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核廢水處理技術(shù)總結(jié)
2021年4月13日上午,日本政府召開內(nèi)閣會議,正式?jīng)Q定將東京電力公司福島第一核電站儲存的核廢水排入海中。
據(jù)分析,首先,日本太平洋沿岸的海域受到影響,特別是福島縣周邊的局部水域,之后污水會污染我國的東海。
德國海洋科洋科研機(jī)構(gòu)的計算結(jié)果表明,從排放之日起,放射性物質(zhì)將在57天內(nèi)擴(kuò)散到太平洋的大部分地區(qū),3年后美國和加拿大將受到核污染的影響。
核廢水處理技術(shù)總結(jié)。
一、化學(xué)沉淀法
化學(xué)沉淀法是將沉淀劑與廢水中的微量放射性核素共同沉淀的方法。廢水中放射性核素的氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽等化合物大多是不溶性的,可以在處理過程中去除;瘜W(xué)處理的目的是將廢水中的放射性核素轉(zhuǎn)移到小體積的污泥中,使沉積的廢水中的剩馀放射性少,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

該方法具有成本低、對數(shù)放射性核素去除效果好、能處理非放射性成分及其濃度及流化率較高的廢水等優(yōu)點,所用處理設(shè)施及技術(shù)經(jīng)驗較為成熟。
目前,鐵鹽、鋁鹽、磷酸鹽、蘇打等沉淀劑是最常用的。為了促進(jìn)凝結(jié)過程,應(yīng)添加粘土、活性二氧化硅、聚合物電解質(zhì)等凝聚力難以去除的放射性核素,應(yīng)使用特殊的化學(xué)沉淀劑,如δ,可用亞鐵氰化鐵、亞鐵氰化銅共沉淀去除。有些人用不溶性淀粉黃原酸酯處理含金屬的放射性廢水,處理效果好,適用性廣,放射性去除率>90%,是一種性能優(yōu)異的離子交換絮凝劑。
二、離子交換法
很多放射性核素在水中處于離子狀態(tài),尤其是經(jīng)過化學(xué)沉淀處理的放射性廢水,由于去除了懸浮的和銥的放射性核素,其余的幾乎都是離子狀態(tài)的核素,其中大部分都是陽離子。而且放射性核素在水中是微量存在的,因此非常適合離子交換處理,而且在沒有非放射性離子干擾的情況下,離子交換可以長期有效地工作。多數(shù)陽離子交換樹脂具有較高的去除能力和較大的交換能力;酚醛能力;酚醛型陽樹脂可以有效地去除放射性鍶,大孔型陽樹脂不僅可以去除放射性陽離子,而且可以通過吸附去除以膠體形式存在的鋯、鈮、鈷和絡(luò)合物形式存在的交換能力。但這種方法有一個致命的弱點,當(dāng)廢液中放射性核素或非放射性離子含量較高時,樹脂床很快就會穿透失效,而一般處理放射性廢水的樹脂一旦失效,就不能立即更換。
離子交換法采用離子交換樹脂,適用于低鹽廢液。鹽含量高時,用離子交換樹脂處理的成本高于選擇性工藝。這主要是因為低選擇性樹脂與放射性核素密切相關(guān)。在放射性廢水凈化中,電滲析可以提高離子交換工藝的利用效率。

三、吸附法
吸附法是利用多孔固體物質(zhì)吸附去除水中重金屬離子的有效方法。吸附法的關(guān)鍵技術(shù)是吸附劑的選擇。常用的吸附劑有活性炭、沸石、高嶺土、膨潤土、粘土等。其中沸石價格低廉,安全易得,與其他無機(jī)吸附劑相比,沸石具有較大的吸附能力和較好的凈化效果。沸石的凈化能力比其他無機(jī)吸附劑高10倍,是一種極具競爭力的水處理劑,常用于水處理工藝中的吸附劑,兼有離子交換劑和過濾劑。
活性炭吸附能力強(qiáng),去除率高,但活性炭再生效率低,處理水質(zhì)難以達(dá)到再利用要求,價格高,應(yīng)用有限。近年來,開發(fā)了具有吸附能力的多種吸附劑材料。有關(guān)研究表明,殼聚糖及其衍生物是重金屬離子的良好吸附劑,殼聚糖樹脂交聯(lián)后可多次重復(fù)使用,吸附容量未明顯降低。用改性海泡石處理重金屬廢水對Co、Ag有良好的吸附能力,處理后廢水中的重金屬含量明顯低于污水的綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。
四、蒸發(fā)濃縮
蒸發(fā)濃縮法濃縮因子和凈化系數(shù)高,多用于處理中高水平放射性廢水。蒸發(fā)法的工作原理是將放射性廢水送入蒸發(fā)裝置,同時導(dǎo)入加熱蒸汽將水蒸發(fā)成水蒸氣,而放射性核素留在水中。蒸發(fā)過程中形成的冷凝水排放或回用,濃縮液進(jìn)一步固化。蒸發(fā)濃縮法不適合處理含有揮發(fā)性核素和泡沫的廢水;熱能消耗大,運行成本高;同時,在設(shè)計和運行過程中,還應(yīng)考慮腐蝕、結(jié)垢、爆炸等潛在威脅。為了提高蒸汽利用率和降低運行成本,國家在開發(fā)新型蒸發(fā)器方面一直不遺余力,如蒸汽壓縮蒸發(fā)器、薄膜蒸發(fā)器、真空蒸發(fā)器等新型蒸發(fā)器。
五、膜分離技術(shù)
膜法是處理放射性廢水的較為高效、經(jīng)濟(jì)、可靠的方法。膜法分離技術(shù)以其出水水質(zhì)好、物料不變、能耗低等特點,得到了積極的研究。
國外采用的膜技術(shù)主要有微濾、超濾、納濾、水溶性聚合物膜過濾、反滲透(RO)、電滲析、膜蒸餾、電化學(xué)離子交換、液膜、鐵氧體吸附過濾膜分離、陰離子交換紙膜等。

六、生物處理方法
生物學(xué)處理方法包括植物修復(fù)和微生物修復(fù)。植物學(xué)修復(fù)是指利用綠色植物及其根際土著微生物的共同作用,對環(huán)境污染物進(jìn)行新的原位治理。
根據(jù)現(xiàn)有的研究成果,適用的生物修復(fù)技術(shù)主要有人工濕地、根際過濾、植物提取、植物固化和植物蒸發(fā)。實驗結(jié)果表明,幾乎所有的鈾都可以在水中豐富到植物的根部。
微生物處理低放射性廢水是20世紀(jì)60年代開始研究的新技術(shù),用這種方法去除放射性廢水中鈾的國內(nèi)外有一定的研究,但目前多處于試驗研究階段。
伴隨著生物技術(shù)的發(fā)展和對微生物與金屬相互作用機(jī)制的深入研究,人們逐漸認(rèn)識到,利用微生物治理放射性廢水污染是一種極具應(yīng)用前景的方法。利用微生物菌體作為生物處理劑,吸附鈾等放射性核素,如富集回收在水溶液中,效率高,成本低,能耗低,無二次污染物,可實現(xiàn)放射性廢物的減量化目標(biāo),為其再生或地質(zhì)處理創(chuàng)造有利條件。
七、磁-分子法
美國電力研究所(EPRI)開發(fā)了一種Mag-Mole-cule法,用于減少鍶、鍶和鈷等放射性廢物的產(chǎn)生。該方法基于一種叫做鐵蛋白的蛋白質(zhì)。改性后,磁分子選擇性地與污染物結(jié)合,然后用磁鐵從溶液中去除,然后通過反沖洗磁性濾床回收結(jié)合的金屬。鐵蛋白是一種保守性高的多功能多亞基蛋白,具有耐稀酸(pH<2.0)、耐稀堿(pH=12.0)、耐高溫(70~75℃水溫不變性)等特殊性。隨著鐵蛋白研究的深入,體外利用蛋白殼納米空間的新功能研究取得了長足的進(jìn)展。體外研究表明,鐵蛋白具有體外儲存重金屬離子的能力。此外,以前的研究側(cè)重于利用其他重金屬離子作為與鐵離子競爭的探針,可以監(jiān)測和釋放一些與鐵離子競爭的離子競爭,從而在體外部分離子競爭競爭中釋放出的新功能。
八、惰性固化法
賓夕法尼亞州立大學(xué)和薩凡納河國家實驗室已經(jīng)開發(fā)出一種新的方法,將一些低放射性廢液處理成固化物,以便安全處理。這種新工藝使用低溫(<90℃)凝固法來穩(wěn)定高堿度、低活性的放射性廢液,即將其轉(zhuǎn)化為惰性固化物?茖W(xué)家們稱最終固化物為hydroceramic(一種素?zé)嗫滋沾?。他們說最終固化物硬度很大,性能穩(wěn)定持久,可以將放射性核素固定在沸石結(jié)構(gòu)中,類似于自然巖石的形成過程。
零價鐵滲濾反應(yīng)墻技術(shù)。
9、零價鐵滲濾反應(yīng)墻技術(shù)
滲濾反應(yīng)墻(permeable reactive barrier,PRB)是目前在歐美等發(fā)達(dá)國家新興起來的用于原位去除污染地下水中污染組分的方法。PRB一般安裝在地下蓄水層中,垂直于地下水流方向,當(dāng)污染的地下水流在自身水力梯度作用下通過反應(yīng)墻時,污染物與墻體中的反應(yīng)材料發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)而被去除,從而達(dá)到污染修復(fù)的目的。
這是一種被動式修復(fù)技術(shù),很少需要人工維護(hù)、費用很低。Fe0-PRB技術(shù)作為PRB技術(shù)的一個重要分支,在許多國家和地下水污染處理的眾多方面得到了研究和發(fā)展,在反應(yīng)機(jī)制研究、PRB的結(jié)構(gòu)和安裝以及新型活性材料的研究等方面都取得了可喜的成果。我國學(xué)者已開始研究以零價鐵為代表的活性滲濾墻技術(shù),以用于鈾尾礦放射性廢水的修復(fù)(治理),目前研究已取得一定效果。
污水處理設(shè)備