水利工程論文-超濾—反滲透—電滲析組合工藝處理放射性廢水.doc

水利工程論文-超濾反滲透電滲析組合工藝處理放射性廢水論文作者：陸曉峰樓福樂毛偉鋼梁國明李國禎劉光全摘要：介紹用超濾-反滲透-電滲析組合工藝處理放射化學(xué)實驗室排出的低水平放射性廢水。敘述了內(nèi)壓管式超濾器、中空纖維反滲透器及電滲析器在廢水處理中的脫鹽、去污等效果，及兩種清洗方法對超濾膜通量恢復(fù)的比較等。由“三膜”組合工藝組成的URE流程去污因子高達(dá)3.2103，為放射性廢水的處理提供了一種新的方法。關(guān)鍵詞：放射性廢水超濾反滲透電滲析組合工藝一、前言我所于七十年代起開展用“四臺電滲析器”和“電滲析器-填充床電滲析器”兩個流程來處理放射性廢水，獲得了成功。但也發(fā)現(xiàn)在處理本所放化實驗室排除的放射性廢水時，效果不理想。主要是該廢水中，組分復(fù)雜，特別是含有的有機(jī)大分子、絡(luò)合物等，很難用電滲析工藝去除，影響了凈化效果2。近年來，我們研制了YM型磺化聚砜超濾膜，并做了超濾膜處理放射性廢水的探索試驗3。對反滲透處理放射性廢水的方法也作了研究4。在此基礎(chǔ)上，綜合各種處理手段的優(yōu)點，提出了用超濾（UF）反滲透（RO）電滲析（ED）組合工藝（簡稱URE流程）處理低水平放射性廢水的新工藝。二、流程與設(shè)備處理低放廢水URE流程見圖1。采用本所研制YM型內(nèi)壓管式超濾器（磺化聚砜超濾膜，截留分子量為2萬），膜面積1.5m2，純水通量250L/h，（壓力0.25Mpa）。反滲透器為海洋二所研制的HRC型中空纖維組件，膜面積40m2，純水通量270L/h（壓力1.3Mpa）。電滲析器為400mm800mm，一級一段，膜對40對，由本所組裝。放化實驗室排出的低放廢水進(jìn)入沉降槽，靜止澄清24h后，上清液放入超濾原水槽，經(jīng)超濾處理后，滲透液進(jìn)入中間槽。同時啟動反滲透器和電滲析器，反滲透器進(jìn)一步脫鹽和去污，滲透液可直接排放或流入混床進(jìn)一步處理。電滲析起濃縮作用。超濾和電滲析處理的最終濃縮液留待固化處理。三個單元均采用循環(huán)式操作。三、全流程冷試驗運行冷試驗累計運行147.5h，共處理模擬廢水14m3。模擬廢水按實際放射性廢水組份配制，具體配方為：NaHCO360mg/L，NaNO3146mg/L，NaCl128mg/L，CaCl288mg/L，MgCl271mg/L，Na2SO47mg/L，30%TBP-煤油50mg/L，機(jī)油50mg/L，洗滌劑50mg/L。冷試驗運行情況分述如下：圖1URE流程圖1超濾單元在URE流程中，UF作為預(yù)處理除去大部分有機(jī)物和大分子物質(zhì)，以保證RO的進(jìn)水要求，提高ED的濃縮效果。脫鹽效果與普通超濾膜不同，由于磺化聚砜超濾膜是荷電的，因而具有一定的脫鹽能力。但脫鹽率隨原水中含鹽量的增加和pH值的下降而降低（表1）。表1原水含鹽量、pH對脫鹽率的影響原水含鹽量（mg/L）原水pH值滲透液含鹽量（mg/L）脫鹽率（%）98068998.3101059387.11050410004.8影響通量的因素原水的組成、濃度和溫度都影響UF的通量。當(dāng)原水不含有機(jī)物（指沒有加入機(jī)油、洗滌劑等）和含有機(jī)物時的通量分別為73.87L/m2h和58.30L/m2h。此外隨著料液濃度的提高，通量逐漸下降。而隨著料液溫度的提高，通量逐漸增加。濁度和化學(xué)耗氧量的變化經(jīng)超濾后，廢水的濁度大大下降，確保了反滲透的進(jìn)水要求。廢水COD值下降表明，大部分有機(jī)物已被去除，使下游工藝處理更易進(jìn)行（表2）。表2濁度COD值的變化原水濁度（mg/L）滲透液濁度（mg/L）平均去濁率（%）原水COD（mg/L）滲透液COD（mg/L）COD平均下降率（%）6615750199.92481428658780.2膜的清洗方法試驗隨著運行時間的延長，超濾通量逐漸下降，試驗用化學(xué)清洗法、海面球機(jī)械清洗法及其結(jié)合的方法來清洗，以恢復(fù)通量（圖2）采用化學(xué)清洗法可較好地恢復(fù)通量，但再次運行時通量衰減較快，且有兩次廢液產(chǎn)生。而海面球機(jī)械清洗時，只要將球洗閥門旋轉(zhuǎn)180度，使存放于閥門內(nèi)的海面球隨料液進(jìn)入管膜內(nèi)，海面球擦洗膜面后又回歸入球閥內(nèi)待用。清洗后的起始通量雖不如化學(xué)清洗法高，但通量可在較長時間內(nèi)保持穩(wěn)定。該方法簡單，不影響生產(chǎn)，不產(chǎn)生兩次廢液，適合于放射性廢水處理時采用。圖2清洗試驗效果比較1.化學(xué)清洗后通量；2.化學(xué)清洗后再球洗的通量；3.球洗后通量2反滲透單元在URE流程中，RO用作深度凈化。試驗中對RO在流程中的位置及其他影響因素作了探索。反滲透在URE流程中的位置在起初的設(shè)想中，URE流程為：UF-RO-ED，廢水經(jīng)超濾處理后，進(jìn)入反滲透，由反滲透脫鹽并濃縮2倍后，再由電滲析作進(jìn)一步濃縮。但試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反滲透的進(jìn)料液含鹽量由于濃縮而增加時，其脫鹽率下降，滲透液的含鹽量也提高，加重了尾端處理的負(fù)擔(dān)。為更好地發(fā)揮反滲透的作用，將其位置改為：UF-ED-RO，即經(jīng)超濾處理后的料液先由電滲析脫鹽，使料液含鹽量降至500mg/L時，再由反滲透作進(jìn)一步脫鹽，經(jīng)試驗改動后，反滲透的脫鹽率可穩(wěn)定在85%。通量變化在起始的40h運行中，RO的通量從141L/h降至112L/h（1.3Mpa），但在以后的100多小時運行中通量基本保持穩(wěn)定，不再下降。可以認(rèn)為由于采用UF作為預(yù)處理手段，RO膜受污染的程度大大降低。初始階段的通量下降是由于膜的壓密效應(yīng)引起的。3電滲析和離子交換單元電滲析和離子交換在URE流程中主要分別作為濃縮和后級