[其他]用于从液体和微粒物质组成的浆液中分离液体的分离系统

说明书

本发明涉及从液体和固体微粒物组成的浆液中分离液体的方法，和使用的分离装置，它们特别适用于一些废弃物质的脱水，如核发电厂所用的离子交换树脂和其他介质（特别是球形离子交换树脂）的脱水，而脱水的目的是使含有这些物质的容器的容积，在将来处理这些物质时得到有效的利用，同时也使这些物质中游离存在的水含量减小到政府规定所要求的限度以内。

核发电厂使用各种物质进行水处理，主要是去除放射性物质。水处理包括从水中去除固体和可溶离子，方法是使水通过用天然材料和合成材料做成的，能够有效去除污染物的过滤器。核电站常使用的进行水处理的物质是离子交换树脂。这些树脂可以基本上是球形的，直径在300～600微米范围以内的小颗粒，最常用的是二乙烯基苯和乙烯基苯的共聚物，这种物质经处理后具有许多活性区，在这些区中，该物质与水中的游离污染离子发生反应，从而达到去除的目的。当这种树脂所吸收的离子或微粒达到一定极限时，它就因失效而必须更换。通常对这种具有某种程度（低水平）放射性的失效的进行处理物质的处理，各国政府都有严格的规定。掩埋这些放射性废物的规定要求是，废弃物中水的含量要达到非常低的水平，例如，体积百分比要小于1%（见美国联邦规程第10卷，61，56（a）（3），61，56（b）（1）的标准）。

鉴于这样严格的要求，人们提出了各种处理放射性废物的方法。这些方法包括用粘化剂固化法，如水泥固化（见1977年6月21日颁发给斯托克等的美国专利第4，030，788号和1981年11月10日颁布的美国专利第4，299，722号以及1984年1月24日颁发给格雷沃斯的美国专利第4，427，023号）。也有用焚化的方法处理这些废弃物的，而这需要进行焚灰的后续处理。使这些放射性废弃物脱水，在许多情况下是优先选用的方法。但是，传统的方法需要采用价佳昂贵的离心过滤法。

因此理想的方法是使脱水过程在处理这些废弃物的容器内进行，例如，把处理这些废弃物的容器掩埋在处理场。但是，这样就使得脱水过程持续相当长的时间，例如要花长达五天的时间才能使水靠重力流到容器底部。这样的容器叫做套筒式容器，因为它们是钢筒，适于用作铅屏蔽容器内部的套筒。常规的做法是把套筒插装式滤器装在套筒式容器底部的一排塑料管上，再用泵使水流过滤器，以达到分离水的目的。这些滤器损失了套筒式容器的相当大量的空间（因此这种常规做法的体积有效率是非常低的）。体积有效率高是很重要的，因为处理成本是根据所用处理场处理空间的大小计算的。

脱水周期长的原因可认为是由于水的表面张力和拖曳间隙水的粘性效应造成的。这也是用颗粒状树脂脱水特别突出的难题，因为位于相邻颗粒接触点之间的水表面张力，将拖曳住一些水，若没有这种拖曳作用，这些水就会由于重力而流到套筒式容器的底部。

因此，本发明的主要目的是提供经改进的装置和一种经改进的方法，以便从液体和微粒物质组成的浆液中分离出液体，特别是用于进行核放射废弃物质的浆液脱水，以对它们进行后处理。

本发明的另一目的是提供一种经改进的系统（包括方法和装置），用这种系统对颗粒状离子交换树脂进行脱水，使得这种树脂，在使用后可脱水成块，从而使它们的容器具有高的容积有效利用率。

本发明的再一目的是提供一经过改进的容器，其中的水浆液特别是核放射废弃物的和颗粒型离子交换树脂的浆液，可以在该容器内脱水，从而有高的容器容积利用率，而且使游离态的水含量减少到政府规定的限度以内。

本发明的另一个目的是，提供一经过改进的系统（包括方法和装置），用这种系统进行液体一一固体微粒浆液的脱水，特别是含有颗粒状微粒核废弃物浆液的脱水，脱水时间是以小时计，而不是象过去一样以天计，但仍能满足政府规定所要求的游离态水团的含量要求。

简单地说，根据本发明提出的，对含有固体粒子的浆液脱水的装置，是一锥形底部的容器，底部还有各种装置，用来支撑固体粒子承床，和使液体径向向外流到锥底顶点周围的液体收集区。该容器有一管子和液体收集区相连，最好是让管子从容器顶部向下延伸到容器底部，由此来排出收集在集液区的液体。本发明的一实施系统，同样在容器顶部设置一气体入口，通过这个入口，在基本上去除了粒子中间隙水外的所有液体之后，将气体鼓入容器。吹入的空气迫使间隙液体向下流过承床到排出区。排水管最好带有小孔，这些小孔可使鼓入排水区的水雾化，之后连同空气一起向上通过排水管，在那儿，液体从空气中分离出来，之后，空气再流回并通过承床，以使足够的液体被排出，而使残留在容器中的游离态水的含量在规定的水平之下为止。