專利名稱：一種電子加速器連續(xù)處理工業(yè)廢水的輻照反應(yīng)器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核技術(shù)應(yīng)用與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種電子加速器連續(xù)處理工業(yè)廢水的輻照反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
利用電離輻射處理環(huán)境污染物的研究可以追溯到20世紀(jì)50年代。當(dāng)時(shí)隨著核反應(yīng)堆和輻射化學(xué)的發(fā)展，水受到高能射線后的輻射分解特性受到了很大關(guān)注。研究表明，受輻射時(shí)體系會(huì)產(chǎn)生物理化學(xué)效應(yīng)(如膠體的變性作用)、化學(xué)效應(yīng)(如污染物的輻射分解或氧化作用)及生物學(xué)效應(yīng)(如滅菌消毒作用)等。在廢水的輻射處理中，高能射線主要是與介質(zhì)水發(fā)生作用，激發(fā)或電離產(chǎn)生一系列自由基(游離基)、離子、水合電子及離子基等，這些粒子具有極高的化學(xué)反應(yīng)活性，能與污染物發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而使其降解。 由于中子可以使被輻射物質(zhì)產(chǎn)生放射性，而重荷電粒子只有非常有限的穿透力。因此，在環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用的電離輻射通常只有兩種類型Y射線和高能電子。電離輻射處理工業(yè)廢水具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)在常溫常壓下進(jìn)行；(2)工藝簡(jiǎn)單，效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，無(wú)二次污染；(3)尤其適用常規(guī)技術(shù)難以處理的環(huán)境污染物。60Co核素產(chǎn)生的Y射線穿透能力強(qiáng)，輻射反應(yīng)器易于設(shè)計(jì)和制作。但是，6tlCo的半衰期是5. 27年，需要不斷的補(bǔ)充6°Co，而且需要厚的屏蔽，輻射處理效率低，運(yùn)行成本較高。與鈷源輻射裝置相比，電子加速器的電子束貫穿能力雖然較差，輻照反應(yīng)器需要特殊設(shè)計(jì)，但是輻照束流集中定向，能源利用效率高，生產(chǎn)能力更強(qiáng)。而且，從輻射安全與防護(hù)角度出發(fā)，電子加速器不需要厚的屏蔽，當(dāng)不使用加速器時(shí)可以立即關(guān)閉，更易于被廣大公眾接受。因此，采用電子加速器處理工業(yè)廢水更值得推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于給出一種電子加速器連續(xù)處理工業(yè)廢水的輻照反應(yīng)器，設(shè)置在電子束加速器的掃描窗下面，使廢水中的污染物達(dá)到連續(xù)流動(dòng)輻照降解的目的。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，一種電子加速器連續(xù)處理工業(yè)廢水的輻照反應(yīng)器，包括噴嘴和輻照容器，輻照容器設(shè)置在電子加速器的掃描窗下面，輻照容器的下方設(shè)置有出料口，噴嘴設(shè)置在輻照容器的側(cè)壁上，廢水由噴嘴噴出。所述福照容器設(shè)置在電子加速器的掃描窗下面200 400mm處。所述噴嘴為扁平狀，通常由不銹鋼材料制成，噴嘴與輻照容器可采用螺紋連接或者焊接。一種優(yōu)選的噴嘴設(shè)計(jì)方案所述噴嘴的外形為扁平的梯形，前端寬且薄，后端窄且厚，如圖2所示。所述輻照反應(yīng)器處理廢水的方法，該方法如下帶有一定壓力和流速的廢水經(jīng)過噴嘴噴射，形成一定厚度和寬度的拋物線水膜，水膜經(jīng)過掃描窗射出的電子束輻照一定劑量之后從出料口流出，送入下面的工序。廢水經(jīng)過噴嘴射出，形成拋物線水膜經(jīng)過電子束加速器掃描窗下方，被電子束輻射，由于電子加速器形成的高能電子束貫穿能力較弱，因而噴嘴出口的厚度，即噴射水膜的厚度要小于或等于電子束的貫穿能力。如果處理汽水混合液，噴嘴出口厚度可以適當(dāng)增大。噴嘴出口的寬度小于或等于電子加速器的掃描寬度，這樣可以有效的利用射線能量。廢水的噴射水平速度宜控制在1. O 5. Om/s,以控制廢水的吸收劑量。本發(fā)明的輻照反應(yīng)器可以與各種類型和能量的電子加速器配套使用，低能電子加速器的優(yōu)點(diǎn)是體積小，可以采用自屏蔽，操作方便，但是處理能力有限。中、高能電子加速器的處理能力大，但是需要建造地下輻照室，投資和運(yùn)行成本較高。此外，在廢水進(jìn)料階段可以根據(jù)水質(zhì)和工藝要求增加輔助設(shè)備(如混凝、沉淀、過濾等)，處理各種有毒有害和難降解的工業(yè)廢水。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的輻照反應(yīng)器可以使廢水中的污染物實(shí)現(xiàn)連續(xù)流動(dòng)輻照降解。可以與各種類型和能量的電子加速器配套使用，滿足含不同污染物廢水處理的需求。噴嘴尺寸的選擇可以滿足不同處理量的需求，為電子加速器處理廢水實(shí)現(xiàn)工業(yè)化提供了一種可行的工藝。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、劑量均勻、容易控制等優(yōu)點(diǎn)，適合處理多種有毒有害和難降解工業(yè)廢水。


附圖1 :輻照反應(yīng)器裝置示意圖；附圖2 :噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖；圖中標(biāo)號(hào)1、廢水，2、噴嘴，3、拋物線水膜，4、輻照容器，5、出料口，6、電子束。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例I圖I為電子加速器連續(xù)處理工業(yè)廢水的輻照反應(yīng)器示意圖，包括噴嘴2和輻照容器4。所說(shuō)的輻照容器4設(shè)置在電子束加速器掃描窗的下方300_處，輻照容器4的側(cè)壁分別設(shè)置一個(gè)扁平的噴嘴2，輻照容器的下方設(shè)置有出料口 5。廢水I由噴嘴2噴出。所述噴嘴2的外形如附圖2所示，呈現(xiàn)扁平的梯形，前端寬且薄，后端窄且厚，輻照容器4和噴嘴2的連接方式為螺紋連接，即輻照容器4側(cè)壁焊接一段內(nèi)螺紋的直管，噴嘴后端做成外螺紋的直管。輻照反應(yīng)器處理廢水的方法如下廢水I經(jīng)過噴嘴2射出，形成拋物線水膜3經(jīng)過電子束加速器掃描窗下方，水膜3被電子束6福射后從出料口 5流出。本實(shí)施例采用能量O. 5MeV,束流40mA的Dynamitron型電子加速器，由于電子束加速器的電子能量為O. 5MeV,可貫穿水膜厚度為2. Omm,因此噴嘴2出口的厚度設(shè)計(jì)為2. 0_。根據(jù)設(shè)計(jì)的廢水處理量10 30m3/d，廢水的水平噴射速度I. 5 3. 2m/s，設(shè)計(jì)噴嘴2出口的寬度為100mm。根據(jù)實(shí)際處理量的需要，可以同時(shí)使用兩個(gè)噴嘴或者單獨(dú)使用一個(gè)噴嘴。輻照反應(yīng)器出水管采用與進(jìn)水管同等大小的管徑，可以控制輻照容器內(nèi)的液位高低。
權(quán)利要求
1.一種電子加速器處理工業(yè)廢水的輻照反應(yīng)器，其特征在于該輻照反應(yīng)器包括噴嘴(2)和輻照容器(4)，輻照容器(4)設(shè)置在電子加速器的掃描窗下面，輻照容器(4)的下方設(shè)置有出料口(5)，噴嘴(2)設(shè)置在輻照容器(4)的側(cè)壁上，廢水(I)由噴嘴(2)噴出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輻照反應(yīng)器，其特征在于所述輻照容器(4)設(shè)置在電子加速器的掃描窗下面200 400mm處。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輻照反應(yīng)器，其特征在于所述噴嘴(2)的外形為扁平的梯形，前端寬且薄，后端窄且厚。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輻照反應(yīng)器，其特征在于所述噴嘴(2)為不銹鋼材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輻照反應(yīng)器，其特征在于噴嘴(2)與輻照容器(4)采用螺紋連接或者焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輻照反應(yīng)器，其特征在于所述噴嘴(2)出口的厚度小于或等于所述電子加速器電子束的最大貫穿能力。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輻照反應(yīng)器，其特征在于所述噴嘴(2)出口的寬度小于或等于電子加速器的掃描寬度。
8.權(quán)利要求I 7任意權(quán)利要求所述的輻照反應(yīng)器處理廢水的方法，其特征在于該方法如下廢水(I)經(jīng)過噴嘴(2)噴射，形成拋物線水膜(3)，水膜(3)經(jīng)過掃描窗射出的電子束(6)輻照后從出料口(5)流出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于廢水噴射的水平速度控制在I.O 5. Om/ S。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于核技術(shù)應(yīng)用與環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的一種電子加速器連續(xù)處理工業(yè)廢水的輻照反應(yīng)器及方法，輻照反應(yīng)器包括噴嘴2和輻照容器4，在距離電子加速器的掃描窗6下面200～400mm處建立一個(gè)輻照容器4，在輻照容器4的側(cè)壁分別設(shè)置一個(gè)扁平的噴嘴2，帶有一定壓力和流速的廢水1經(jīng)過噴嘴2噴射，形成一定厚度和寬度的拋物線水膜3。廢水經(jīng)過電子束輻照一定劑量之后從出料口5流出，送入下面的工序。本發(fā)明可以與各種類型和能量的電子加速器配套使用，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、劑量均勻、容易控制等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F1/30GK102616880SQ20121006082
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者何仕均, 王建龍 申請(qǐng)人:清華大學(xué)