申請(qǐng)日2014.01.08

　　公開(公告)日2014.04.09

　　IPC分類號(hào)G21F9/06

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種放射性含鍶廢水的處理方法及裝置;使水力旋流反應(yīng)器中的放射性含鍶廢水與碳酸鈣晶種、碳酸鈉通過水力旋流攪拌進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使碳酸鍶在碳酸鈣晶種表面沉積，形成大粒徑密實(shí)的晶體顆粒物快速沉淀到水力旋流底部，以去除部分放射性鍶離子;小顆粒的碳酸鍶和晶種隨上清液進(jìn)入膜分離器，并與氯化鐵反應(yīng)，顆粒物經(jīng)中空纖維膜分離后進(jìn)一步去除放射性鍶離子，使出水的放射性大幅度降低。該方法形成的顆粒物粒徑大、結(jié)構(gòu)密實(shí)、沉降性能好，有效克服了化學(xué)沉淀法去污因數(shù)低、產(chǎn)泥量大的缺點(diǎn)，也解決了膜分離工藝中膜污染嚴(yán)重的弊端，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的放射性含鍶廢水處理方法。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種放射性含鍶廢水的處理方法，其特征是步驟如下：

　　1)投加晶種：向水力旋流反應(yīng)器一次性加入300-800mg/L提前制備的碳酸鈣晶種， 在水力旋流反應(yīng)器排空前，不再投加晶種;

　　2)水力攪拌預(yù)處理：向水力旋流反應(yīng)器投加1000g/L的碳酸鈉，使放射性廢水中的 鍶離子與碳酸鈣晶種、碳酸鈉通過水力旋流攪拌生成大粒徑密實(shí)顆粒物，沉積到水力旋流 反應(yīng)器底部;

　　3)處理的放射性廢水進(jìn)入膜分離器，同時(shí)投加以Fe3+計(jì)的鐵鹽3.0mg/L，在曝氣攪拌 作用下繼續(xù)反應(yīng)生成顆粒物，經(jīng)中空纖維膜分離后出水。

　　2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是放射性廢水中鍶離子的質(zhì)量濃度為5-10mg/L。

　　3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的放射性含鍶廢水在水力旋流反應(yīng)器中的停留 時(shí)間為45-60分鐘。

　　4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的放射性含鍶廢水在膜分離器中的停留時(shí)間為 45-60分鐘。

　　5.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1的放射性含鍶廢水的處理裝置，其特征是廢水儲(chǔ)罐(1)經(jīng)過提升泵(2) 和進(jìn)水流量計(jì)(14)連接到水力旋流反應(yīng)器(3)錐體底部的進(jìn)口，水力旋流反應(yīng)器(3) 上清液管道連接膜分離器(6)進(jìn)口;膜分離器(6)內(nèi)的中空纖維膜(7)出水管經(jīng)過出 水泵(11)和出水流量計(jì)(16)與電磁閥(13)連接;碳酸鈉儲(chǔ)藥桶(5)經(jīng)過碳酸鈉加藥 泵(4)連接到水力旋流反應(yīng)器(3)錐體底部的進(jìn)藥口，氯化鐵儲(chǔ)藥桶(10)經(jīng)過氯化鐵 加藥泵(9)連接到膜分離器(6)的進(jìn)藥口，鼓風(fēng)機(jī)(8)經(jīng)過空氣流量計(jì)(15)連接到 膜分離器底部的進(jìn)氣口;液位計(jì)(12)安裝在膜分離器(6)的上部。

　　6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征是所述的水力旋流反應(yīng)器由錐體和圓柱體組成，錐角 為38°±2°，錐體和圓柱體的體積比為1:3。

　　7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征是所述的中空纖維膜為水處理中常用的微濾膜或超濾 膜。

　　說明書

　　一種放射性含鍶廢水的處理方法及裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種放射性廢水處理技術(shù)，確切地說是從廢水中去除放射性鍶 離子。

　　背景技術(shù)

　　放射性鍶(90Sr和89Sr)是由235U和239Pu核裂變產(chǎn)生的，廣泛存在于放射 性廢水中。2011年3月日本福島核電站因地震引發(fā)放射性物質(zhì)泄漏，排出的廢 水中含有大量的放射性鍶。90Sr半衰期長(zhǎng)達(dá)28.9年，生物毒性強(qiáng)，聚集在人體骨 骼內(nèi)難以排出，因此需要將它從放射性廢水中去除，以保護(hù)環(huán)境和人體健康。

　　化學(xué)沉淀法工藝流程簡(jiǎn)單，操作方便，運(yùn)行費(fèi)用低，適用于鍶濃度為常量 或微量的放射性廢水處理;然而，化學(xué)沉淀法形成的污泥粒徑小、沉降性能較 差，因而該方法的污泥量產(chǎn)大，濃縮倍數(shù)(處理的放射性廢水總體積與殘余的放 射性污泥體積之比)僅為10-20，而且去污因數(shù)(原水放射性鍶活度濃度與出水 放射性鍶活度濃度的比值)僅為10-100，放射性廢水中的鍶離子去除率較低�；� 學(xué)沉淀-微濾(或超濾)組合工藝，雖然解決了化學(xué)沉淀法中固液分離困難的缺 點(diǎn)，使?jié)饪s倍數(shù)有了較大的提高，但其代價(jià)是造成嚴(yán)重的膜污染，而且去污因 數(shù)增加的幅度有限。

　　采用化學(xué)沉淀法或者化學(xué)沉淀-微濾(或超濾)組合工藝處理放射性鍶離子 濃度較低的廢水時(shí)，根據(jù)溶度積原理，為達(dá)到相同的放射性鍶離子去除效果，需 要顯著增大沉淀劑的投加量。針對(duì)此問題，通常向放射性廢水中投加非放射性的 鍶離子，利用放射性鍶離子和非放射性鍶離子具有相同化學(xué)性質(zhì)的特點(diǎn)，使放射 性鍶離子和非放射性鍶離子同時(shí)沉淀去除，從而減少沉淀劑的投加量。

　　與常規(guī)化學(xué)沉淀法相比，機(jī)械攪拌共沉淀法雖然提高了濃縮倍數(shù)和去污因 數(shù)，但提高的幅度并不顯著，而且增加的機(jī)械設(shè)備對(duì)輻射防護(hù)的要求提高，操 作、維護(hù)、運(yùn)行管理困難。反滲透技術(shù)除鍶運(yùn)行費(fèi)用較高;離子交換和連續(xù)電 除鹽對(duì)廢水含鹽量有嚴(yán)格的限制，且前者會(huì)產(chǎn)生大量的放射性廢樹脂，造成后 續(xù)固體廢物處理困難、費(fèi)用較高，而后者的耗電量較高。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了水力旋流攪拌和中空纖維膜分 離聯(lián)用的方法來去除廢水中的放射性鍶離子。采用水力旋流攪拌和微濾(或超濾) 聯(lián)用，費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單方便，自動(dòng)化程度高，既可以使含鍶污泥形成大粒 徑、結(jié)構(gòu)密實(shí)、沉降性能好的顆粒物，降低了后續(xù)微濾膜(或超濾膜)的污染， 又提高了鍶的去污因數(shù)和濃縮倍數(shù)，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的放射性廢水除鍶方法。

　　該方法使水力旋流反應(yīng)器中的放射性含鍶廢水與碳酸鈣晶種、碳酸鈉通過水 力旋流攪拌進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使碳酸鍶在碳酸鈣晶種表面沉積，形成大粒徑密實(shí)的 晶體顆粒物快速沉淀到水力旋流底部，以去除部分放射性鍶離子;小顆粒的碳酸 鍶和晶種隨上清液進(jìn)入膜分離器，并與氯化鐵反應(yīng)，顆粒物經(jīng)中空纖維膜分離后 進(jìn)一步去除放射性鍶離子，使出水的放射性大幅度降低。

　　本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

　　一種放射性含鍶廢水的處理方法，步驟如下：

　　1)投加晶種：向水力旋流反應(yīng)器一次性加入300-800mg/L提前制備的碳酸 鈣晶種，在水力旋流反應(yīng)器排空前，不再投加晶種;

　　2)水力攪拌預(yù)處理：向水力旋流反應(yīng)器投加1000mg/L的碳酸鈉，使放射 性廢水中的鍶離子與碳酸鈣晶種、碳酸鈉通過水力旋流攪拌生成大粒徑密實(shí)顆粒 物，沉積到水力旋流反應(yīng)器底部;

　　3)處理的放射性廢水進(jìn)入膜分離器，同時(shí)投加以Fe3+計(jì)的鐵鹽3.0mg/L， 在曝氣攪拌作用下繼續(xù)反應(yīng)生成顆粒物，經(jīng)中空纖維膜分離后出水。

　　所述放射性廢水中鍶離子的質(zhì)量濃度為5-10mg/L。

　　所述的放射性含鍶廢水在水力旋流反應(yīng)器中的停留時(shí)間為45-60分鐘。

　　所述的放射性含鍶廢水在膜分離器中的停留時(shí)間為45-60分鐘。

　　本發(fā)明的放射性含鍶廢水的處理裝置，廢水儲(chǔ)罐1經(jīng)過提升泵2和進(jìn)水流量 計(jì)14連接到水力旋流反應(yīng)器3錐體底部的進(jìn)口，水力旋流反應(yīng)器3上清液管道 連接膜分離器6進(jìn)口;膜分離器6內(nèi)的中空纖維膜7出水管經(jīng)過出水泵11和出 水流量計(jì)16與電磁閥13連接;碳酸鈉儲(chǔ)藥桶5經(jīng)過碳酸鈉加藥泵4連接到水力 旋流反應(yīng)器3錐體底部的進(jìn)藥口，氯化鐵儲(chǔ)藥桶10經(jīng)過氯化鐵加藥泵9連接到 膜分離器6的進(jìn)藥口，鼓風(fēng)機(jī)8經(jīng)過空氣流量計(jì)15連接到膜分離器底部的進(jìn)氣 口。液位計(jì)12安裝在膜分離器6的上部。

　　所述的水力旋流反應(yīng)器由錐體和圓柱體組成，錐角為38°±2°，錐體和圓柱體 的體積比為1:3。

　　所述的中空纖維膜為水處理中常用的微濾膜或超濾膜。

　　本發(fā)明的有益效果在于：通過本發(fā)明的實(shí)施，能夠顯著提高放射性鍶的去污 因數(shù)和濃縮倍數(shù)，在提高鍶去除效果的同時(shí)減少放射性廢物的產(chǎn)量，減少放射性 污染對(duì)環(huán)境和公眾的潛在危害�；�于該方法的反應(yīng)器可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成固定式 或移動(dòng)式裝置，設(shè)計(jì)規(guī)模也可以靈活選取，適用于核設(shè)施含鍶廢水處理以及突發(fā) 核污染時(shí)廢水的應(yīng)急處理，應(yīng)用前景廣闊，環(huán)境效益顯著。