shù)時(shí)，低報(bào)警，增加計(jì)量栗1的流量，使 得廢水的PH值穩(wěn)定在某一最佳值。
[0017] 放射性廢水PH值在某一最佳值下經(jīng)過濾器后有一定的去除效率，可用電導(dǎo)率儀 對(duì)廢水的電導(dǎo)率進(jìn)行檢測(cè)，起警示作用。電導(dǎo)率儀6用于檢測(cè)過濾器出水的pH值，電導(dǎo)率 儀示數(shù)大于某一示數(shù)時(shí)，高報(bào)警，提醒操作人員進(jìn)行相應(yīng)檢查。
[0018] 本實(shí)用新型的有益效果：該系統(tǒng)針對(duì)痕量級(jí)核電廠放射性廢水復(fù)雜的水質(zhì)，多變 的流量等特點(diǎn)，精確地控制其PH值，提高了出水的水質(zhì)質(zhì)量，減少了堿液的消耗量，提高了 核素的去除效率，節(jié)約了水處理成本，同時(shí)減少了勞動(dòng)人員的工作強(qiáng)度，使勞動(dòng)人員遠(yuǎn)離放 射性污染。本實(shí)用新型當(dāng)檢測(cè)到流量計(jì)或pH值發(fā)生變化時(shí)，將流量計(jì)和pH值示數(shù)反饋給 PLC控制系統(tǒng)，再由公式計(jì)算出堿液添加量，再反饋給計(jì)量栗，確保廢水的pH值保持在某一 最佳穩(wěn)定值；第二PH儀表用于檢測(cè)過濾器出水的pH值，起微調(diào)和報(bào)警作用。電導(dǎo)率儀用于 檢測(cè)過濾器出水的電導(dǎo)率值，起報(bào)警作用。該控制系統(tǒng)是通過對(duì)廢液水質(zhì)的PH、流量計(jì)在 線儀表的監(jiān)測(cè)，控制廢水的PH值保持在某一最佳穩(wěn)定值，確保放射性膠體處于最佳凝聚狀 態(tài)，提高了各元素的去除效率，減少了后續(xù)處理單元的消耗量，使電廠成本大幅降低。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本實(shí)用新型核電廠痕量級(jí)放射性廢水pH值自動(dòng)控制系統(tǒng)的示意圖。
[0020] 圖中：1 一計(jì)量栗、2-堿液添加裝置、3-PLC控制柜、4一流量計(jì)、5 - pH儀、6-電 導(dǎo)率儀、7-pH儀，8-第一混和過濾器、9-過濾器、10-第二混和過濾器，其他設(shè)備為放射性 廢水處理系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖及內(nèi)陸某核電廠實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022] 圖1是本實(shí)用新型核電廠痕量級(jí)放射性廢水pH值自動(dòng)控制系統(tǒng)的示意圖，包括計(jì) 量栗1、堿液添加裝置2、PLC控制柜3、流量計(jì)4、第一 pH儀5、電導(dǎo)率儀6、pH儀7。計(jì)量栗 1用于添加堿液，與流量計(jì)4、第一 pH儀5和第二pH儀7連鎖。流量計(jì)4用于檢測(cè)進(jìn)水的 流量，第一 PH儀5用于檢測(cè)進(jìn)水的pH值，調(diào)節(jié)加藥量；第二pH儀7用于檢測(cè)過濾器出水的 PH值，起微調(diào)和報(bào)警作用；電導(dǎo)率儀6用于檢測(cè)過濾器出水的電導(dǎo)率值。
[0023] 包括計(jì)量栗1、堿液添加裝置2、PLC控制柜3、流量計(jì)4、第一 pH儀5、電導(dǎo)率儀6、 第二pH儀7 ;計(jì)量栗1串聯(lián)于堿液添加裝置，與流量計(jì)4、pH儀表5和pH儀表7連鎖。流量 計(jì)4用于檢測(cè)進(jìn)水的流量，第一 pH儀5用于檢測(cè)進(jìn)水的pH值，調(diào)節(jié)加藥量；第二pH儀7用 于檢測(cè)過濾器出水的pH值，起微調(diào)和報(bào)警作用；電導(dǎo)率儀6用于檢測(cè)過濾器出水的電導(dǎo)率 值。流量計(jì)4用于檢測(cè)進(jìn)水的流量，第一 pH儀5用于檢測(cè)進(jìn)水的pH值，當(dāng)檢測(cè)到廢水流量 或pH值發(fā)生波動(dòng)變化時(shí)，將流量示數(shù)和pH值示數(shù)反饋給PLC控制系統(tǒng)，再由公式計(jì)算出堿 液添加流量，對(duì)加藥量進(jìn)行提前控制，確保廢水的pH值盡可能快速地穩(wěn)定在某一最佳值。
[0024] 堿液添加流量為
[0025] 式中，Q_為堿液添加流量，m3/h ;
[0026] Qi為廢水進(jìn)水流量，m 3/h ;
[0027] X為pH儀表5的檢測(cè)示數(shù)；
[0028] y為廢水處理最佳pH值，定值；
[0029] Cftl為堿液的摩爾濃度，mol/L，定值。
[0030] 流量計(jì)4用于檢測(cè)進(jìn)水的流量Qi，設(shè)置高報(bào)警和低報(bào)警，當(dāng)出現(xiàn)高報(bào)警或低報(bào)警 時(shí)提醒操作人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查。
[0031] 以內(nèi)陸某核電站為例，堿液采用摩爾質(zhì)量為14. 3mol/L的氫氧化鈉溶液， 通過試驗(yàn)得出處理廢水最佳pH值為7. 5,并且當(dāng)pH值在7.0~8.0范圍內(nèi)保持較 高的去除率，當(dāng)檢測(cè)廢水處理流量仏為17m 3/h、pH儀5示數(shù)為5時(shí)，堿液對(duì)應(yīng)的計(jì) 量栗1的流量為
并且在一段時(shí)間內(nèi)保 持穩(wěn)定。當(dāng)檢測(cè)到流量表4示數(shù)突然變成12m3/h且pH儀5示數(shù)突然變成4時(shí)，將 流量示數(shù)或pH值示數(shù)迅速反饋給PLC控制系統(tǒng)，通過公式計(jì)算計(jì)量栗1的流量為
PLC控制系統(tǒng)將數(shù)值反饋計(jì)量栗，計(jì)量栗以 這一流量向系統(tǒng)中添加堿液。
[0032] 當(dāng)流量計(jì)4和儀表5示數(shù)分別穩(wěn)定在12m3/h和4時(shí)，改由pH儀表7控制調(diào)節(jié)。pH 儀表7用于廢水充分混合后的pH值，并與計(jì)量栗1連鎖，pH儀表示數(shù)大于8. 0時(shí)，高報(bào)警， 減少計(jì)量栗1的流量，直至關(guān)閉計(jì)量栗I ;pH儀表示數(shù)小于7. 0時(shí)，低報(bào)警，增加計(jì)量栗1的 流量，使得廢水的pH值穩(wěn)定在7. 5左右。
[0033] 電導(dǎo)率儀6用于檢測(cè)過濾器出水的pH值，電導(dǎo)率儀示數(shù)大于500 μ s/cm時(shí)，高報(bào) 警，提醒操作人員進(jìn)行相應(yīng)檢查。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種核電廠痕量級(jí)放射性廢水pH值自動(dòng)控制系統(tǒng)，放射性廢水的進(jìn)水端通過管道 依次接串聯(lián)的第一混和過濾器、過濾器、第二混和過濾器和廢水處理系統(tǒng)，其特征是包括計(jì) 量栗、堿液添加裝置、PLC3、流量計(jì)、第一 pH儀、電導(dǎo)率儀、第二pH儀；流量計(jì)和第一 pH儀并 聯(lián)接第一混和過濾器的進(jìn)水端，電導(dǎo)率儀、第二PH儀與過濾器的出水端并聯(lián)，計(jì)量栗串聯(lián) 于堿液添加裝置與第一混和過濾器的進(jìn)水端之間，流量計(jì)、第一PH儀、電導(dǎo)率儀、第二pH儀 的輸出信號(hào)端接PLC，PLC的輸出端接計(jì)量栗的控制端。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了核電廠痕量級(jí)放射性廢水pH值自動(dòng)控制系統(tǒng)，放射性廢水的進(jìn)水端通過管道依次接串聯(lián)的第一混和過濾器、過濾器、第二混和過濾器和廢水處理系統(tǒng)，其特征是包括計(jì)量泵、堿液添加裝置、PLC3、流量計(jì)、第一pH儀、電導(dǎo)率儀、第二pH儀；流量計(jì)和第一pH儀并聯(lián)接第一混和過濾器的進(jìn)水端，電導(dǎo)率儀、第二pH儀與過濾器的出水端并聯(lián)，計(jì)量泵串聯(lián)于堿液添加裝置與第一混和過濾器的進(jìn)水端之間，流量計(jì)、第一pH儀、電導(dǎo)率儀、第二pH儀的輸出信號(hào)端接PLC，PLC的輸出端接計(jì)量泵的控制端。
【IPC分類】G21F9/06, G21F9/12
【公開號(hào)】CN204834067
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520452759
【發(fā)明人】鄭硯國, 孫云龍, 劉明章, 史宇濤, 袁旭光, 周明, 王松平, 邱乙畝, 李俊雄, 周海洋, 崔程
【申請(qǐng)人】湖南桃花江核電有限公司, 南京中電環(huán)保股份有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年6月29日