放射性废水处理技术研究进展.pdf

第29卷第
铀矿冶
Vol 29 No. 3
URANIUM MINING AND METALLURGY
Aug,2010
放射性废水处理技术研究进展
李小燕,张叶
(东华理工大学土木与环境工程学院,江西抚州344000)
摘要:综述诸如絮凝沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法和吸附法等目前国内外放射性废水处理的传统技术,介
绍膜处理法、生物处理法、磁-分子法、惰性固化法及零价铁渗滤反应墙技术在放射性废水处理研究中的最
新进展。
关键词:放射性废水;处理技术;进展
中图分类号:TL941.19文献标志码:A文章编号:1000-8063(2010)03-0153-04
属放射性废水,处理效果较好,适用性宽,放射性
核电及其他核技术的发展必将产生越来越多脱除率>90%23%。不溶性交联淀粉黄原酸酯是
的放射性废水。放射性废水进人环境后造成水和淀粉先经交联后再与CS2在碱性条件下进行黄原
土壤污染并可能通过多种途径进入人体,对环境酸化而制得的一种淀粉衍生物,具有与多种金属
和人类造成危害,因此,世界各国高度重视放射性离子牢固结合的能力,是一种性能优良的离子交
废水处理技术的发展和应用。笔者简单介绍目前换絮凝剂,在处理废水时因没残余硫化物存在,因
国内外放射性废水处理技术的研究及应用现状。而更适用于对废水处理。目前有关不溶性淀粉
1放射性废水处理的传统方法
黄原酸酯在处理污水中重金属研究已成为国内外
研究热点
放射性废水由于其易浸透、有腐蚀性、不易贮1.2离子交换法
存等原因,它的处理最为重要。处理放射性废水
离子交换剂与废水接触时,废水中的放射性
传统的方法有絮凝沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩离子与离子交换剂上的可交换离子进行交换而转
法等方法。
移到离子交换剂上,从而使废水达到净化的目的
1.1絮凝沉淀法
目前,离子交换法已广泛应用于核工业生产工艺
絮凝沉降法依靠絮凝剂使溶液中的溶质、胶及放射性废水处理工艺中
体或悬浮物颗粒凝聚为大的絮凝体,从而实现固
离子交换树脂是主要的离子交换剂,分为阳
液分离。由于其经济高效的特点,目前已广泛用离子交换树脂和阴离子交换树脂2种,属于有机
于废水处理、食品、化工、发酵工业等诸多领域。离子交换剂。此外,还有无机离子交换剂,如沸
向废水中投放一定量的絮凝剂(如硫酸钾铝、铝酸石、磺化煤、硅酸铁凝胶、磷酸锆等,它们大都具有
钠、硫酸铁、氯化铁等),通过絮凝剂的吸附架桥、耐辐照、价格低廉的优点。其中有的还具有来源
电中和等物理化学作用与废液中微量放射性核素广、交换容量大,对主要裂变产物13"Cs,Sr等具
及其他有害元素发生共沉淀,或凝聚成细小的可有较高的交换选择性,在水中溶胀小,在较大的
沉淀的颗粒,并与水中的悬浮物结合为疏松绒粒,pH范围内稳定等优点,在废水处理中有着特殊
从而吸附水中的放射性核素山。随着研究的深用途[410。除离子交换树脂之外,还有用磺化沥
入,沉淀法中所使用的化学沉淀剂和絮凝剂也有青作离子交换剂的,其特点是能在离子交换达饱
新的改进,有人用不溶性淀粉黄原酸酯处理含金和后进行熔化-凝固处理,这样有利于放射性废物
收稿日期:2010-03-01
作者简介:李小燕(1974-),女,甘肃镇原县人,在读博士,讲师,主要从事辐射防护与环境工程专业的教学和科研
工作。
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铀矿治
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的最终处置[2136
核反应堆试验站采用颗粒大小为1~6mm的斜
1.3蒸绂浓缩法
发沸石处理中低放射性的废水,对Sr的净化系
蒸法浓缩法的基本原理是进人蒸发器的废数为200,而对3Cs还要更高一些?。利用天然
水,通过蒸汽或电热器加热至沸腾,废水中的水分沸石除去放射性废物中半衰期较长的Sr,3Cs,
便逐渐蒸发成水蒸气,经冷却凝结成水。除氚、碘而且通过熔化沸石可以使这些核素长久固定在沸
等极少数元素之外,废水中的大多数放射性元素石晶格内,不会造成扩散污染,甚至可以回收含
都不具有挥发性,因此用蒸发浓缩法处理,能够使Sr的结晶盐?。
这些元素大都留在残余液中而得到浓缩。该方法
去污系数(原水的放射性浓度与处理后的水的放2放射性废水处理的最新研究进展
射性浓度的比值)高(101~10)、灵活性大(既可2.1膜处理法
处理高、中放废水,也可处理低放废水;可以单独
膜处理法是借助选择性透过的薄膜,以压力
使用,也可以与其他方法联合使用)以及理论与技差、温度差、电位差等为动力,对放射性液体混合
术相对成熟,安全可靠。但蒸发浓缩法也存在着物实现分离1?。膜处理技术是一项新兴的分离
些快点,例如:该法不适合处理含有挥发性核素技术,它具有物料无相变、能耗低、设备简单、操作
和易起泡沫的废水;热能消耗大,运行成本较高;方便和适应性强等特点,在放射性废水处理中有
同时在设计和运行时还要考虑腐蚀、结垢、爆炸等更为广泛的应用前景,是21世纪初最有发展前途
潜在威胁。为了提高蒸汽利用率,降低运行成本,的高技术之一。对于中、低浓度放射性废水,经2
各国在新型蒸发器的研制方面一直不遗余力,如级反渗透净化,一般都能达到排放标准,可以取代
蒸汽压缩式蒸发器、薄膜蒸发器、真空蒸发器等新电渗析-离子交换流程。目前国内外在放射性废
型蒸发器方面都取得显著效果4.0
水处理中采用的膜技术主要有微滤(MF)、超滤
1.4吸附法
(UF)、反渗透(RO)、纳滤(NF)、电渗析(ED)、膜
吸附法是用多孔性的固体吸附剂处理放射性蒸馏(MD)等方法。膜蒸馏只有每d处理几t料
废水,使其中所含的一种或数种元素吸附在吸附液的小型试验装置在考察中,还未达到工业应用
剂的表面上,从而达到去除的目的。在对放射性阶段。。今后一段时间内,处理中、低浓度放射性
废液的处理中,常用的吸附剂有活性炭、沸石、高废水可用的膜技术仍以微滤、超滤、反渗透、纳滤
岭土、膨润土、黏土等。其中沸石价格低廉,安全和电渗析为主,这几种技术所用膜的性能稳定、品
易得,与其他无机吸附剂相比,沸石具有较大的种多,且工艺成熟I?
吸附能力和较好的净化效果,如去除水中放射性2.2生物处理法
裂变产物的去污系数,高岭土为4.5~6.2,蛭石
生物处理法包括植物修复法和微生物法。植
为3.3~4.3,软锰矿为8.2,而沸石为62~68。物修复是指利用绿色植物及其根际土著微生物共
沸石的净化能力比其他无机吸附剂高达10倍,因同作用以清除环境中的污染物的一种新的原位治
而是一种很有竞争力的水处理药剂,它在水处理理技术。从现有的研究成果看,适用于植物修复技
工艺中常用作吸附剂,并兼有离子交换剂和过滤术的低放核素主要有邮Cs,Sr,H,35Pu,23Pu,
剂的作用。近年来国内外已将沸石应用于放射性2Pu,21Pu及U的放射性核素,适用的生物修复
废水处理,俄罗斯库兹涅佐夫等指出,斜发沸石对技术类型主要有人工湿地技术、根际过滤技术、植
于放射性物质3Cs的选择性比其他的碱元素和物萃取技术、植物固化技术、植物蒸发技术。试验
碱土元素阳离子高得多,一个床体积的斜发沸石结果表明,几乎水体中所有的铀都能富集于植物
可以从含24mg/LCa2-,Mg2-的5000个床体积的根部。微生物治理低放射性废水是20世纪
的水中去除99%的Cs。日本对宮城县白石产60年代开始研究的新工艺,用这种方法去除放射
的沸石凝灰岩进行了除Cs的试验,试