Установка для переработки жидких радиоактивных отходов
LIQUID RADIOACTIVE WASTES PROCESSING DEVICE

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к атомной экологии и может быть использовано при переработке жидких радиоактивных отходов (ЖРО), образующихся при эксплуатации различных атомно-энергетических установок (АЭУ) на атомных электростанциях (АЭС), транспортных средствах (атомных ледоколах, подводных лодках (АПЛ), плавучих АЭС).
Известна установка для комплексной переработки жидких радиоактивных отходов, содержащая последовательно расположенные и соединенные между собой приемные емкости, блоки предочистки (обессоливания и концентрирования), колонны сорбционной доочистки фильтрата и блок утилизации отработанных сорбентов и солей, снабженный защитным контейнером для хранения твердых радиоактивных отходов (ТРО) (см. Никифоров А.С., Куличенко В.В., Жихарев М.И. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. М.: Атомиздат, 1985, с. 15-260).
ЖРО в данной установке последовательно подвергают следующим стадиям обработки, которую осуществляют в комбинированном устройстве, состоящем из двух отдельных установок (установки по очистке ЖРО и установки цементирования отработанных сорбентов, рассолов и пульп): предочистке с помощью блоков фильтрации, микрофильтрации или ультрафильтрации; обессоливания и первичного концентрирования с помощью блоков выпарки, обратного осмоса, электродиализа, или их комбинации; концентрирования с получением солей с помощью блоков выпарки досуха; доочистки с помощью сорбционного блока; утилизации отработанных сорбентов, солей и пульп с помощью установки цементирования с получением в качестве захораниваемого ТРО цементного продукта.
Недостатком известной установки является ее сложность и большое количество образующихся при эксплуатации ТРО.
Известна также установка для переработки ЖРО, содержащая соединенные трубопроводами с запорными и регулирующими клапанами в соответствии с последовательностью осуществления технологического процесса, источник ЖРО, узел предочистки ЖРО и узел сорбционной доочистки фильтрата, сообщенный с накопителем очищенной жидкости, (см. RU №2101235, МПК C02F 9/00, B01J 20/02, G21F 9/12, 1998). Кроме того, установка содержит узел утилизации отработанных сорбентов, снабженный защитным контейнером для хранения твердых радиоактивных отходов.
Недостатком известного устройства является его недостаточная конструктивная проработанность, что не позволяет эффективно его использовать в реальном процессе переработки жидких радиоактивных отходов.
Задача, на решение которой направлено заявленное решение, обеспечение эффективной переработки реальных жидких радиоактивных отходов.
Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в проработке конструкции установки до уровня обеспечивающего эффективную переработку реальных жидких радиоактивных отходов.
Для решения поставленной задачи, установка для переработки ЖРО, содержащая соединенные трубопроводами с запорными и регулирующими клапанами в соответствии с последовательностью осуществления технологического процесса, источник ЖРО, узел предочистки ЖРО и узел сорбционной доочистки фильтрата, сообщенный с накопителем очищенной жидкости, отличается тем, что узел предочистки ЖРО содержит цистерну узла предочистки, выполненную в виде цилиндрической герметичной емкости, снабженную мешалкой, выполненную с возможностью подвода сорбента, сульфатов, флокулянта, кислоты, ЖРО и возможностью отвода надосадочной жидкости, при этом, источник ЖРО сообщен через первый насос с приемной цистерной, полость которой сообщена со средством подачи воздуха на продувку и первым и вторым патрубками возврата воды на доочистку, причем выход приемной цистерны через второй насос и первый фильтр, заполненный активированным углем и сорбентом ZF-F, сообщен с запиточной цистерной, выходы которой через трубопроводы, один из которых снабжен третьим насосом, сообщены с цистерной узла предочистки ЖРО, первый и второй выходы которой сообщены с цистерной надосадочной жидкости, причем первый выход содержит четвертый насос, а второй выход содержит последовательно размещенные пятый насос, второй фильтр, используемый, как намывной, для отделения сорбента СРМ, и первый трехходовой клапан третий отвод которого, связан с дополнительным входом цистерны узла предочистки ЖРО, кроме того, узел сорбционной доочистки фильтрата составлен цепочкой, включающей третий, с сорбционной загрузкой - сорбент ZF-F, четвертый, с сорбционной загрузкой - активированный уголь, пятый и шестой, с сорбционной загрузкой - селективный СРМ, фильтры, при этом, выход цистерны надосадочной жидкости, сообщен со входом узла сорбционной доочистки фильтрата, кроме того, выход узла сорбционной доочистки фильтрата сообщен со вторым трехходовым клапаном, выходы которого сообщены с первой и второй накопительными цистернами, выходы которых сообщены с третьим трехходовым клапаном, при этом, выход третьего трехходового клапана сообщен через восьмой насос с рассольной цистерной, выполненной с возможностью сообщения с установкой обратного осмоса, кроме того, один выход рассольной цистерны сообщен со вторым патрубком возврата воды на доочистку приемной цистерны, а второй выход рассольной цистерны через десятый насос сообщен с цистерной опресненной воды, выход которой, через одиннадцатый насос сообщен с береговой приемной цистерной, рассольный выход установки обратного осмоса сообщен с цистерной соленой воды, один выход которой через девятый насос сообщен с береговой установкой цементирования, а ее второй выход связан с первым патрубком возврата воды на доочистку приемной цистерны, при этом цистерна с подкислителем подключена через седьмой насос к узлу сорбционной доочистки фильтрата между третьим и четвертым фильтрами, кроме того, емкость с кислотой выполнена с возможностью подключения к приемной и запиточной цистернам, к цистерне узла предочистки ЖРО, к цистерне надосадочной жидкости к первой и второй накопительным цистернам.
Кроме того, первый запорный клапан установлен между первым насосом и приемной цистерной.
Кроме того, первый и второй патрубки возврата воды на доочистку, снабжены, соответственно, вторым и третьим запорными клапанами.
Кроме того, выход приемной цистерны через цепочку, включающую трубопровод с последовательно установленными четвертым и пятым запорными клапанами, вторым насосом, шестым запорным клапаном, первым фильтром, седьмым и восьмым запорными клапанами, сообщен с запиточной цистерной.
Кроме того, выходы запиточной цистерны, через параллельные трубопроводы, снабженные тринадцатым и четырнадцатым запорными клапанами и цепочку, включающую трубопровод с последовательно установленными девятым и десятым запорными клапанами, третий насос, одиннадцатый и двенадцатый запорные клапаны, сообщены с цистерной узла предочистки ЖРО.
Кроме того, первый и второй выходы цистерны узла предочистки сообщены с цистерной надосадочной жидкости, причем ее первый выход выполнен в виде цепочки, включающей трубопровод с последовательно установленными пятнадцатым и шестнадцатым запорными клапанами, четвертым насосом, семнадцатым и восемнадцатым запорными клапанами, а ее второй выход выполнен как цепочка, включающая трубопровод с последовательно установленными двадцатым и двадцать третьим запорными клапанами, пятым насосом, двадцать четвертым запорным клапаном, вторым фильтром, двадцать пятым запорным клапаном первым трехходовым клапаном и двадцать шестым запорным клапаном, при этом, третий отвод первого трехходового клапана, связан с дополнительным входом цистерны узла предочистки ЖРО через трубопровод, содержащий двадцать первый и двадцать второй запорные клапаны.
Кроме того, между фильтрами узла сорбционной доочистки фильтрата установлены тридцать первый и тридцать второй, а также тридцать третий, тридцать четвертый запорные клапаны.
Кроме того, выход цистерны надосадочной жидкости, сообщен с узлом сорбционной доочистки фильтрата посредством цепочки, включающей трубопровод с последовательно установленными двадцать седьмым и двадцать восьмым запорными клапанами, шестым насосом, двадцать девятым и тридцатым запорными клапанами.
Кроме того, выходы второго трехходового клапана, соответственно, через тридцать девятый и сороковой запорные клапаны сообщены с первой и второй накопительными цистернами.
Кроме того, выходы накопительных цистерн, через сорок первый и сорок второй запорные клапаны сообщены с третьим трехходовым клапаном.
Кроме того, выход третьего трехходового клапана сообщен с рассольной цистерной, через цепочку, включающую трубопровод с последовательно установленными восьмым насосом, сорок третьим запорным клапаном и параллельными сорок четвертым и сорок пятым запорными клапанами.
Кроме того, один выход рассольной цистерны через трубопровод, снабженный сорок четвертым, сорок шестым и третьим запорными клапанами сообщен со вторым патрубком возврата воды на доочистку приемной цистерны.
Кроме того, второй выход рассольной цистерны через трубопровод, снабженный последовательно установленными сорок седьмым запорным клапаном, десятым насосом и сорок восьмым запорным клапаном сообщен с цистерной опресненной воды.
Кроме того, выход цистерны опресненной воды, через трубопровод с одиннадцатым насосом и сорок девятым запорным клапаном сообщен с береговой приемной цистерной.
Кроме того, рассольный выход установки обратного осмоса, через трубопровод с последовательно установленными пятидесятым и пятьдесят первым запорными клапанами сообщен с цистерной соленой воды.
Кроме того, один выход цистерны соленой воды через трубопровод с последовательно установленными девятым насосом и пятьдесят вторым запорным клапаном сообщен с береговой приемной емкостью соленой воды, а ее второй выход связан с первым патрубком возврата воды на доочистку приемной цистерны.
Кроме того, цистерна с подкислителем подключена к узлу сорбционной доочистки фильтрата между третьим и четвертым фильтрами через трубопровод, снабженный последовательно установленными тридцать седьмым и тридцать восьмым запорными клапанами, седьмым насосом и тридцать пятым запорным клапаном.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Совокупность признаков отличительной части формулы изобретения обеспечивает решение задачи изобретения, при этом, признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.
Признаки «… узел предочистки ЖРО содержит цистерну узла предочистки, выполненную в виде цилиндрической герметичной емкости, снабженную мешалкой, выполненную с возможностью подвода сорбента, сульфатов, флокулянта, кислоты, ЖРО и возможностью отвода надосадочной жидкости …» обеспечивают эффективную предварительную сорбцию ионов цезия и стронция, а также снижение содержания нефтепродуктов и ПАВ сорбентом.
Признак, указывающий что «источник ЖРО сообщен через первый насос с приемной цистерной» обеспечивает принудительную подачу ЖРО в приемную цистерну от источника ЖРО (танков хранилища ЖРО - судна ПЕК-200 «Лотос»).
Признаки, указывающие, что полость приемной цистерны «сообщена со средством подачи воздуха на продувку и первым и вторым патрубками возврата воды на доочистку, причем выход приемной цистерны через второй насос и первый фильтр, заполненный активированным углем и сорбентом ZF-F, сообщен с запиточной цистерной» обеспечивают стабилизацию расхода ЖРО подаваемого на узел предочистки и начальную стадию процесса сорбции ионов цезия и стронция, а также снижения содержания нефтепродуктов и ПАВ сорбентом, а также коммутацию этой цистерны с другими узлами установки, предусмотренную технологией очистки ЖРО.
Признаки, указывающие, что выходы запиточной цистерны «через трубопроводы, один из которых снабжен третьим насосом сообщены с цистерной узла предочистки ЖРО» обеспечивают подачу ЖРО на предочистку.
Признаки, указывающие, что первый и второй выходы цистерны узла предочистки ЖРО «сообщены с цистерной надосадочной жидкости» обеспечивают: первый выход - удаление надосадочной воды, а второй выход - удаление сорбента, с возможностью перепуска раствора обратно в цистерну узла предочистки ЖРО.
Признаки, указывающие, что «первый выход цистерны узла предочистки ЖРО содержит четвертый насос» обеспечивают принудительное удаление надосадочной воды.
Признаки, указывающие, что «второй выход цистерны узла предочистки ЖРО «содержит последовательно размещенные пятый насос, второй фильтр, используемый, как намывной, для отделения сорбента СРМ, и первый трехходовой клапан, третий отвод которого, связан с дополнительным входом цистерны узла предочистки ЖРО» обеспечивают прокачку раствора с выделением сорбента и возможность перепуска раствора обратно в цистерну узла предочистки ЖРО или в цистерну надосадочной жидкости.
Признаки, указывающие, что «узел сорбционной доочистки фильтрата составлен цепочкой включающей третий, с сорбционной загрузкой - сорбент ZF-F, четвертый, с сорбционной загрузкой активированный уголь, пятый и шестой, с сорбционной загрузкой селективный СРМ, фильтры, при этом, выход цистерны надосадочной жидкости, сообщен со входом узла сорбционной доочистки фильтрата» обеспечивают подачу надосадочной жидкости на узел сорбционной доочистки фильтрата и возможность вариации сорбционной загрузки третьего - шестого фильтров, обеспечивая очистку, как от радионуклидов Sr, радионуклидов Cs, так и от ПАВ и нефтепродуктов. При этом признаки, указывающие, что «цистерна с подкислителем подключена через седьмой насос к узлу сорбционной доочистки фильтрата между третьим и четвертым фильтрами» обеспечивают дополнительное окисление ПАВ и нефтепродуктов и частичное осаждение радионуклидов Sr.
Признаки, указывающие, что «выход узла сорбционной доочистки фильтрата сообщен со вторым трехходовым клапаном, выходы которого сообщены с первой и второй накопительными цистернами» обеспечивают последовательную работу накопительных цистерн.
Признаки, указывающие, что выходы накопительных цистерн «сообщены с третьим трехходовым клапаном» обеспечивают возможность передачи очищенных ЖРО (при удовлетворительной степени очистки от радионуклидов) либо в цистерну опресненной воды, либо в рассольную цистерну.
Признаки, указывающие, что «выход третьего трехходового клапана сообщен через восьмой насос с рассольной цистерной» обеспечивают сбор засоленных очищенных ЖРО при удовлетворительной степени их очистки от радионуклидов.
Признаки, указывающие, что рассольная цистерна выполнена «с возможностью сообщения с установкой обратного осмоса» обеспечивают возможность обессоливания очищенных ЖРО (при удовлетворительной степени очистки от радионуклидов).
Признаки, указывающие, что «один выход рассольной цистерны сообщен со вторым патрубком возврата воды на доочистку приемной цистерны» обеспечивают возможность сброса очищенных ЖРО (при неудовлетворительной степени очистки от радионуклидов) назад, в приемную цистерну.
Признаки, указывающие, что «второй выход рассольной цистерны через десятый насос сообщен с цистерной опресненной воды, выход которой, через одиннадцатый насос сообщен с береговой приемной цистерной» обеспечивают возможность сброса очищенных ЖРО (при удовлетворительной степени очистки от радионуклидов и солености до 20 г/л) в береговую приемную цистерну для дальнейшего использования.
Признаки, указывающие, что «рассольный выход установки обратного осмоса сообщен с цистерной соленой воды, один выход которой через девятый насос сообщен с береговой установкой цементирования, а ее второй выход связан со вторым патрубком возврата воды на доочистку приемной цистерны» обеспечивают возможность сброса очищенных ЖРО (при удовлетворительной степени очистки от радионуклидов и солености свыше 20 г/л) в береговую приемную цистерну для последующего цементирования.
Признаки, указывающие, что «емкость с кислотой выполнена с возможностью подключения к приемной и запиточной цистернам, к цистерне узла предочистки ЖРО, к цистерне надосадочной жидкости к первой и второй накопительным цистернам» обеспечивают возможность периодической зачистки установки и ее цистерн.
Признаки второго пункта формулы обеспечивают возможность отсечения подачи ЖРО в приемную цистерну и возможность ее изоляции по этим каналам.
Признаки третьего пункта формулы обеспечивают возможность отсечения возврата воды на доочистку в приемную цистерну и возможность ее изоляции по этим каналам.
Признаки четвертого пункта формулы обеспечивают возможность, передачи ЖРО в запиточную цистерну из приемной цистерны и снижение концентрации радионуклидов, ПАВ и нефтепродуктов в них.
Признаки пятого пункта формулы обеспечивают возможность, передачи ЖРО в цистерну узла предочистки ЖРО из запиточной цистерны, при обеспечении возможности ее отсечения от последующих технологических узлов.
Признаки шестого пункта формулы обеспечивают возможность передачи надосадочной жидкости из цистерны узла предочистки ЖРО в цистерну надосадочной жидкости, при обеспечении возможности ее отсечения от последующих технологических узлов (функционал первого выхода), тогда как ее второй выход, дополнительно обеспечивает намывку слоя сорбента и возможность передачи фильтрата в цистерну надосадочной жидкости или возврата в цистерну узла предочистки ЖРО.
Признаки седьмого пункта формулы обеспечивают возможность, отсечения друг от друга фильтров узла сорбционной доочистки фильтрата и регулируемый подвод окислителя.
Признаки восьмого пункта формулы обеспечивают возможность, отсечения друг от друга узла сорбционной доочистки фильтрата и цистерны надосадочной жидкости и регулируемый, принудительный подвод надосадочной жидкости на доочистку.
Признаки девятого пункта формулы обеспечивают возможность поочередного задействования накопительных цистерн, что предотвращает цикличность процесса очистки.
Признаки десятого пункта формулы обеспечивают вывод жидкости из накопительных цистерн, через третий трехходовой клапан.
Признаки одиннадцатого пункта формулы обеспечивают вывод жидкости из накопительных цистерн в рассольную цистерну, с возможностью ее взаимодействия с установкой обратного осмоса.
Признаки двенадцатого пункта формулы обеспечивают возможность возврата воды не прошедшей радиохимический контроль на доочистку в приемную цистерну.
Признаки тринадцатого пункта формулы обеспечивают возможность, накопления опресненной воды с соленостью до 20 г/л.
Признаки четырнадцатого пункта формулы обеспечивают сброс опресненной воды из цистерны опресненной воды с соленостью до 20 г/л в береговую приемную цистерну.
Признаки пятнадцатого пункта формулы обеспечивают возможность накопления воды с соленостью свыше 20 г/л.
Признаки шестнадцатого пункта формулы обеспечивают возможность сброса воды с соленостью свыше 20 г/л в береговую приемную емкость соленой воды для ее захоронения.
Признаки семнадцатого пункта формулы обеспечивают возможность подачи подкислителя в узел сорбционной доочистки фильтрата.
На фиг. 1 показана схема установки.
Установка для очистки ЖРО предназначена для переработки жидких радиоактивных отходов, образуемых в процессе ремонта и эксплуатации судов с ядерными энергетическими установками (ЯЭУ), содержащих морскую воду и нефтепродукты. Переработка ЖРО осуществляется при помощи методов селективной сорбции на высокоселективных сорбентах и сорбционно-реагентных материалах и баромембранного разделения, с целью уменьшения объемов радиоактивных отходов и приведения их в твердое состояние, пригодное для дальнейшего длительного хранения и захоронения.
Электрооборудование, гидро-, пневмо- и электроприводы, элементы КИПиА, перегрузочные устройства (захваты), транспортные средства (тали) не являются элементами, важными для безопасности и относятся к 4 классу безопасности по ПНАЭ Г-01-011-97 (ОПБ 88/97).
Применяемые тали и другое грузоподъемное оборудование должны соответствовать категории сейсмостойкости - II по НП-031-01.
Фильтры после отработки являются среднеактивными ТРО и относятся к элементам 3 класса безопасности по ПНАЭ Г-01-011-97 (ОПБ 88/97).
Климатическое исполнение установки - Ml по ГОСТ 15150-69.
На чертеже показаны одиннадцать цистерн Ц1-Ц11, одиннадцать насосов Н1-Н11, шесть фильтров Ф1-Ф6, пятьдесят два клапана запорных проходных К1-К52, три клапана трехходовых КТ1-КТ3, установка обратного осмоса УО1, двенадцать манометров М1-М12 а также трубопроводы, соединяющие названные узлы и элементы установки в единое целое, материал от цистерны Ц1 - нержавеющая сталь.
3
Приемная цистерна Ц1, предназначена для приема исходного раствора ЖРО, объем цистерны 3 м, ее скорость заполнения - без ограничений.
3
Запиточная цистерна Ц2, объем цистерны 3 м, скорость заполнения ограничена скоростью прокачки через фильтр т.е. 120 л/час. Время заполнения цистерны - 2 4 часа.
3
Цистерна узла предочистки ЖРО Ц3 в отличие от остальных цистерн (Ц1-Ц11) снабжена мешалкой, соосно с которой установлена отводящая труба, жестко закрепленная на верхней стенке, выступающая над ней, и имеющая зазор с дном. Она выполнена, как цилиндрическая герметичная емкость с плоским дном объемом не менее 3 м.
Мешалка содержит трубчатый вал, с которым скреплены два яруса горизонтальных лопастей. Он выполнен с возможностью вращения вокруг вертикальной оси с помощью двигателя, жестко и съемно зафиксированного на цистерне Ц3.
Верхняя стенка цистерны Ц3 снабжена патрубками для подвода технологических жидкостей и ЖРО, отвода сдувок радиоактивных и загрузочным люком. При этом, цистерна узла предочистки ЖРО Ц3, сообщена с цистерной надосадочной жидкости Ц4, которая сообщена со входом узла сорбционной доочистки фильтрата.
Загрузочный люк выполнен в виде цилиндрической обечайки, съемно и герметично скрепленной с верхней стенкой цистерны Ц4 и снабженной съемной герметичной крышкой и подвижным дном, выполненным с возможностью регулирования зазора между ними обеспечивающего проход реагента.
3
Цистерна надосадочной жидкости Ц4 (объем - не менее 3 м) предназначена для приема надосадочной жидкости из цистерны узла предочистки ЖРО Ц3.
3
Накопительные цистерны Ц5 и Ц6 (объемы - по 3 м) обеспечивают сбор очищенных ЖРО (поочередный) после узла сорбционной доочистки фильтрата.
3
Рассольная цистерна Ц7 (объем - не менее 3 м) предназначена для приема очищенных ЖРО из накопительных цистерн и обеспечения работы установки обратного осмоса УО1.
Цистерна опресненной воды Ц8 обеспечивает возможность, накопления опресненной воды с соленостью до 20 г/л.
Цистерна соленой воды Ц9 обеспечивает возможность, накопления воды с соленостью свыше 20 г/л с последующей ее подачей на береговую установку цементирования, для перевода в твердое состояние для длительного хранения.
Цистерна Ц10 с подкислителем (раствором пермангамата калия) (объем - не менее 100 литров) подключена через седьмой насос Н7 к узлу сорбционной доочистки фильтрата между третьим (Ф3) и четвертым (Ф4) его фильтрами (между запорными проходными клапанами К31 и К32).
Емкость с кислотой (цистерна Ц11) выполнена с возможностью подключения к приемной (Ц1) и запиточной (Ц2) цистернам, к цистерне узла предочистки ЖРО (Ц3), к цистерне надосадочной жидкости (Ц4) к первой (Ц5) и второй (Ц6)накопительным цистернам.
3
В качестве насосов Н1-Н11 использованы электронасосы ХМ1,5/15К-0.55/2 предназначенные для перекачивания химических активных жидкостей, с электродвигателями исполнения ОМ (общеклиматическое морское исполнение): подача - 0,1÷2 м/час (min-max); напор - 18,0÷15,0 м (max-min); вход, выход - 20 мм; мощность - 0, 55×3000 кВт об/мин.
В составе установки использованы шесть фильтров Ф1-Ф6, при этом, фильтры Ф1 и Ф3 выполнены с дополнительной защитой от ионизирующего излучения.
Фильтр Ф1 снижает активность по радионуклиду 137Cs, и содержание нефтепродуктов и ПАВ (заполнен активированным углем и сорбентом ZF-F).
Фильтр Ф2 используется, как намывной, для отделения сорбента СРМ из цистерны узла предочистки ЖРО (Ц3), перекачкой осадка в накопительную цистерну Ц5.
Узел сорбционной доочистки фильтрата составлен цепочкой фильтров, включающей третий, четвертый, пятый и шестой фильтры, сорбционная загрузка третьего фильтра (Ф3) - сорбент ZF-F, обеспечивающий очистку ЖРО от радионуклидов Cs; сорбционная загрузка четвертого фильтра (Ф4) - активированный уголь, который за счет дозирования окислителя в поток ЖРО обеспечивает дополнительное окисление ПАВ и нефтепродуктов, и частичное осаждение радионуклидов Sr; сорбционная загрузка пятого и шестого фильтров Ф5 и Ф6 селективный СРМ обеспечивают дополнительную очистку от катионов Sr. Объемы каждого из четырех фильтров Ф3-Ф6 не менее 60 л сорбента. Скорость прокачки не более двух колоночных объемов в час, т.е. 120 л/час.
В составе установки использованы пятьдесят два клапана запорных проходных К1-К52, предназначенных для агрессивных жидкостей и газов. Это конструктивно одинаковые клапаны SMART SM72052 - нормально-закрытые, прямого действия электромагнитные; температурный диапазон применения: -20…+120°С.
В составе установки использованы три клапана трехходовых КТ1-КТ3, предназначенных для агрессивных жидкостей и газов. Это конструктивно одинаковые клапаны серии 3WAY - нержавеющая сталь AISI316. Температурный диапазон применения: -20…+120°С.
3
В составе установки использована установка обратного осмоса УО1, предназначенная для переработки ЖРО. Производитель - АО НПК «МЕДИАНА-ФИЛЬТР», г. Москва; производительность - 3,0 м/сутки; габариты - 3000×1700×700 мм.
В составе установки использованы двенадцать манометров М1-М12, при этом манометр M1 установлен перед насосом Н2, манометр М2 установлен с возможностью контроля давления на фильтре Ф1; манометры М3-М5, установлены перед насосами, соответственно, Н3, Н4 и Н5; манометр М6 установлен с возможностью контроля давления на фильтре Ф2; манометр М7 установлен с возможностью контроля давления на выходе насоса Н6; манометры М8-М11 установлены с возможностью контроля давления, соответственно, на фильтрах Ф3, Ф4, Ф5 и Ф6; манометр М12 установлен перед насосом Н7.
Первый запорный клапан К1 установлен между первым насосом H1 и приемной цистерной Ц1, первый и второй патрубки возврата воды на доочистку, снабжены, соответственно, вторым К2 и третьим К3 запорными клапанами. Кроме того, выход приемной цистерны Ц1, через цепочку, включающую трубопровод с последовательно установленными четвертым К4 и пятым К5 запорными клапанами, вторым насосом Н2, шестым запорным клапаном К6, первым фильтром Ф1, седьмым К7 и восьмым К8 запорными клапанами, сообщен с запиточной цистерной Ц2, выходы которой, через параллельные трубопроводы, снабженные тринадцатым К13 и четырнадцатым К14 запорными клапанами и цепочку, включающую трубопровод с последовательно установленными девятым К9 и десятым К10 запорными клапанами, третий насос Н3, одиннадцатый К11 и двенадцатый К12 запорные клапаны, сообщены с цистерной Ц3 узла предочистки ЖРО.
Первый и второй выходы цистерны Ц3 узла предочистки сообщены с цистерной надосадочной жидкости Ц4, причем ее первый выход выполнен в виде цепочки, включающей трубопровод с последовательно установленными пятнадцатым К15 и шестнадцатым К16 запорными клапанами, четвертым насосом Н4, семнадцатым К17 и восемнадцатым К18 запорными клапанами, а ее второй выход выполнен как цепочка, включающая трубопровод с последовательно установленными двадцатым К20 и двадцать третьим К23 запорными клапанами, пятым насосом Н5, двадцать четвертым запорным клапаном К24, вторым фильтром Ф2, двадцать пятым запорным клапаном К25 первым трехходовым клапаном КТ1 и двадцать шестым запорным клапаном К26, при этом, третий отвод первого трехходового клапана КТ1, связан с дополнительным входом цистерны Ц3 узла предочистки ЖРО через трубопровод, содержащий двадцать первый К21 и двадцать второй К22 запорные клапаны.
Между фильтрами Ф3-Ф6 узла сорбционной доочистки фильтрата установлены тридцать первый К31 и тридцать второй К32, а также тридцать третий К33, тридцать четвертый К34 запорные клапаны.
Выход цистерны надосадочной жидкости Ц4, сообщен с узлом сорбционной доочистки фильтрата посредством цепочки, включающей трубопровод с последовательно установленными двадцать седьмым К27 и двадцать восьмым К28 запорными клапанами, шестым насосом Н6, двадцать девятым К29 и тридцатым К30 запорными клапанами.
Выходы второго трехходового клапана КТ2, соответственно, через тридцать девятый К3 9 и сороковой К40 запорные клапаны сообщены с первой Ц5 и второй Ц6 накопительными цистернами, выходы которых, через сорок первый К41 и сорок второй К42 запорные клапаны сообщены с третьим трехходовым клапаном КТ3, при этом, выход третьего трехходового клапана КТ3 сообщен с рассольной цистерной Ц7, через цепочку, включающую трубопровод с последовательно установленными восьмым насосом Н8, сорок третьим запорным клапаном К4 3 и параллельными сорок четвертым К44 и сорок пятым К45 запорными клапанами.
Один выход рассольной цистерны Ц7 через трубопровод, снабженный сорок четвертым К44, сорок шестым К46 и третьим К3 запорными клапанами сообщен со вторым патрубком возврата воды на доочистку приемной цистерны Ц1, а второй выход рассольной цистерны через трубопровод, снабженный последовательно установленными сорок седьмым запорным клапаном К47, десятым насосом Н10 и сорок восьмым запорным клапаном К48 сообщен с цистерной опресненной воды Ц8.
Выход цистерны опресненной воды Ц8, через трубопровод с одиннадцатым насосом НИ и сорок девятым запорным клапаном К49 сообщен с береговой приемной цистерной (на чертежах не обозначена). Кроме того, рассольный выход установки обратного осмоса УО1, через трубопровод с последовательно установленными пятидесятым К50 и пятьдесят первым К51 запорными клапанами сообщен с цистерной соленой воды Ц9, один выход которой, через трубопровод с последовательно установленными девятым насосом Н9 и пятьдесят вторым запорным клапаном К52 сообщен с береговой установкой цементирования (на чертежах не обозначена), а ее второй выход связан с первым патрубком возврата воды на доочистку приемной цистерны Ц1.
Кроме того, цистерна с подкислителем Ц10 подключена к узлу сорбционной доочистки фильтрата между третьим Ф3 и четвертым Ф4 фильтрами через трубопровод, снабженный последовательно
установленными тридцать седьмым К37 и тридцать восьмым К38 запорными клапанами, седьмым насосом Н7 и тридцать пятым запорным клапаном К35.
Все перечисленное оборудование установки смонтировано в двух 40 футовых контейнерах повышенной вместимости, снабженных теплозащитным покрытием, обеспечивающим возможность эксплуатации установки при отрицательных зимних температурах.
Установка для очистки ЖРО фунционирует в следующих режимах Режим №1: Заполнение приемной цистерны Ц1. Из емкостей судна ПЕК-200 «Лотос» с помощью насоса HI приемная цистерна Ц1 заполняется исходным раствором ЖРО. Скорость заполнения цистерны Ц1 без ограничений.
Режим №2: Снижение активности ЖРО. Раствор ЖРО из цистерны Ц1 с помощью насоса Н2 прокачивают через фильтр Ф1, где снижается активность по радионуклиду 137Cs, и снижается содержание нефтепродуктов и ПАВ (фильтр заполнен активированным углем и сорбентом ZF -F, в соотношении 1/3:2/3). Общий объем фильтра не менее 65 л. Данный раствор накапливается в цистерне Ц2. Скорость прокачки через фильтр ограничена двумя колоночными объемами/час, т.е. 120 л/час. Время заполнения цистерны Ц2 - 24 часа.
3
Режим №3: Активный гидродинамический режим сорбции. Заполнение цистерны ЦЗ узла предочистки ЖРО осуществляется из цистерны Ц2 раствором ЖРО, прошедшем фильтрацию в фильтре Ф1. Далее проводят процесс сорбции в активном гидродинамическом режиме, при котором снижается содержание ПАВ, нефтепродуктов, ионов цезия (Cs) и стронция (Sr). Скорость перекачки из цистерны Ц2 в цистерну Ц3 узла предочистки ЖРО 6 м/час. Время перекачки 30 мин.
Для осуществления этого режима в цистерну ЦЗ подается дозатором сорбент СРМ (1,5 л - 15 л фракция <0, 350 - точное количество определяется опытным путем) и раствор сульфата натрия. Названные ингредиенты перемешивают мешалкой цистерны Ц3 - время перемешивания 3 часа. В цистерне Ц3 узла предочистки ЖРО, также предусмотрены режимы перемешивания без работы мешалки.
3
3
Режим №4: Коагуляция, отстаивание и откачивание надосадочного раствора из цистерны Ц3 узла предочистки ЖРО. Время дозирования раствора коагулянта - 30 мин. Время перемешивания - 30 мин. Время отстаивания (осаждения) 18 час. После коагуляции и отстаивания проводят откачку надосадочной жидкости (примерно 90% объема) около 2,5 м. Скорость и объем откачки подбирают экспериментально, чтобы исключить захват осажденного осадка находящегося на дне цистерны Ц3 и без перемешивания отстоявшейся воды с осадками (скорость откачки ≈1,5 м/час, время откачки ≈2 часа). Откачку проводят насосом Н4 в цистерну надосадочной жидкости Ц4.
Режим №5: Отделение сорбента. После предварительной откачки надосадочной жидкости осуществляется отделение сорбента СРМ цистерны Ц3 узла предочистки ЖРО с помощью насоса Н5 через намывной фильтр Ф2 в цистерну Ц4. Осушение цистерны Ц3 происходит в два этапа:
3
а) намывка слоя сорбента на фильтре Ф2 с перепуском раствора обратно в цистерну Ц3. Скорость прокачки 3,5 м/час. Время намывки 3-10 мин (определяется экспериментально);
б) осушение цистерны Ц3 осуществляют в цистерну Ц4.
Скорость и время осушения зависит от давления на мешочном фильтре и падает с увеличением откаченного объема суспензии сорбента с ЖРО. Время осушения цистерны Ц3 не регламентировано.
Режим №6: Режим сорбции радионуклидов цезия и стронция. Фильтрат из накопительной цистерны Ц4 с помощью насоса Н6 подается на узел сорбционной доочистки фильтрата оснащенный сорбционными селективными фильтрами Ф3-Ф6. На фильтре Ф3 снабженном сорбентом ZF-F происходит очистка ЖРО от радионуклидов Cs. На фильтре Ф4, снабженном активированным углем, за счет дозирования окислителя (из емкости Ц10) в поток фильтрата происходит дополнительное окисление ПАВ и нефтепродуктов, и частичное осаждение радионуклидов Sr. Фильтры Ф5 и Ф6, заполненные селективным СРМ, обеспечивают дополнительную очистку от катионов Sr. Объемы каждого из четырех фильтров не менее 60 л сорбента. Скорость прокачки не более 2 колоночных объемов в час, т.е. 120 л/час. Время осушения цистерны Ц4 24 часа. Очищенные ЖРО собираются в накопительных цистернах Ц5 или Ц6, работающих попеременно.
Режим №7: Режим принятия решения. После накопления растворов после узла сорбционной доочистки фильтрата в накопительных цистернах Ц5 или Ц6 производят радиохимический и химический анализ (продолжительность - 24 часа).
а) Если очищенная вода по радиохимическим показателям не соответствует требованиям п. 3.11.3 ОСПОРБ 99/2010, (при которых не вводится никаких ограничений по радиационной безопасности на использование жидкостей в хозяйственной деятельности, в частности удельная активность по Cs-137 не более 1,1 Бк/г, по Sr-90 не более 0,49 Бк/г), то раствор возвращают через третий трехходовой клапан КТ3, запорные клапаны К41 (или К42) и запорные клапаны К4 6 и К3 в приемную цистерну Ц1 для повторной переработки.
б) Если радиохимический анализ показывает соответствие вышеназванным требованиям, а химический не соответствует требованиям «Перечня рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимые концентрации и ориентировочно-безопасные уровни воздействия вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение» (приказ Госкомрыболовства РФ №20 от 18.04.2010), то такой раствор поступает с помощью насоса на узел обратного осмоса (УО1) в рассольную цистерну Ц7.
3
в) Если очищенная вода соответствует всем требованиям по радиохимическому и химическому составу (соленость до 20 г/л), то она направляется в цистерну опресненной воды Ц8. Скорость перекачки из цистерн Ц5 (Ц6) 6 м/час. Время перекачки 30 мин.
2
Режим №8: Обратный осмос. Раствор, который не соответствует нормам на слив по химическому составу необходимо сжать и отделить соли на установке обратного осмоса. Число циклов определяется условиями концентрирования. Концентрирование рассола проводится до солености 20 г/л. Давление на обратно осмотической мембране 40-60 кг/см. Продолжительность концентрирования зависит от исходного содержания солей и давления на обратноосмотической мембране. Т.е. из рассольной цистерны Ц7 отделяется обратноосматической установкой У01 обессоленный раствор, который, после повторного радиохимического и химического анализа (продолжительность - 24 часа) перекачивается в цистерну опресненной воды Ц8.
Режим №9: Цементирование. Солевой концентрат прошедший установку обратного осмоса У01, из цистерны соленой воды Ц9 подают либо на установку цементирования, расположенную на берегу (на чертежах не обозначена), для перевода его в твердое состояние для длительного хранения, либо возвращают в приемную цистерну Ц1.
Для проведения «осушения» отдельных фильтров при выработке ресурса, предусмотрены режимы продувки (каждого в отдельности) сжатым воздухом со сбором оставшихся ЖРО в монжус (на чертежах не показан) с возможностью перекачки ЖРО в приемную цистерну Ц1. Для промывки и дезактивации отдельных цистерн (каждой в отдельности) предусмотрены режимы закачки в емкости с распылением по стенкам дезактивирующих растворов (например, соляной кислоты из цистерны Ц11) и сбор этих растворов в монжусе, откуда (после нейтрализации) растворы должны перекачиваться в приемную цистерну Ц1.