放射性废水（精选4篇）
放射性废水 篇1
摘要：随着工业现代化的大力发展以及核能的利用, 产生的普通工业废水与放射性废水越来越多。对废水处理方法的研究也逐步深入, 发展形成了众多处理方法。本文阐述普通工业废水与放射性废水的特点、处理方法, 并对两种废水的处理方法的异同点进行简要分析。
关键词：普通工业废水,放射性废水,处理方法
0 引言
随着工业的不断发展, 所产生的大量工业废水, 就导致世界各地水体均遭受不同程度的污染, 而发展就需要我们形成各种工业废水处理方法。能源需求亦不断增长, 传统煤炭资源日益减少, 核能利用将在今后的能源结构中占有越来越大的比重。大量开工建造的核电机组将产生一定量的放射性废水。而放射性废水进入环境后将引发周边水体及土壤污染, 这些污染可能随着食物链等方式进入人体, 对人体造成危害, 也会对人类生存环境产生危害。放射性废水中的放射性核素一般通过自然衰变来降低其放射性, 所以放射性废水的处理工艺与普通工业废水的处理并不完全相同。
本文旨在对普通工业废水的处理与放射性废水处理技术进行初步比较讨论。
1 废水特点
1.1 普通工业废水特点
普通工业废水量大、污染物成分复杂, 不同行业产生的废水所含污染物成分区别较大, 有的废水温度高, 容易造成环境的热污染;有些具有明显的酸碱度;有些含有易燃、易爆、有毒物质。针对工业废水中所含的不同成分, 选择不同的处理工艺, 往往需要物理、化学、生物代谢等多种不同工艺组合处理。
1.2 放射性废水特点
具有放射性的重金属元素是放射性废水处理的主要去除对象, 而放射性核素只能通过自然衰变来降低其放射性, 所有的水处理方法都不能改变其固有的放射性衰变特性。在进行放射性废水处理的时候, 我们只有通过各种方法将放射性核素浓缩到较小体积的废物内, 降低处理后可排放废水的放射性核素浓度。
2 普通工业废水处理方法
为了使工业废水得到净化, 一般将废水中所含的污染物分离出来, 或将其转化为无害、稳定的物质。我们按照处理原则, 将工业废水处理方法中物理化学法分为吸附法、离子交换法、膜分离法、汽提法、吹脱法、萃取法、蒸发法、结晶法等。离子交换法在普通工业废水处理中, 主要用以回收贵重金属离子。膜分离技术在70年代后大规模应用到各个工业领域及科研中, 发展非常迅速。蒸发法处理多用于酸、碱废液的回收。自然界存在种类繁多的具有氧化分解有机物能力的微生物, 这些微生物具有数量巨大、分布范围广、繁殖力强等特点, 被广泛应用于制革造纸、炼油化工、印染纺织、食品制药等行业的废水处理中[1]。
3 放射性废水的处理方法
放射性核素使用任何水处理方法都改变不了其固定的放射性衰变特性, 其处理一般都是遵循以下两个基本原则[2]: (1) 将放射性废水排入水体, 通过稀释和扩散达到无害水平。主要适用于极低水平的放射性废水的处理。 (2) 将放射性废水浓缩后, 将其浓缩产物与人类的生活环境长期隔离, 任其自然衰减。对高、中、低水平放射性废水均适用。目前国内外普遍做法是对放射性废水进行浓缩处理后贮存或固化处理。
3.1 蒸发法
蒸发浓缩法具有较高的浓缩倍数和去污因子, 可用于处理高、中、低放废水。尉凤珍[3]等利用真空蒸发浓缩装置处理中低水平核放射废水, 对总α和总β的去污因子能达到104量级, 出水满足国内放射性废水排放标准。
3.2 化学沉淀法
化学沉淀法主要通过投加合适的絮凝剂, 然后与废水中的微量放射性核素发生沉淀后, 将放射性核素转移并浓缩到体积量小的沉淀底泥中。在进行化学沉淀法时主要投加铝盐、铁盐、磷酸盐、苏打、石灰等, 同时可投加助凝剂, 如粘土、活性二氧化硅等加快凝结过程[4]。罗明标等[5]的试验结果显示氢氧化镁处理剂具有良好的除铀效果, 特别适合酸溶浸铀后的地下低放射性含铀废水的处理。
3.3 离子交换法
目前离子交换主要处理低放废水, 包括有机离子和无机离子两种交换体系。此法特点是操作方便、设备简单、去除效率高且减容比高[6], 适用于含盐量低、悬浮物含量少的水体。国内外[7,8,9]研究都表明离子交换剂对Cs的有很高的吸附容量。
3.4 膜分离技术
膜处理方法是处理放射性废水相对经济、高效、可靠的方法, 此法具有出水水质好、物料无相变、低能耗、操作方便和适应性强等特点等特点[10], 膜技术的研究比较广泛。美国、加拿大许多核电站采用反渗透和超滤工艺处理放射性废水[11]。
3.5 生物处理法
生物处理法包括植物修复法、微生物法。微生物治理低放射性废水是20世纪60年代开始研究的新工艺, 国内外都有人开展研究微生物富集铀的工作[12,13,14]。美国研究人员[15]发现一种名为Geobacter sulfur reducens的细菌能够去除地下水中溶解的铀, Geobacter能够还原金属离子, 从而降低金属在水中的溶解度, 使金属以固体形式沉淀下来, 因此, 这种细菌有可能被用于放射性金属的生物处理。生物法处理流程复杂, 处理周期长, 运行管理难度大, 国内核电厂还未采用生物法处理放射性废水。
4 放射性废水和普通工业废水处理方法比较
工业废水中污染物成分复杂多样, 我们采用单一的处理方法很难达到完全净化的效果, 因此需要我们寻找适合的工艺进行处理。其中废水处理工艺的组成需要遵循先易后难的原则, 先除去大块垃圾和漂浮物质, 然后依次去除悬浮固体、胶体物质及溶解性物质[16]。
放射性废水与普通工业废水处理的一个根本区别是:能够用物理、化学或者生物方法将普通工业废水的一些有毒物分解破坏, 转化为无毒物质, 例如六价铬、氰、有机磷等;而用这些方法无法破坏放射性核素, 不能改变其衰变辐射的固有特性, 只能靠其自然衰变来降低直至消失其放射性。
物理、化学或物理化学方法一般是普通工业废水处理中的预处理或深度处理方法, 主要处理方法采用生物处理法。而物理化学法是目前放射性废水处理的主要方法。有些处理方法只适用于处理普通工业废水, 而较难应用于处理放射性废水。针对可以同时应用于这两种废水的处理方法的比较见表1。
5 结论
伴随着水处理技术的研究和发展, 许多新材料、新技术、新方法应用到实际工程中, 使得放射性废水作为一种特殊的工业废水, 其处理技术也越来越成熟, 越来越完善。一些原先只应用在普通工业废水中的处理方法也能运用到放射性废水处理中, 使未来核能的利用更安全、更可靠。
放射性废水沸石处理技术研究进展 篇2
1 沸石结构特征
沸石是一种含有水架状结构的铝硅酸盐矿物, 最早由瑞典的矿物学家克朗斯提 (Cronstedt) 发现。沸石又名分子筛, 是沸石族矿物的总称。沸石在自然界中已经发现有30余种, 主要用于放射性废水处理工艺的沸石有天然斜发沸石、4A沸石等。沸石结构中形成了很多的空穴和孔道, 当处理废水时, 直径比孔道小的分子能进入空穴中被沸石吸附, 而孔径大的分子则不能进入空穴, 不被吸附, 因而沸石起着分子筛的作用。沸石在废水处理中还具有优越的吸附性能、离子交换性能、催化和稳定性能[3]。在放射性废水处理中, 利用沸石单元进行放射性废水处理, 与蒸发法相比, 处理相同类型的低放射性废水时, 节省的费用高于80%[4]。
沸石空间最基本的结构单位是硅氧 (Si O4) 四面体和铝氧 (Al O4) 四面体, 其中1个氧原子的价电子没有得到中和, 使得整个铝氧四面体带一个负电荷, 为保持电中性, 铝氧四面体附近必须有一个带正电荷的金属阳离子 (M+) 来抵消它所带的负电荷 (通常是碱金属或碱土金属离子) 。但沸石中的Na+、K+等金属阳离子与硅铝氧骨干结合得相当弱, 进入沸石表面的阳离子如Cs+、Sr+等则与沸石晶格中的阳离子中Na+、K+等进行交换。交换后沸石结构还可以通过化学或者物理方法再生[5]。
2 沸石处理放射性废水的实验室规模研究进展
沸石在放射性废水的处理应用方面, 国内外进行了广泛的研究。刘爱平等[4]研究了斜发沸石处理含铯模拟放射性废水的处理。斜发沸石对Cs+的吸附在16 h时达到平衡, 其饱和吸附量为196.99 mg/g, 等温吸附模式为Langmuir模式。
李永清等[6]通过沸石吸附处理低放射性废水试验研究发现, 沸石对废水中的碘有较强的吸附能力, 且在酸性条件下有利于沸石对碘的吸附。沸石在再生液为0.5 mol/L的盐酸, 再生时间为24 h时, 再生效果最佳。
Merceille A等[7]通过对沸石等材料的制备、表征, 并对其吸附性能进行了比较。研究表明沸石A (Na Al Si O4·y H2O) 由于有较大的吸附容量和对锶的选择性吸附, 因此是一种良好的锶吸附材料。Ca2+、Mg2+是Sr2+的主要竞争离子。沸石的吸附性能受溶液中Na+浓度的影响较大。
Mustafa, Y.A.等[8]研究了利用伊拉克高岭土制备的NaA沸石对放射性废水中的60Co的吸附。研究结果表明吸附约60 min后沸石对废水中的60Co达到吸附平衡。吸附效率随着60Co浓度的初始浓度的增大而增大, 柱实验中, 沸石床高和流速对60Co吸附效率均有较大影响。
Borai, E.H.等[9]利用天然沸石去除低放废水中的铯离子, 采用了四各种沸石矿物包括天然斜发沸石、天然菱沸石、石天然丝光沸石和合成丝光沸石进行了实验研究, 天然菱沸石对Cs离子有较高的分配系数和较大的吸附容量。Abusafa等[10]研究了斜发沸石对水溶液中的137Cs的去除, 并根究实验结果研究了其吸附动力学。
李虎杰等[11]对新疆乌鲁木齐浅水河地区沸石的物化性质和工程特性, 包括阳离子交换容量、孔结构、粒度组成、击实密度、渗透系数等进行了研究。活化沸石的阳离子交换容量达到97.7 meq/100 g, 在中性条件下最高达195.4 meq/100 g, 经过钠改性和铵改性处理后的沸石, 对Cs+的吸附量有不同程度的提高, 最高达234.5×10-3;但对Sr2+的吸附效果影响不大。
沸石对放射性废水中的Cs+、Sr2+、Co2+、I-等均有较好的吸附性能和较大的吸附容量, 且其二次废物容易处理, 能工业化应用于放射性废水的处理工艺中。
3 废水处理放射性废水的工程应用进展
Osmanlioglu, A.E.等[12]通过利用天然沸石对土耳其的放射性废液进行吸附, 化学沉淀和吸附的组合工艺可以用于放射性废液的净化处理。研究表明Gordes地区天然斜发沸石是最适合的放射性核素的吸附剂, 沸石作为化学沉淀的添加剂使用, 能选择性吸附137Cs和110mAg, 也能去除60Co和90Sr。在30℃时, 采用粒径为0.5 mm的斜发沸石, 去污系数 (DF值) 能达到430。实验流程见图1所示。利用沸石作为吸附剂的组合工艺比其他化学沉淀剂的成本降低很多。
李全伟[13]通过工程试验优化了设备、流程和工艺条件, 验证了沸石净化弱放射性废水的技术应用于生产实践的可行性。其工艺流程见图2所示。
通过研究表明, 沸石对放射性物质有良好的净化效果。沸石对总β放射性的DF值在4~13之间, 平均净化系数DF=6.3。沸石及沸石净化系统对弱放废水中的长命核素90Sr、137Cs、95Zr、95Nb、106Ru和总稀土有较好的净化效果, 尤其对常见核素137Cs吸附能力强, 净化系数较高。沸石净化系统特别适合于与低放废水 (370 Bq/L<Av<370 000 Bq/L) 蒸发系统配套, 净化尚不能达标排放的二次蒸汽冷凝液, 处理能力满足生产需要。
沸石处理放射性废水时, 通常作为整个处理工艺中的一个单元, 与其他方法如离子交换、化学沉淀、过滤等处理单元联用, 共同去除放射性废水中的放射性核素, 以达到净化、处理放射性废水的目的。
4 结论
沸石在放射性废水处理中, 由于廉价易得, 离子交换容量大, 具有一定的选择性、热稳定性和抗辐照性, 产生的二次废物易处理等优点, 在放射性废水处理中越来越收到了重视。沸石吸附放射性废水后, 可采用烘干水分后水泥固定等方法进行处理, 为其工业应用提供了可能。
沸石应用于放射性废水处理的工程应用, 还需进行以下方面的研究:
(1) 沸石的改性技术研究。由于天然沸石的吸附能力有限, 需要对沸石材料本身进行改性研究, 以提高沸石的吸附容量和吸附选择性;
(2) 加大人工合成沸石材料的吸附性能研究;
(3) 吸收放射性核素后的沸石处理技术研究;
(4) 沸石材料与其他工艺联合处理放射性废水的组合工艺研究。
摘要：沸石凭借其自身的物理化学性质, 在放射性废水的处理中展示出较好的性能, 引起了越来越多的关注。国内外对沸石在放射性废水处理中的应用进行了广泛的研究, 研究表明沸石对137Cs、90Sr、60Co等核素有较高的吸附性能。本文介绍了沸石本身的特性, 以及实验室规模和工业规模的沸石处理技术进展, 以期为我国放射性废水的处理技术发展提供借鉴和参考。
放射性废水 篇3
1.1 化学沉淀法
利用沉淀剂以及放射性废水中的某些微量放射性核素而产生沉淀反应是化学沉淀法的基本作用原理。对于某些满意去除的放射性核素也有对应的特殊的化学沉淀剂来处理。化学沉淀法的主要应用对象为含盐量较高、对净化的要求不是很高并且体积较大的低放射性废水。工艺简单方便并且费用相对较低, 这就形成了化学沉淀法的优势所在。
1.2 离子交换法
树脂在与放射性废水接触时, 其中的交换离子会自觉与废水中的某些放射性离子交换, 这就构成了离子分离法的原理, 在这种方式下, 废水中的放射性核素能够得到有效的去除, 这就达到了净化废水的目的。离子交换法适用于溶解性的无极污染物, 常用于悬浮物较少、含盐量低的中低型放射性废水。采用离子交换法放射性核素的去除率较高, 净化效果较好但是使用的成本较高[1]所以推广实施起来也较为困难, 没有得到大规模的工业化应用。
1.3 蒸发浓缩法
废水中的部分放射性核素在加热过程中会自动被汽化而蒸发, 蒸发浓缩法就利用了这一原理, 对加热后的放射性废水进行冷凝, 得到含放射性核素较少的废液, 从而实现净化的目的。蒸发浓缩法既可用于中高级的放射性废水, 也可以用于低级放射性废水, 拥有较高的灵活性, 并且净化程度高, 同时也比较安全。但是它的运行成本也比较好, 对热能的需求量大, 一般工业化生产中不容易满足它的运行需要。
2 膜处理的概念
2.1 原理
膜处理技术主要是膜分离的原理, 利用半透明膜作为分离的间隔, 因为物质的物理化学性质不同, 当在膜的两侧加以一定的作用力时, 物质会产生分离, 从而就将放射性废水中的核素等分离出来, 实现对废水的净化处理。
2.2 分类
由于膜的孔径和作用力的大小以及具体用途的差异可分为微滤、超滤、纳滤和反渗透工艺等几项不同的处理工艺。
3 目前主要应用的膜处理技术
3.1 微滤
在放射性废水的预处理阶段, 微滤处理的方法应用得比较普遍。微滤膜的孔径大概在0.1~10μm, 范围较大, 不能很好的净化出放射性核素, 所以主要被用来去除放射性废水中的悬浮物。或者是和吸附等处理工艺联合起来使用。随着微滤处理技术使用的深入, 人们逐渐发现产水通量会随着跨膜压差的增加而增加, 通量几乎不受废水流速的影响。并且在净化的过程中, 悬浮物会造成微滤膜的膜孔堵塞, 从而造成膜通量的降低, 一般的清洗很难完全恢复通量[2]。
3.2 超滤
超滤膜的孔径范围大致在10~100nm, 它与微滤相似也是需要压力作为驱动力的膜处理技术。在放射性废水的处理中, 超滤可以和其他的处理工艺混合配合使用, 也可以独立的使用进行净化处理。但是由于超滤膜的孔径范围较大, 一般处理效果不是很理想, 所以在应用过程中多和其他技术搭配使用来达到更好的净化效果。超滤处理工艺在应用中有两种选择, 一是将废水中的放射性核素经过吸附, 絮凝后再进行超滤处理, 还有一种则是与反渗透等处理工艺配合, 将超滤作为放射性废水的预处理手段, 可以达到更好的效果。在使用超滤处理的过程中, 常常由于加入的高分子聚合物导致超滤膜污染, 增加了清洁的难度, 同时对于不同的放射性核素需要加入相对应的不同的絮凝剂, 这也给就给现实的应用过程造成了不便。
3.3 纳滤
近年来纳滤处理工艺的发展较快, 纳滤膜是一种压力驱动膜, 存在于反渗透和超滤膜之间。纳米级微孔的分子筛选效应对于中性物质并且不带电荷的处理相当有用, 因此纳滤处理工艺主要应用的就是这一效应。而离子与膜之间的静电作用则能够帮助纳滤处理工艺顺利截留盐离子。在实际情况中, 面对含有不同价态的离子的多元体系, 离子穿透膜的穿透比例也不尽相同, 这很大程度上是因为膜对不同的离子的截流率是不同的, 并且盐离子的电荷程度也都各不相同, 再加上膜对各种离子的选择各不相同。纳滤处理技术的出现填补了反渗透和超滤之间的空白, 同时纳滤也在放射性废水的处理和应用方面取得了较大的进展。
3.4 膜蒸馏技术
水蒸气在自然原理下总是从热的一方流向冷的一方, 当憎水多孔膜两侧含水液体产生温度差时, 就出现了膜蒸馏的反应过程, 这就造就了膜蒸馏的驱动力。在这一过程中, 憎水多孔膜的一侧装有放射性废水, 当水变成水蒸气透过多孔膜传递到另一侧纯净的水中并冷却成水后, 就实现了对放射性废水的净化处理。膜蒸馏的处理过程也可以回收利用化工系统的废热, 因为膜蒸馏在低于放射性废水沸点的状况下也可以利用憎水多孔膜实现蒸发分离的过程。膜蒸馏可以有效的避免由于膜污染导致的膜的持续使用, 并且由于膜蒸馏技术不需要较大的驱动力来操作, 膜蒸馏技术的净化效果较好, 方便使用与大范围的工业化推广使用。
3.5 反渗透
因为渗透现象和水扩散的现象是相反的, 所以反渗透就是当对高浓度的溶液施加压力, 使溶液通过半透膜向另一侧较为稀释的溶液一侧渗透的过程。反渗透的分离原理利用了溶解扩散理论, 因为水会被优先吸附在膜的表面, 再加以一定的驱动压力, 吸附于膜上的水通过了膜, 而其他的溶质被截留下来, 就实现了对溶液的脱盐过程, 应用于放射性废水的处理中也是相同的道理[3]。虽然反渗透在膜处理工艺中占有一定的地位, 但是在实际应用中发现, 反渗透处理净化技术还不是很完善, 需要搭配废水预处理技术。因为在预处理过程中, 可以去掉大部分的放射性核素, 这不仅可以在很大程度上避免反渗透膜带来的重大污染, 也可以达到较好的处理效果增强膜的持续性使用。
4 放射性废水处理的发展建议
4.1 优化处理工艺, 降低运行成本
不论是传统的还是新兴的放射性废水处理工艺, 在实际的应用过程中, 不仅需要娴熟的操作工艺, 处理方法的总体运行成本更是一个重要指标。所以在当下的发展中, 应在不断降低成本的前提下, 优化传统的废水处理工艺, 简化工作流程, 尽可能的做到方便快捷, 同时也要提高对放射性废水的净化效果, 对新兴的膜处理技术应加大研究力度, 让膜处理技术更大程度的应用到废水处理中。
4.2 深化研究膜处理工艺, 加强市场推广使用
虽然目前膜处理的工艺在实验室已经取得较大的成就, 国外某些区域也已经开始尝试使用膜技术处理放射性废水, 但在市场上的应用程度仍然较小, 要想实现大规模的工业化应用, 不仅需要加紧对膜处理技术的研究, 更需要强力的市场推广与经济支持, 保证膜处理技术的长期运行。
4.3 多种工艺联合使用, 达到最佳的净化效果
许多的处理工艺因为其自身的原理, 都有各自的优势和不足, 有各自适合应用的范围和净化特点, 所以如果可以将多种废水处理工艺联合起来使用, 不仅可以在某些方面降低运行的成本, 更可以发挥不同工艺的优势达到最佳的处理效果。
4.4 不断创新发展, 研究新的处理方法
在不断的优化已经使用的技术的同时, 还应该不断去创新, 研究出更先进、更完善的放射性废水处理工艺。在发展中不断提升净化效果和降低成本, 促进资源的合理利用。
参考文献
[1]方祥洪, 马若霞, 任力, 华伟, 杨彬.膜技术在放射性废水处理中的应用研究[J].广州化工, 2014, 20:17-18+47.
[2]张振涛, 张生栋.放射性废水怎么处理?[J].中国核工业, 2011, 04:26-27.
放射性废水 篇4
随着我国核能事业快速发展, 国内核燃料元件厂生产能力也逐年提高, 并在生产过程中产生大量低放射性废水。现阶段燃料元件厂废水处理工艺仅能将水中铀离子处理到0.05mg/L, 且缺乏对水中大量酸、碱、重金属离子等有毒有害物质的必要处理手段, 排放后对环境及公众安全造成长期而严重的危害。为满足国家环保要求, 亟需解决核工业低放废水的有效处置和合理减排问题。由于目前国内尚无成熟的工程案例以供借鉴, 本文选取国外较为先进的蒸发处理工艺和国内正在研发的高压反渗透处理工艺, 从其原理、性能、能耗、生产规模等方面出发加以比较, 探讨其在我国核工业生产中的适用性。
1 技术原理
1.1 蒸发处理工艺原理
蒸发处理工艺利用外加热能将低放射性废水加热气化, 对蒸汽进行清洗去污后导出系统, 作为蒸汽冷凝水回收或排放。蒸汽进入去污装置后首先通过旋风分离器去除较大的悬浮液滴, 然后通过多级淋洗去除蒸汽中的气溶胶微粒, 最后通过液封和鼓泡方式分离蒸汽中夹带的可溶性放射性气体, 完成低放射性废水的最终处理。
1.2 高压反渗透处理工艺原理
高压反渗透处理工艺利用外部压力克服原水渗透压, 使渗透过程逆向进行, 将低放射性废水通过反渗透膜进行分离, 其中水分子透过反渗透膜后被收集成为清相水, 包含放射性核素在内的多种盐分留在废水中成为浓缩液。
2 工程规模及相关参数
2.1 工程规模及配套设施
蒸发工艺处理设备需要设计独立的设备操作间, 并配套设计送、排风系统。其中处理量0.5m3/h的典型厂房面积要求为15m×10m, 最低高度需达到6.5m, 建议总净高度为10m。
高压反渗透工艺处理设备占地面积很小, 处理量0.5m3/h的设备尺寸仅为2100 mm×1500 mm×1877 mm, 且无需其他辅助系统支持。
2.2 工艺及工程设计要求
根据目前所掌握的技术资料, 蒸发处理工艺对操作环境温、湿度具有较高要求, 但尚未获得准确的数据范围。在我国北方环境随季节变化较大的地区, 对于维持设备稳定运行所需的室内环境设计存在不小的挑战。此外, 系统运行过程中允许温度和压力的波动范围较小, 对工艺系统的设计精度及自控仪表的灵敏度要求较高。
高压反渗透处理工艺对操作环境要求较宽泛, 在原水p H=2~11, 供电系统波动<5%, 接地电组≤4Ω, 空气最大相对湿度≤85%条件下即可正常工作。其中, 设备的适宜运行温度为23℃~30℃, 但是当环境温度低至10℃左右时仍能保持较好的水质处理效果[1]。
2.3 设备的经济性及可操作性
目前, 蒸发处理工艺在我国尚未开展工艺设计, 相关科研院所也缺乏相应的技术储备, 设备需要进口或通过国内代理商进行采购, 定价权掌握在外企手中, 工艺设备全套报价约为2000万欧元。相较而言, 高压反渗透处理工艺已经处于工程验证阶段, 样机造价约为96万元人民币, 产品价格相差悬殊。
蒸发处理工艺设备运行过程中耗能组件包括热交换器中的2套9k W加热器和1台37k W热泵, 其中2×9k W加热器在设备启动阶段提供系统升温所需的热能, 当系统进入正常运行阶段后可关闭加热器, 仅靠热泵维持系统运转。高压反渗透处理工艺设备耗能组件包括1台输料泵和1台高压泵, 总功率15k W。
蒸发处理工艺设备和高压反渗透处理设备均采用集成PLC控制, 运行过程中无需操作人员干预, 仅装卸料液和日常维护阶段需要人工操作。一般1~2人即可完成所有工作。
2.4 设备性能及生产能力
上述两种工艺方法均针对低放射性废水的处理, 其中蒸发处理工艺蒸残液浓度一般设定为33% (理论范围值30%~35%) , 处理后蒸汽冷凝水的放射性活度浓度低于106Bq/m3, 蒸残液的放射性活度浓度约为1012Bq/m3, 核素及可溶性离子去除率推测可达到99.5%以上。蒸发设备的处理能力可调节范围小, 适用于废水处理量变化不大的工程方案, 如需扩大生产只能增加设备台套数。
高压反渗透装置浓缩液浓度一般可达到20%~25%, 正常生产条件下系统脱盐率≥96%, 其中铀离子去除率99%~99.9%。设计水回收率50%~80%、处理能力 (1.0~1.5) m3/h, 可通过PLC连续调节, 操作压力随操作参数自动调节。根据现场试验经验, 当环境温度较低或原水浓度较高时, 系统脱盐率会降至92%~93%, 但不影响回用于水喷射吸收及酸雾净化塔等设备。
3 分析及结论
根据对蒸发处理工艺及高压反渗透处理工艺各项性能参数的对比分析, 蒸发处理工艺具有较高的放射性核素及离子去除率, 同时具有较高的水回收率, 在回收利用水资源及低放射性废物减容方面具有较大优势, 但其设备采购费用昂贵, 运行环境要求严苛, 在当前阶段不利于大规模工业化应用。如果能够引进吸收该项技术并进行自主化设计制造, 同时解决工艺及自动化设计方面的瓶颈, 将成为未来低放射性废水处理工艺的首选方案。
高压反渗透工艺在处理效果上不及蒸发处理工艺, 但是仍具有较好的水处理能力, 在废水回收利用和低放废物减容方面具有良好的经济效益和社会效益, 同时其采购价格较低, 环境适应性较好, 可以满足大部分核工业系统运行需要, 在当前阶段仍可作为低放射性废水处理的最优化方案。
摘要：本文对低放射性废水蒸发和高压反渗透处理工艺进行论述, 分析其运行特性及工程适用性, 尝试找出适用于我国核工业低放射性废水处理的方法。
关键词：低放废水处理,蒸发处理,反渗透处理
参考文献