一種高鹽含鈾廢水或廢液快速除鈾降鹽方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明及一種對高鹽放射性廢水或廢液的處理方法，特別是一種高鹽含鈾廢水快速除鈾降鹽的方法，屬于放射性廢水處理領域。
【背景技術】
[0002]近年來，在軍事、醫(yī)學、建筑、能源、環(huán)境等科學研究中，放射性元素已被廣泛應用。然而，伴隨著放射性元素帶來的科技等方面的進步，一系列環(huán)境問題也日益凸顯，各種生產、研究過程中產生的放射性廢水、廢氣及固體廢物給自然界造成巨大的壓力的同時，也向資源循環(huán)利用科學領域發(fā)出挑戰(zhàn)。放射性廢水在放射性廢物中所占比例巨大，作為原態(tài)放射性廢物的代表，對其有效治理尤為重要。部分研究表明:鈾進入人體主要集聚在腎臟、肝臟和骨骼中。其對人體構成兩種形式的損傷，即化學毒性和內照射，引發(fā)的中毒狀況和誘發(fā)的各類疾病程度由人體攝入劑量而定。鈾的攝入可以導致基因突變、畸變甚至癌變。因此，有效去除和回收放射性廢水中的鈾已備受關注。
[0003]含鈾廢水中的鈾放射鈾性衰變特性不會由于水處理的方法而改變，因此對鈾廢水的處理一般采取兩種方式:一是將含鈾廢水排入水體，以此將廢水稀釋，將鈾含量降低至無害水平，此方法適用于極低濃度的含鈾廢水處理;二是將含鈾廢水濃縮，將濃縮后的水體與人類生活圈長久隔離，避免在其自然衰變期間造成危害，此方法適用于各種濃度的含鈾廢水處理。
[0004]目前，已有的處理放射性廢水中的幾種主要方法如下:化學法、離子交換法、離子浮選法、固化法、蒸發(fā)濃縮法、吸附法、膜法和生物法等。
[0005]化學法是通過化學反應使廢液中鈾酰離子沉淀或凝聚。常用的反應劑有石灰、蘇打、氯化鋇、三氯化鋁、三氯化鐵、硫酸鋁、磷酸鋁、高錳酸鹽、二氧化錳等作沉淀劑等。
[0006]離子交換法，即使廢液通過離子交換劑，鈾酰離子會交換到離子交換劑上，從而凈化廢液。眼下，此法已經在放射性廢水處理工藝與核工業(yè)生產工藝中得到了廣泛的利用。
[0007]因大多數放射性元素都不具有揮發(fā)性，可以通過電熱器或者蒸汽將進入蒸發(fā)器的廢水加熱到沸騰，使廢水中的水分逐漸蒸發(fā)成水蒸氣，而大部分放射性物質都集中在剩余的廢液中而得到濃縮。利用此種方法處理廢水的最大優(yōu)點之一就是去污系數極高，但是此種方法的缺點就是成本代價高，而且還不能處理容易產生泡沫的廢水和含揮發(fā)性放射性物質，同時在操作時還要考慮腐蝕、爆炸等諸多危險。
[0008]離子浮選法屬于泡沫分離技術范疇，也稱為浮渣浮選法。因氣泡上升可以將附著與氣泡上的物質帶出溶液主體，向廢液中加入表面活性劑，使廢液中的雜離子生成不溶性沉淀或可溶性絡合物附著在氣泡上被帶出溶液從而達到凈化廢水的目的。
[0009]膜處理法就是利用薄膜具有選擇透過性的性質，把放射性液體混合物分離開來的方法。其中提供動力的可以是壓力差、電位差和溫度差等。膜處理法作為一種新興的處理方法，因其操作簡單、設備簡單、能耗低以及物料無相變等諸多優(yōu)點而成為21世紀最有發(fā)展前途的高技術之一。膜處理法在放射性廢水處理中有著非常廣泛的應用前景，是一種經濟、高效、可靠的方法。目前采用的膜技術主要有:微濾、超濾、納濾、反滲濾、電滲析、電化學離子交換、鐵氧體吸附過濾膜分離等方法。與傳統(tǒng)處理工藝相比，膜技術在處理低濃度含鈾的放射性廢水時，具有出水水質好，濃縮倍數高，運行穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢。
[0010]吸附法是利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種元素吸附在吸附劑的表面上，從而達到去除廢水中放射性物質的目的。針對放射性廢水的處理，通常都采用沸石來作為吸附劑，其成本低，安全，且吸附性能良好。當利用天然沸石去除放射性廢水中半衰期長的物質時，可以把沸石溶化來達到把核素長久固定在沸石晶格內，還不會造成擴散污染，而且還可以回收一些結晶鹽。常用的吸附劑還有活性炭、生物質材料、尚嶺土等。
[0011]固化法是由美國賓夕法尼亞州立大學和薩凡納河國家實驗室共同合作研究得出的。原理是將一些低放射性廢水經過處理后變成固化狀態(tài)以方便后續(xù)安全處理。此種方法是通過低溫來保持低活度、高堿性的放射性廢水的穩(wěn)定性，也就是說把廢水轉化成惰性固化體。最后形成的固體性質非常穩(wěn)定，硬度也相當大，并且還能把放射性核素固定在沸石結構之中，這種固體的形成過程與環(huán)境中巖石的自然形成過程比較相似。
[0012]生物處理法分為兩種，一種是通過自然環(huán)境中綠色植物以及其根際微生物相互協(xié)同來達到凈化環(huán)境中污染物的目的，稱為植物修復法。另一種是直接利用微生物來去除放射性廢水中的鈾以達到凈化的目的，此方法稱為微生物法。
[0013]微生物法主要是指微生物吸附，包括活體和死體的兩種。這類的生物主要是各類微生物，也有部分低等植物。對于死體生物而言，主要是靠胞壁吸附;對于活體生物而言，除了胞壁吸附以外，有害物質，譬如鈾，還可能進入了它們的正常生理代謝過程。生物吸附的主要作用包括離子交換、表面絡合、鰲合、氧化還原、靜電吸附等。
[0014]早些年有文獻報道用處理劑磷酸鈉結合氧化鈣、二價鐵鹽，調節(jié)廢液pH在11.3?
11.5之間、最佳投加量條件下，能將含鈾濃度為10mg/L的廢水的處理至0.05mg/L以下，達到國家環(huán)境排放標準。該方法因pH的控制條件苛刻而難以得到推廣。在CN 200910043805中，發(fā)明者通過化學沉降和絮凝處理達到對含鈾廢水的處理目的；而CN 200910043805.3將除鈾劑(磷酸(二)氫鹽)按質量濃度比:鈾:除鈾劑=2?20:1直接投加于含鈾廢水的除鈾池中，經攪拌處理、沉降及固液分離后對鈾的去除率達99%。但經試驗發(fā)現，此法對于高鹽含鈾廢水不適合，需要添加絮凝劑幫助沉降，去除時間長，在不加絮凝劑的情況下甚至達2周以上，而且去除率也不甚理想。
[0015]專利CN 201110393774.1，向堿性含鈾廢水內加入Ca(0H)2，使堿性含鈾廢水中C032—和HC03—濃度降至0.lmg/L以下，加入FeS04調整濾液pH值在7.0?9.0，利用BaCl2對堿性含鈾漿體內進行共沉淀除鈾;專利CN 201110393745.5，提供了一種用于堿性含鈾廢水處理的中和方法，其向堿性含鈾廢水中加入FeS04中和廢水中的OH—，Fe2+則在空氣作用下氧化水解生成Fe(0H)3沉淀，Fe(0H)3沉淀帶正電可吸附鈾離子。
[0016]此外也有很多使用離子交換吸附和蒸發(fā)濃縮結晶方法處理放射性廢液的方法，例如專利CN 200410042589.8中提供了一種放射性廢水處理方法及其所使用的處理系統(tǒng)，其處理方法包括依次進行的預處理、膜分離和后處理三個步驟，后處理的陰陽離子交換樹脂處理用于去除水中殘留的部分放射性物質；專利CN 201110309239公開了一種涉及多效減壓蒸發(fā)濃縮分離處理核廢水的方法等。
[0017]上述這些方法存在的主要問題在于:蒸發(fā)濃縮處理成本較高，濃縮泥需固化屏蔽處理;離子交換吸附處理同樣也存在成本較高的問題，而且再生時產生廢水，只能處理核素成離子態(tài)、非堿性的廢水;而化學處理法出水濃度往往不達標，須作進一步處理，沉淀產物也需二次處理，存在返溶問題，操作強度較大等。而現在采用的化學沉淀法常用的化學沉淀劑、絮凝劑和助凝劑(如鋁鹽、鐵鹽、石灰、蘇打、活性二氧化硅、黏土、聚合電解質等)單用或聯(lián)用處理后的出水濃度往往仍不達標，須作進一步處理。

【發(fā)明內容】

[0018]本發(fā)明的目的是克服現