常見的放射性廢水處理工藝

1、常見的放射性廢水處理工藝1、鐵凝沉淀-超濾工藝2、化學(xué)預(yù)處理-微濾工藝3、超濾-納濾-離子交換工藝4、超濾-反滲透-電滲析工藝5、絡(luò)合-超濾組合工藝放射性廢水的介紹自1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X射線和1898年居里發(fā)現(xiàn)鐳元素以來，核科學(xué)技術(shù)一 直在不斷的發(fā)展成熟，并深刻的改變著世界。但是，在核科學(xué)給人類帶來巨大利 益的同時(shí)，也帶來了嚴(yán)重的安全隱患。比如，核能發(fā)電，盡管能滿足人類對能源 的需要，卻又引起人們對切爾諾貝利核事故悲劇是否會重演的憂慮?，F(xiàn)在，放射性元素在軍事、能源、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)以及其他科學(xué)研究中的應(yīng)用已經(jīng)機(jī)器廣 發(fā)。于此同時(shí)，在整個(gè)開發(fā)利用過程中所產(chǎn)生的放射性廢氣、廢液和固態(tài)廢棄物的數(shù)量也

2、越來越多，危害也越來越大，這不能不引起人們更加深切的關(guān)注。在放射性 三廢”中，放射性廢水所占的比例相當(dāng)大，因此對放射性廢水的處 理尤其應(yīng)當(dāng)重視。放射性廢水是指核燃料前處理和后處理， 原子能發(fā)電站，應(yīng)用放射性同位素 的研究、醫(yī)院、工廠等排出的廢水。按廢水所含放射性廢水濃度分為高水平、中 水平與低水平放射性廢水。按廢水中所含射線種類，還可以分為 a鳥丫三類放 射性廢水。放射性廢水的來源及特點(diǎn)在核工業(yè)部門、一些科研部門，如核電站反應(yīng)堆、鈾釷的濕法冶金廠、醫(yī)院、 同位素試驗(yàn)堆及生產(chǎn)堆等都會產(chǎn)生放射性廢水，表 1 1歸納了部分主要的放射 性廢水的來源。工廠及設(shè)施廢水來源廢水特征鈾燃料制造工廠天然鈾加工過

3、程廢水鈾開米、加工過程中產(chǎn)生的含微量鈾、鐳、釷的 廢水，危害性小濃縮鈾加工過程廢水廢水的放射性活度大，危害大反應(yīng)堆反應(yīng)堆冷卻水冷卻水中的部分雜質(zhì)受到中子照射產(chǎn)生活化物， 半衰期較短，危害性小乏燃料儲存水池廢水儲存水池中的廢水一般不含放射性，但當(dāng)發(fā)生燃 料元件破損事故時(shí)會有大量裂變元素泄漏水池中， 造成污染。燃料裝卸沖洗廢水一般只含有微量放射性物質(zhì)研究反應(yīng)堆 及其他特殊反應(yīng) 堆廢水含有可能產(chǎn)生的不同類型的各種放射性物質(zhì)在核電站運(yùn)行和停運(yùn)過程中，都會形成放射性活度不同的廢水。這些廢水的特點(diǎn)是組分復(fù)雜、濃度和水量的變化幅度較大，這種變化與核電站反應(yīng)堆類型、 電站的管理水平以及水化學(xué)工況等有關(guān)。放射性

4、廢水因含有放射性元素或裂變產(chǎn) 物，會損壞人的身體健康，一旦進(jìn)入人體，極易在器官內(nèi)沉積，乃至危害生命， 所以要經(jīng)過嚴(yán)格處理，才能排放。放射性廢水的處理方法放射性廢水具有重金屬元素種類多和濃度高、具有放射性、對人和動物危害 大的特點(diǎn)。從根本上講，放射性元素只能靠自然衰變來降低以及消除其放射性。 故其處理方法從根本上說，無非是貯存和擴(kuò)散兩種。對于高水平放射性廢物，- 般妥善的貯藏起來，與環(huán)境隔離；對中低水平的放射性廢物，則用適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ?理后，將大部分的放射性廢物轉(zhuǎn)移到小體積的濃縮（壓縮）物中，并加以貯藏， 而使大體積廢物中生育的放射性小于最大允許排放濃度后， 將其排于環(huán)境中進(jìn)行 稀釋、擴(kuò)散。放射性

5、廢水的主要去除對象是具有放射性的重金屬元素，與此相關(guān)的處理 技術(shù)，簡單地可分為化學(xué)形態(tài)改變法和化學(xué)形態(tài)不變法兩類。其中化學(xué)形態(tài)改變法包括：1、化學(xué)沉淀法； 2、氣浮法； 3、生化法?；瘜W(xué)形態(tài)不變法包括：1、蒸發(fā)法； 2、 離子交換法； 3、吸附法； 4、 膜法。一、化學(xué)沉淀法 是向廢水中投放一定量的化學(xué)絮凝劑，如硫酸鉀鋁、硫酸鈉、硫 酸鐵、氯化鐵等，有時(shí)還需要投加助凝劑，如活性二氧化硅、黏土、聚合電解質(zhì) 等，使廢水中的膠體物質(zhì)失去穩(wěn)定而凝聚何曾細(xì)小的可沉淀的顆粒， 并能于水中 原有的懸浮物結(jié)合為疏松絨粒。改絨粒對水中的放射性元素具有很強(qiáng)的吸附能 力，從而凈化水中的放射性物質(zhì)、 膠體和懸浮物。

6、引起放射性元素與某種不溶性 沉渣共沉的原因包括了共晶、吸附、膠體化、截留和直接沉淀等多種作用，因此 去除效率較高?；瘜W(xué)沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是：方法簡便、費(fèi)用低廉、 去除元素種類較廣、耐水力和 水質(zhì)沖擊負(fù)荷較強(qiáng)、 技術(shù)和設(shè)備較成熟。 缺點(diǎn)是：產(chǎn)生的污泥需進(jìn)行濃縮、 脫水、 固化等處理， 否則極易造成二次污染。 化學(xué)沉淀法適用于水質(zhì)比較復(fù)雜、 水量變 化較大的低放射性廢水，也可在與其他方法聯(lián)用時(shí)作為預(yù)處理方法。二、蒸發(fā)濃縮法處理放射性廢水： 除氚、碘等極少數(shù)元素之外，廢水中的大多數(shù) 放射性元素都不具有揮發(fā)性， 因此用蒸發(fā)濃縮法處理， 能夠使這些元素大都留在 殘余液中而得到濃縮。 蒸發(fā)法的最大優(yōu)點(diǎn)之一是去污

7、倍數(shù)高。 使用單效蒸發(fā)器處 理只含有不揮發(fā)性放射性污染物的廢水時(shí)， 可達(dá)到大于 10 的 4 次方的去污倍數(shù)， 而使用多效蒸發(fā)器和帶有除污膜裝置的蒸發(fā)器更可高達(dá) 10 的 6 次方到 8 次方的 去污倍數(shù)。 此外，蒸發(fā)法基本不需要使用其他物質(zhì)， 不會像其他方法因?yàn)槲廴疚?的轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生其他形式的污染物。盡管蒸發(fā)法效率較高， 但動力消耗大、 費(fèi)用高，此外，還存在著腐蝕、 泡沫、 結(jié)垢和爆炸的危險(xiǎn)。因此，本法較適用于處理總固體濃度大、化學(xué)成分變化大、 需要高的去污倍數(shù)且流量較小的廢水，特別是中高放射性水平的廢水。新型高效蒸發(fā)器的研發(fā)對于蒸發(fā)法的推廣利用具有重大意義，為此，許多 國家進(jìn)行了大量工作，如

8、壓縮蒸汽蒸發(fā)器、薄膜蒸發(fā)器、脈沖空氣蒸發(fā)器等，都 具有良好的節(jié)能降耗效果。 另外， 對廢液的預(yù)處理、 抗泡和結(jié)垢等問題也進(jìn)行了 不少研究。三、離子交換法 處理放射性廢水的原理是， 當(dāng)廢液通過離子交換劑時(shí)， 放射性離 子交換到離子交換劑上， 使廢液得到凈化。 目前， 離子交換法已廣發(fā)應(yīng)用于核工 藝生產(chǎn)工藝及放射性廢水處理工藝。許多放射性元素在水中呈離子狀態(tài)， 其中大多數(shù)是陽離子， 且放射性元素在 水中是微量存在的， 因此很適合離子交換出來， 并且在無非放射性粒子干擾的情 況下，離子交換能夠長時(shí)間的工作而不失效。離子交換法的缺點(diǎn)是， 對原水水質(zhì)要求較高； 對于處理含高濃度競爭離子的 廢水，往往需要

9、采用二級離子交換柱， 或者在離子交換柱前附加電滲析設(shè)備， 以 去除常量競爭離子； 對釕、單價(jià)和低原子序數(shù)元素的去除比較困難； 離子交換劑 的再生和處置較困難。 除離子交換樹脂外， 還有用磺化瀝青做離子交換劑的， 其 特點(diǎn)是能在飽和后進(jìn)行融化 -凝固處理，這樣有利于放射性廢物的最終處置。四、吸附法 是用多孔性的固體吸附劑處理放射性廢水， 使其中所含的一種或數(shù)種 元素吸附在吸附劑的表面上， 從而達(dá)到去除的目的。 在放射性廢液的處理中， 常 用的吸附劑有活性炭、沸石等。天然斜發(fā)沸石是一種多孔狀結(jié)構(gòu)的無機(jī)非金屬礦物，主要成分為鋁硅酸鹽。 沸石價(jià)格低廉， 安全易得，處理同類型地放射性廢水的費(fèi)用可比蒸發(fā)法

10、節(jié)省 80% 以上，因而是一種很有競爭力的水處理藥劑。它在水處理工藝中常用作吸附劑， 并兼有離子交換劑和過濾劑的作用。當(dāng)前，高選擇性復(fù)合吸附劑的研發(fā)是吸附法運(yùn)用中的熱點(diǎn)。 所謂“復(fù)合 ”是指 離子交換復(fù)合物（氰亞鐵鹽、氫氧化物、磷酸鹽等）在母體（多位多孔物質(zhì)）上 的某些方面飽和，所以新材料結(jié)合天然母體材料的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的機(jī)械性能、 高的交換容量以及適宜的選擇性。五、離子浮選法 屬于泡沫分離技術(shù)范疇。 該方法基于待分離物質(zhì)通過化學(xué)的、 物 理的力與捕集劑結(jié)合在一起， 在鼓泡塔中被吸附在氣泡表面而富集， 借泡沫上升 帶出溶液主體， 達(dá)到凈化溶液主體和濃縮待分離物質(zhì)的目的。 例子浮選法的分離 作用

11、，主要取決于其組分在氣-液界面上選擇性和吸附程度。所使用捕集劑的主要成分是，表面活性劑和適量的起泡劑、絡(luò)合劑、掩蔽劑等。離子浮選法具有操作簡單、能耗低、效率高和適應(yīng)性廣等特點(diǎn)。它適用于處 理鈾同位素生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究設(shè)施退役中產(chǎn)生的含有各種洗滌劑和去污劑的放射 性廢水，尤其是含有有機(jī)物的化學(xué)清洗劑的廢水，以便充分利用該廢水易于起泡 的特點(diǎn)而達(dá)到回收金屬離子和處理廢水的目的。六、膜處理作為一門新興學(xué)科，正處于不斷推廣應(yīng)用的階段。它有可能成為處理 放射性廢水的一種高效、經(jīng)濟(jì)、可靠的方法。目前所采用的膜處理技術(shù)主要有： 微濾、超濾、反滲透、電滲析、電化學(xué)離子交換、鐵氧體吸附過濾膜分離等方法。 與傳統(tǒng)處理

12、工藝相比，膜技術(shù)在處理低放射性廢水時(shí)，具有出水水質(zhì)好，濃縮倍 數(shù)高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)。不同的膜技術(shù)由于去除機(jī)理不同，所適用的水質(zhì)與現(xiàn)場條件也不盡相同。 此 外，由于對原水水質(zhì)要求較高，一般需要預(yù)處理，故膜法處理法宜與其他方法聯(lián) 用。比如鐵凝沉淀-超濾法，適用于處理含有能與堿生成金屬氫氧化物的放射性 離子的廢水，水溶性多聚物-膜過濾法，適用于處理含有能被水溶性聚合物選擇 吸附的放射性離子的廢水；化學(xué)預(yù)處理-微濾法，通過預(yù)處理可以大大提高微濾 處理放射性廢水的效果，且運(yùn)行費(fèi)用低，設(shè)備維護(hù)簡單。七、超濾一反滲透一電滲析組合工藝處理放射性廢水實(shí)例 某實(shí)驗(yàn)室排放出的低濃 度放射性廢水，廢水比放為

13、7.4kBq/L，核素主要90Sr-90Y和137Cs,廢水含鹽 量為800mg/L。靜止24小時(shí)后，用超濾一反滲透一電滲析組合流程（簡稱 URE 流程）處理。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(shí) 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者 流入混床進(jìn)一步處理。電滲析其濃縮作用。超濾和電滲析處理的俄最終濃縮液留 待固化處理。三個(gè)單元均采用循環(huán)式操作。處理流程見下圖：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。2. 反滲透單元在URE流程中，RO用作深度凈化。試驗(yàn)中對RO在流程

14、中的位置及其他影 響因素作了探索。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深度凈化。全流程熱試運(yùn)行中，用 伕弱放射性測量裝置測定總 B, HP-Ge探頭S-85多 道分析器系統(tǒng)測總y每2小時(shí)取樣測量一次，URE流程的去污效果及用熱釋光 方法測定3H的情況見下表。全流程評價(jià)：1.超濾工藝取代了凝聚沉降，減少了固體廢物的處置設(shè)備，廢水體積減縮比 高，運(yùn)行穩(wěn)定，操作方便。超濾對廢水中有機(jī)物去除效果明顯，出水濁度低，滿 足了反滲透的進(jìn)水要求，改善了下游工藝的凈化效果。采用海棉球機(jī)械清洗的方 法，可適當(dāng)恢復(fù)其通量，清洗時(shí)不影響生產(chǎn)，不產(chǎn)生兩次廢液。2.反滲透既可除去

15、離子，也可除去復(fù)雜的大分子等物質(zhì)，使凈化效果提高。八、活性炭+膜法組合工藝處理放射性廢水案例：某反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)材料的腐蝕產(chǎn)物 被中子活化，生成 Mn54、Mn56、Co60、Fe56 Ni63等鐵、錳、鉆、鎳的同位素 核素。放射性比活度很高，廢水中的 EDTA、而檸檬酸等有機(jī)物絡(luò)合成Fe、Mn、 Co、Ni，其中Co、Ni主要以二價(jià)形式存在，產(chǎn)生絡(luò)合物形成體。放射性廢水綜合利用原理工藝流程說明：放射性廢水首先進(jìn)入中和調(diào)節(jié)罐，并同時(shí)投入高錳酸鉀和氫氧化鈉氧化藥劑 對設(shè)備表面進(jìn)行預(yù)處理，氧化核素及其同位素，然后進(jìn)入沉淀罐投入草酸藥劑去 除高錳酸根離子及MnO2形成沉淀物，而經(jīng)過絮凝池通過投入堿性絮凝劑

16、可增加 PH值使廢水中Fe3+隨著生成羥基絡(luò)合物濃度增大，并借羥基中間體把羥基絡(luò)合 物中的金屬連接起來，形成多核絡(luò)離子，最后聚成無機(jī)高聚物氫氧化物 Fe(OH)3 等形成污泥沉淀物質(zhì)進(jìn)入板框壓濾機(jī)、烘干機(jī)、焚燒制成復(fù)合原材料.而經(jīng)過絮 凝池絮凝后的水質(zhì)部分可進(jìn)入粗過濾器、纖維過濾器除去水中的懸浮物及大分子 化合物，最后經(jīng)過活性炭吸附器對 Fe、Mn、Co、Ni有效吸附累積去除率可達(dá) 99 %，并通過膜處理裝置除去水中的膠體達(dá)到生產(chǎn)循環(huán)用水的條件。九、醫(yī)院放射性廢水超聲波清洗凈水機(jī)：組成、用途：本超聲波清洗機(jī)是在洗滌時(shí)向清洗液中引入超聲振動，使清洗液產(chǎn)生空化作用而發(fā)生強(qiáng)大的機(jī)械力，以使 各種器皿

17、上所粘附的放射性同位素及其它污物脫落，并溶解于水而達(dá)到清洗的目 的。通過超聲洗滌產(chǎn)生的放射性同位素廢水，以恒定流速通過717#強(qiáng)堿性陰離 子交換樹脂凈化裝置進(jìn)行交換，可使得90%放射性同位素被截留下來，使廢水得 到凈化后排放，交換飽和的廢樹脂則另行處置。本機(jī)兼有超聲波洗滌和凈化兩方 面功能,適用于醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室等放射性沾污的口杯，注射器、吸管、試管以及各種 玻璃器皿的清洗及所產(chǎn)生的低放射性廢水處理。放射性廢水超聲清洗凈水機(jī)規(guī)格及性能超聲波發(fā)生器清洗槽貯水箱型號最大輸出功率頻率（f）電源定時(shí) 器控 制最 長清 洗時(shí) 間位置外形尺寸構(gòu)造用途容積（升）CSF-3E500W21 ± 11-T 土土千赫220V50Hz60分鐘嵌裝 于臺 面450 X265 X200mr左上角 裝有排 水漏 斗，槽m底兩個(gè) 泄水閥15供貯存清洗廢水，以使廢水 能恒速流 通過凈化 裝置30控制閥凈化裝置外形尺寸LX BX H（毫米）整機(jī)重量（公斤）形式樹脂凈化流量包括直放閥、蓄水閥、臥式回717#強(qiáng)堿控制在1.5升/小時(shí)90OX排放流量控制閥各1流，密圭寸性陰離子（即20小時(shí)凈化1450 X250個(gè),進(jìn)水閥2個(gè)在鉛盒內(nèi)樹脂貯水箱子蓄水）830設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：1）清洗所用