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如何分离放射性污水

发布时间:2023-01-16 04:37:01

㈠ 常见的放射性废水处理方法有哪些

放射性废水的主要去除对象是具有放射性的重金属元素,与此相关的处理技术,简单地可分为化学形态改变法和化学形态不变法两类。

放射性废水处理方法:

其中化学形态改变法包括:

1、化学沉淀法;

2、气浮法;

3、生化法。


化学形态不变法包括:

1、蒸发法;

2、 离子交换法;

3、吸附法;

4、 膜法。


化学沉淀法是向废水中投放一定量的化学絮凝剂,如硫酸钾铝、硫酸钠、硫酸铁、氯化铁等,有时还需要投加助凝剂,如活性二氧化硅、黏土、聚合电解质等,使废水中的胶体物质失去稳定而凝聚何曾细小的可沉淀的颗粒,并能于水中原有的悬浮物结合为疏松绒粒。改绒粒对水中的放射性元素具有很强的吸附能力,从而净化水中的放射性物质、胶体和悬浮物。引起放射性元素与某种不溶性沉渣共沉的原因包括了共晶、吸附、胶体化、截留和直接沉淀等多种作用,因此去除效率较高。

化学沉淀法的优点是:方法简便、费用低廉、去除元素种类较广、耐水力和水质冲击负荷较强、技术和设备较成熟。缺点是:产生的污泥需进行浓缩、脱水、固化等处理,否则极易造成二次污染。化学沉淀法适用于水质比较复杂、水量变化较大的低放射性废水,也可在与其他方法联用时作为预处理方法。


蒸发浓缩法处理放射性废水:除氚、碘等极少数元素之外,废水中的大多数放射性元素都不具有挥发性,因此用蒸发浓缩法处理,能够使这些元素大都留在残余液中而得到浓缩。蒸发法的最大优点之一是去污倍数高。使用单效蒸发器处理只含有不挥发性放射性污染物的废水时,可达到大于10的4次方的去污倍数,而使用多效蒸发器和带有除污膜装置的蒸发器更可高达10的6次方到8次方的去污倍数。此外,蒸发法基本不需要使用其他物质,不会像其他方法因为污染物的转移而产生其他形式的污染物。

尽管蒸发法效率较高,但动力消耗大、费用高,此外,还存在着腐蚀、泡沫、结垢和爆炸的危险。因此,本法较适用于处理总固体浓度大、化学成分变化大、需要高的去污倍数且流量较小的废水,特别是中高放射性水平的废水。

新型高效蒸发器的研发对于蒸发法的推广利用具有重大意义,为此,许多国家进行了大量工作,如压缩蒸汽蒸发器、薄膜蒸发器、脉冲空气蒸发器等,都具有良好的节能降耗效果。另外,对废液的预处理、抗泡和结垢等问题也进行了不少研究。


离子交换法处理放射性废水的原理是,当废液通过离子交换剂时,放射性离子交换到离子交换剂上,使废液得到净化。目前,离子交换法已广发应用于核工艺生产工艺及放射性废水处理工艺。

许多放射性元素在水中呈离子状态,其中大多数是阳离子,且放射性元素在水中是微量存在的,因此很适合离子交换出来,并且在无非放射性粒子干扰的情况下,离子交换能够长时间的工作而不失效。

离子交换法的缺点是,对原水水质要求较高;对于处理含高浓度竞争离子的废水,往往需要采用二级离子交换柱,或者在离子交换柱前附加电渗析设备,以去除常量竞争离子;对钌、单价和低原子序数元素的去除比较困难;离子交换剂的再生和处置较困难。除离子交换树脂外,还有用磺化沥青做离子交换剂的,其特点是能在饱和后进行融化-凝固处理,这样有利于放射性废物的最终处置。


吸附法是用多孔性的固体吸附剂处理放射性废水,使其中所含的一种或数种元素吸附在吸附剂的表面上,从而达到去除的目的。在放射性废液的处理中,常用的吸附剂有活性炭、沸石等。

天然斜发沸石是一种多孔状结构的无机非金属矿物,主要成分为铝硅酸盐。沸石价格低廉,安全易得,处理同类型地放射性废水的费用可比蒸发法节省80%以上,因而是一种很有竞争力的水处理药剂。它在水处理工艺中常用作吸附剂,并兼有离子交换剂和过滤剂的作用。

当前,高选择性复合吸附剂的研发是吸附法运用中的热点。所谓“复合”是指离子交换复合物(氰亚铁盐、氢氧化物、磷酸盐等)在母体(多位多孔物质)上的某些方面饱和,所以新材料结合天然母体材料的优点,具有良好的机械性能、高的交换容量以及适宜的选择性。


离子浮选法属于泡沫分离技术范畴。该方法基于待分离物质通过化学的、物理的力与捕集剂结合在一起,在鼓泡塔中被吸附在气泡表面而富集,借泡沫上升带出溶液主体,达到净化溶液主体和浓缩待分离物质的目的。例子浮选法的分离作用,主要取决于其组分在气-液界面上选择性和吸附程度。所使用捕集剂的主要成分是,表面活性剂和适量的起泡剂、络合剂、掩蔽剂等。

离子浮选法具有操作简单、能耗低、效率高和适应性广等特点。它适用于处理铀同位素生产和实验研究设施退役中产生的含有各种洗涤剂和去污剂的放射性废水,尤其是含有有机物的化学清洗剂的废水,以便充分利用该废水易于起泡的特点而达到回收金属离子和处理废水的目的。


膜处理作为一门新兴学科,正处于不断推广应用的阶段。它有可能成为处理放射性废水的一种高效、经济、可靠的方法。目前所采用的膜处理技术主要有:微滤、超滤反渗透、电渗析、电化学离子交换、铁氧体吸附过滤膜分离等方法。与传统处理工艺相比,膜技术在处理低放射性废水时,具有出水水质好,浓缩倍数高,运行稳定可靠等诸多优点。

不同的膜技术由于去除机理不同,所适用的水质与现场条件也不尽相同。此外,由于对原水水质要求较高,一般需要预处理,故膜法处理法宜与其他方法联用。

如铁凝沉淀-超滤法,适用于处理含有能与碱生成金属氢氧化物的放射性离子的废水。

水溶性多聚物-膜过滤法,适用于处理含有能被水溶性聚合物选择吸附的放射性离子的废水。

化学预处理-微滤法,通过预处理可以大大提高微滤处理放射性废水的效果,且运行费用低,设备维护简单。

㈡ 放射性废物处理方法

放射性废物处理方法

放射性废物处理方法。相信大家对放射性废物并不陌生,这是对大自然有害的某种东西,国家需要妥善的处理掉这些放射性废物。接下来就由我带大家详细了解放射性废物处理方法的相关内容。

放射性废物处理方法1

介绍

为了安全和经济地进行放射性废物最终处置而预先进行的改变放射性废物的物理和化学状态的操作过程,包括收集、浓缩、固化、贮存以及废物的转运等。

放射性废物在处理过程中有时还会产生新的废物,这种新产生的废物被称为二次废物。例如处理放射性废液时,往往需要用絮凝沉淀、离子交换等方法多次处理,比活度才能达到允许排放的水平,而处理过程中产生的泥浆沉淀、废树脂等都是带有放射性的二次废物。这些废物仍需要进一步处理。

放射性废物的处理效果通常用去污系数和减容比表示。由于放射性只能靠放射性核素自身衰变而减弱,放射性废物处理的过程,实质上只是将放射性废物分成两部分的过程,一部分体积小但集中了原始废物中绝大部分放射性物质,另一部分体积大但比活度(或放射性浓度)很低。后一部分的处理目标是使放射性达到允许标准,从而在下一步可作一般废物对待,其处理效果常用去污系数衡量。去污系数也称净化系数,其定义是处理前后废物的比活度(或放射性浓度)之比。对前一部分而言,由于其处理目标是尽量减小体积,以利于最终处置,其处理效果常用减容比衡量。减容比也称减容系数,其定义是处理前后废物体积之比。减容比通常多指固体废物经压缩处理或液体废物经固化处理前后体积之比。

放射性废物的收集

应在各种放射性废物的产生场所就地分类收集,以不同的接受方式和输送设备将各种废物分门别类集中到暂时贮存设施中。分类收集是为了便于用不同的方法分别进行处理和处置。通常首先将废物按其物理状态分成液体、固体和气体废物,还可进一步按废物比活度(或放射性浓度)分成高、中、低放射性水平的废物,简称高、中、低放废物。对某些特殊放射性核素也应单独分类收集,如含氚废物、超铀废物(见超铀元素)等。对固体废物还可划分为可燃废物、不可燃废物、可压缩废物等。

放射性废物的减容

对放射性废液采用浓缩减容,有絮凝沉淀、离子交换、吸附、蒸发等方法。根据废液的比活度、化学组成、废液量和处理要求可选用一种方法或几种方法联合使用。一般情况下,蒸发法、离子交换法和絮凝沉淀法处理放射性废液的去污系数分别可达103~106、10~103和10~102。处理后原始废液中的放射性核素则浓集在小量的蒸发残渣、废树脂和沉淀泥浆内。对固体废物的减容一般采用焚烧或压缩处理。可燃废物经焚绕后减容比可达40~100;不可燃的.废物采用切割和压缩减容,减容比可达2~10。

放射性废物的固化

为了安全贮存,减少对环境的污染,须将放射性废液或其浓缩物转化为固体。放射性废物固化的基本要求是:固化体的物理化学性能稳定,有足够的机械强度,减容比大,在水中的浸出率低;操作过程简单易行,处理费用低等。针对不同类型的废物可采用不同的固化方法,其中水泥固化、沥青固化、塑料固化和玻璃固化等已实际应用。

放射性废物的贮存

未经固化处理的放射性废液和浓缩物以及尚未选定最终处置方案的固化体等放射性废物,都应在固定地点贮存在专用的容器中,贮存过程中要注意安全,不能使放射性废物泄漏。对各种比活度的废物要求使用不同的贮罐。如贮存碱性中、低放废液时一般采用碳钢贮罐;贮存酸性高放废液时须用双层不锈钢罐。对贮存比活度高、释热量大的高放废液的贮罐有特别严格的要求:材料要耐腐蚀,结构要牢固可靠,设有通风散热装置、检漏系统和料液转运装置等,并须进行监测。

放射性废物的转运

放射性废物转运的关键是废物的包装容器,事先要做好安全检验,对容器的强度、屏蔽防护、密封系统、包装的标志等都有严格的规定。要求做到安全运输,防止发生火灾、容器颠覆及包装破损而使放射性废物泄漏,污染环境。

放射性废物的分离回收

20世纪40年代末就开始了从高放废液中分离回收裂变产物核素的研究。50年代末到60年代初,一些国家建立了分离回收裂变产物核素的中间工厂。分离工艺由早期的沉淀-萃取法发展为以溶剂萃取和离子交换等法(特别是无机离子交换材料)为主的流程。溶剂萃取法和离子交换法比沉淀法具有较高的回收率和较好的分离净化效果,并且便于大规模的连续操作和远距离控制。下面是各种常见放射性废物的分离回收方法。

锶 比较成熟的、用于生产的锶分离提取工艺流程,是用有机萃取剂二(2-乙基己基)磷酸(HDEHP)在酸性条件下从高放废液中萃取,或用离子交换置换色谱法分离回收锶。

铯 早期对高放废液中的铯曾用沉淀-萃取分离工艺,但有机萃取剂的耐辐照性能不够理想。用无机离子交换材料如沸石、磷酸锆等从高放废液中分离提取铯的工艺流程,具有回收成本低、材料耐辐照性能好的优点。

钷 从高放废液中分离回收钷的工艺流程是用HDEHP萃取分离出稀土核素和超铀核素,再用离子交换置换色谱法从稀土核素中分离出钷。

贵金属 主要采用离子交换法从中性或碱性高放废液中吸附锝、铑、钯等,然后再以不同的淋洗剂分别回收它们。

超铀核素 高放废液中的镎 237可用萃取法或离子交换法分离提取。分离镅和锔等核素时,可在低酸条件下(pH为1~2)用HDEHP与稀土核素共萃取,然后再用萃取法或离子交换置换色谱法与稀土核素分离。

放射性废物处理是放射性废物管理的重要措施。选择处理方法应根据技术可行、经济合理和规范许可而定。处理过程要防止环境污染,尽量减少二次废物的产生量。此外,对放射性废物应积极开展综合利用。

放射性固体废物处理和整备

放射性固体废物种类繁多,可分为湿固体(蒸发残渣、沉淀泥浆、废树脂等)和干固体(污染劳保用品、工具、设备、废过滤器芯、活性炭等) 两大类。核电厂固体废物中40%以上是可燃或可压缩的。为了减容和适于运输、储存和最终处置,要对固体废物进行焚烧、压缩、去污、固化或固定等处理。

(1) 焚烧 焚烧是将可燃性废物氧化处理成灰烬(或残渣)。焚烧可获得很大减容和减重(10~100倍),可使废物向无机化转变;免除热分解、腐烂、发酵和着火等危险; 焚烧还可以回收钚、铀等有用物质。

焚烧可分为两大类, 即干法焚烧 (如过剩空气焚烧、控制空气焚烧、裂解、流化床、熔盐炉等)和湿法焚烧(如酸煮解、过氧化氢分解等)。对放射性废物焚烧,要求采用专门设计的焚烧炉,有足够的防护措施,炉内维持一定负压。经过焚烧,70%以上放射性物质进入炉灰中。对炉灰要进行固化处理或直接装入高度整体性容器中进行处置。

(2) 压缩 压缩是依靠机械力作用, 使废物密实化,减少废物体积。虽然压缩处理可获得的减容倍数比较低(2~10),但和焚烧处理相比,压缩处理操作简单,设备投资和运行成本低, 所以压缩处理在核电厂应用相当普遍。现在各国采用的压缩机种类很多,有的在桶内压缩,有的压扁后装桶。压力有几十吨、几百吨,也有几千吨压力的高压压缩机, 可使金属废品压缩到接近理论密度。

(3) 去污 去污是使不希望存在的放射性核素部>分或全部除去。去污可使沾污的设备或部件能被重新使用,或者当作非放射性废物处置,以减少废物体积;去污后可降低辐射水平,减少对人体的危害,使便于维修、事故处理或退役操作。核电厂去污活动包括回路的定期、不定期去污, 事故去污和退役去污等。

去污方法很多,应该根据处理对象和要求、污染水平、客观条件等选用不同的方法,常用的有:①化学法:选用酸、碱、氧化-还原剂、络合剂、表面活性剂和缓蚀剂配制成去污溶液、泡沫剂、糊膏等。去污工艺有浸泡法、循环漂洗法、喷涂法等。②机械法:包括真空吸尘、人工或机械人擦拭、喷射高压水或蒸汽、喷射磨料(例如砂、钢砂、氧化铝、氧化硼、干冰粒)、超声波去污等。③电化学法:如电解去污。此外,废金属经过熔融处理,污染核素大部分进入炉渣中,这种熔融处理后的废金属经监测合格可以再利用。

(4)固化和固定 放射性废液处理产生的泥浆、蒸发残渣和废树脂等湿固体,焚烧炉灰等干固体,都是弥散性物质,不适于安全运输、长期储存和最终处置,需要固化处理。固化产品应该是坚实的整体块。抗压、耐冲击,牢固地包容放射性核素,抗浸出,耐辐照和衰变热作用,不腐蚀包装容器,不易受细菌侵蚀作用等。已开发研究的固化方法很多。此外,沾污的废过滤器芯子,切割解体的沾污设备,装在钢桶或箱中,需要灌注水泥沙浆或熔融的沥青,填充孔隙, 进行固定处理。

放射性废物处理方法2

放射性废物处置

基本原理

放射性废物处置的基本原理是建造一种处置系统,使之能在一定的安全期内有效包容放射性废物。即使放射性废物会通过自然过程以多种扩散形式迁移并稀释,但稀释后的浓度不存在不可接受的危害。对铀矿山废石一般利用废矿井就地回填处置,对短寿命中低放废物一般采用近地表处置、岩洞处置或水力压裂和深井注入等方式,处置系统的有效期为300~500年;对高放废物、d废物、乏燃料和长寿命中低放废物,提出了宇宙处置、深海处置、海床处置、冰盖处置、岩石熔化处置等方式,但公认的有效可行的方式是深地质处置,其处置系统的有效期应达到1万~10万年。

其他定义

废物处置是指把废物安放进经过批准的设施中,采用工程屏蔽和天然屏蔽相结合的多重屏蔽体系,为被处置的废物提供安全隔离,确保:

(1)包容的短寿命放射性核素衰减到无害化水平;

(2)包容的长寿命放射性核素和其他有毒物质的释放量极低,进入环境的浓度处于可接受的水平。

广义来说,处置也包括经批准的将气载或液体流出物直接排入环境,如经过处理合格的废水排入水体,经过处理合格废气排入大气。

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