DE3208231A1

DE3208231A1 - Verfahren und vorrichtung zum dekontaminieren von faekal- und radioaktive stoffe enthaltendem abwasser

Info

Publication number: DE3208231A1
Application number: DE19823208231
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. 4000 Düsseldorf Diemert; Robert Prof. Dr. 5100 Aachen Kosfeld; Werner 4000 Düsseldorf Schulz
Original assignee: Individual
Current assignee: DIEMERT, KLAUS, DR., 4000 DUESSELDORF, DE
Priority date: 1982-03-06
Filing date: 1982-03-06
Publication date: 1983-09-22
Also published as: DE3208231C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Dekontaminieren
von Fäkal- und radioaktive Stoffe enthaltendem Abwasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dekontaminieren von radioaktives Jod enthaltendem Fäkalabwasser, bei dem in einer ersten Stufe das Abwasser derart von Schmutzstoffen gereinigt wird, so daß in einer zweiten Stufe die Radioaktivität dem Abwasser weitestgehend entzogen werden kann, und einen selbstregenerierenden Reaktor zur Verringerung der Radioaktivität von radiaoaktives Jod enthaltendem, gereinigtem Abwasser.
Das Dekontaminieren von radioaktive Stoffe, insbesondere radioaktives Jod,enthaltendem Abwasser wird bisher nach folgenden Verfahren durchgeführt: Verwahren: Bei nicht zu großen Abwassermengen und kürzeren Halbwertzeiten wird dieses Verfahren z.Zt. am meisten praktiziert.
Bei größeren Abwassermengen steigen jedoch die Investitionskosten für die erforderlichen Behälteranlagen erheblich, die Wartungsanforderungen und der notwendige Korrosionsschutz fordern laufend zusätzliche Mittel.
Ionenaustausch: Ionenaustauscher werden mit Erfolg zur Dekontamination eingesetzt, besonders dann, wenn es sich um sauberes, salzarmes Wasser handelt. Dies ist jedoch bei mit Fäkalien belasteten Klinikabwässern nicht gewährleistet, so daß die Dekontamination durch Vollentsalzen mittels Ionenaustauscher versagt. Die Ionenaustauscher wirken weiterhin nur wenig spezifisch, so daß ihre Kapazität durch die inaktiven Begleitsalze rasch erschöpft ist.
Dies liegt an dem elektrostatischen Wechselwirkungsprinzip der Ionenaustauschereinheiten, die gegenüber ähnlichen Ionen nur wenig selektiv sind.
Eindampfen: Das Eindampfen größerer Abwassermengen scheidet aufgrund der Energiekosten in den meisten Fällen aus wirtschaftlichen Gründen aus.
Chemische Verfahren: In der Praxis ist die Dekontamination durch chemische Verfahren nur wenig verbreitet. Dies liegt daran, daß das Abwasser radiochemischer Laboratorien oft eine große Fülle verschiedenartiger radioaktiver Inhaltsstoffe enthält und die zur Dekontamination, nicht zur Abwasserreinigung, angewandten chemischen Fällvorgänge speziell ausgelegt werden müssen.
Das chemische Fällen ist dann wirkungsvoll, wenn sich sehr schwerlösliche Niederschläge, wie z.B. Bariumsulfat, Silberchlorid oder Quecksilbersulfid bilden, die als solche, oder unter weitgehender Mitfällung die entsprechenden radioaktiven Verbindungen der Lösung entziehen. Gegen dieses Verfahren sprechen die zum Teil erheblichen Chemikalienkosten und die notwendige sachkundige überwachung des Fällprozesses.
Es ist bekannt, daß sich eine radioaktives Jod enthaltende Lösung mit inaktiven festen Silberhalogenidkörpern ins Gleichgewicht setzt. Dies bedeutet in der Praxis, daß im Silberhalogenid eine Anreicherung und in der Lösung eine teilweise Verminderung des radioaktiven Jods erfolgt.
Eine ausreichende Dekontamination an Radiojod ist hierbei jedoch nur dann zu erreichen, wenn die eingesetzte inaktive Silberhalogenidmenge ein Vielfaches der Menge radioaktiven Jods beträgt oder ein solcher Vorgang mehrfach wiederholt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, das bzw. die eine Senkung der radioaktiven Konzentration des Abwassers unter den zulässigen Höchstwert im kontinuierlichen Durchlauf unter Selbstregenerierung des Reaktors ermöglicht, um den Reaktor möglichst lang betreiben zu können.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die in den Ansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen und Merkmale vorgeschlagen.
Zunächst werden die Schmutzstoffe durch Sieben, Fällen, Filtrieren und/oder Absetzenlassen aus dem Abwasser entfernt. Anschließend erfolgt die Verringerung der radioaktiven Konzentration des vorgereinigten Abwassers im kontinuierlichen Durchlauf.
Hauptvorteile sind Verkleinerung der Dekontaminierungsvolumen sowie Selbstregenerierung und dadurch bedingte theoretisch unbegrenzte Einsatzbereitschaft des Reaktors.
Neu ist, daß eine entsprechende Austauscherwirkung auch ohne Wirkungseinbuße an Silber- oder Silberhalogenid-belegten, vorzugsweise anorganischen Trägerstoffen, insbesondere Aktivkohle, erzielt werden kann, indem Silber- bzw. Silberhalogenid als feste Phase in den Reaktor eingebracht wird und von dem radioaktives Jod enthaltenden Abwasser ausreichend langsam bzw. lange durchströmt wird.
Unter diesen Bedingungen stellt sich das Austauschgleichgewicht ein. Dies führt zu einer Anlagerung (Adsorption) des radioaktiven Jods an Silber oder Silberhalogenid unter Bildung von Silberjodid. Gegenüber der flüssigen, mobilen Phase wird somit ein Retentionsverhalten erzielt.
Bei andauerndem kontinuierlichem Durchströmen der festen Phase bildet sich nach einiger Zeit ein stationärer Verteilungszustand aus, dessen Aktivitätsprofil mit der Reaktorlänge und der Durchflußgeschwindigkeit variiert. Am Rohreintritt liegt eine hohe Beladung und damit hohe Aktivität vor, die bei ausreichender Kapazität zum Rohrende asymptotisch abnimmt.
Wird nun die Auslegung so getroffen, daß die Rückhaltefähigkeit für das einströmende radioaktive Jod ausreichend groß ist, so zerfällt das radioaktive Jod dem radioaktiven Zerfallgesetz folgend während des Kontaktes vollständig zu Xenon, das im Abwasser in Lösung geht. Dabei erfolgt die Freisetzung des Kontaktmaterials (Silber), das für neue Adsorptions- und Austauschvorgånge gegenüber neu zugeführtem radioaktiven Jod wieder zur Verfügung steht. Das Kontaktmaterial regeneriert sich also fortlaufend selbst.
Der Unterschied gegenüber einem Ionenaustauscher liegt darin, daß das Kontaktmaterial selektiv gegenüber radioaktivem Jod wirkt und daß die Kapazität des Kontaktmaterials bei ausreichender Dimensionierung theoretisch unerschöpflich ist.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch den Ablauf der Dekontaminierung, Fig. 2 zeigt schematisch einen Reaktor und Fig. 3 eine Reaktorbatterie.
Nach dem Schema gemäß Fig. 1 wird das mit Fäkalstoffen und radioaktivem Jod beladene Abwasser aus Sammelbehältern in mechanische Filteranlagen geleitet, wo grobe Schmutzstoffe ausgesiebt, filtriert oder absetzengelassen werden.
Das von Schmutzstoffen freie Abwasser gelangt dann in den erfindungsgemäßen selbstgenerierenden Reaktor, in dem die Radioaktivität des Abwassers unter die maximal zulässige Konzentrationsgrenze gesenkt wird. Dann kann das Abwasser in den Kanal abfließen.
Der selbstregenerierende Reaktor gemäß der Erfindung besteht gemäß Fig. 2 aus einem langgestreckten Behälter mit Zu- und Abfluß für das radioaktives Jod enthaltende bzw.
vom radioaktiven Jod befreite Abwasser. Der Behälter 1 ist mit körnigem Trägermaterial 2 gefüllt, welches mit Silber oder Silberhalogenid belegt ist. Das Volumen des Behälters 1, die reaktive Oberfläche des Trägermaterials 2 und die Strömungsgeschwindigkeit des Abwassers durch den Behälter 1 werden derart auf die Konzentration des Abwassers an radioaktivem Jod abgestimmt, daß das den Behälter 1 zum Kanal verlassende Abwasser eine Radioaktivitäts-Konzentration hat, die unterhalb der maximal zulässigen Grenze liegt. Zu berücksichtigen ist dabei auch die Zerfallzeit des radioaktiven Jods. Die Auslegung muß deshalb so getroffen werden, daß unter Berücksichtigung der Zerfallszeit des radioaktiven Jods genügend reaktives Kon- taktmaterial (Silber bzw. Silberhalogenid) zur Verfügung steht, um das mit dem neu zulaufenden Abwasser in den Behälter 1 gelangende radioaktive Jod zu adsorbieren.
Gemäß Fig. 3 können auch mehrere Behälter 1 unter Bildung einer Batterie in Reihe geschaltet werden, wenn ein einziger Behälter zu großvolumig wird. Dabei wird auch ein Bypass (gestrichelte Linie 3) ermöglicht. Der Bypass 3 kann zum Tragen kommen, wenn sich Störungen in einem Behälter ergeben oder dieser repariert oder neu gefüllt und dazu abgeschaltet werden muß.
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Claims

Ansprüche 1. Verfahren zum Dekontaminieren von radioaktives Jod und Fäkalien enthaltendem Abwasser, aus dem in einer ersten Stufe die Schmutzstoffe entfernt und dann in einer zweiten Stufe die Radioaktivität dem Abwasser weitestgehend entzogen wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das von Schmutzstoffen befreite Abwasser kontinuierlich durch eine Säule von mit Silber oder Silberhalogenid belegtem Trägermaterial geleitet wird.
2. Selbstregenerierender Reaktor zum Entzug der Radioaktivität aus radioaktives Jod enthaltendem, von Schmutzstoffen befreitem Abwasser, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h einen oder mehrere mit Zu- und Abflußöffnungen versehenen Reaktionsbehälter (1), der mit einem Silber oder Silberhalogenid belegten Trägermaterial (2) gefüllt ist.
3. Reaktor nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Größe der Reaktionsfläche des Silber- oder Silberhalogenid-belegten Trägermaterials in Abstimmung auf die Konzentration des Abwasser an radioaktivem Jod derart ist, daß bei zeitlich unbegrenztem kontinuierlichen Durchfluß eine Reaktion mit dem im Abwasser enthaltenen radioaktiven Jod in einem Maß erfolgt, daß die Radioaktivität des abfließenden Wassers unter dem maximal zulässigen Konzentrationsgrenzwert liegt.
4. Reaktor nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß er Trägermaterial, insbesondere Aktivkohle, enthält, das mit Silber oder Silberhalogenid belegt ist.
5. Reaktor nach Anspruch 2 bis 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß er durch mehrere in Reihe geschaltete, mit Silber- oder Silberhalogenidbelegtem Trägermaterial gefüllten Behältern gebildet ist.