放射性廢水的主要去除對(duì)象是具有放射性的重金屬元素,由于放射性元素的衰變周期不可改變,因此處理放射性廢水一般遵循2個(gè)基本原則:(1)通過(guò)稀釋和擴(kuò)散處理達(dá)到無(wú)害水平,這主要適用于極低濃度的放射性廢水;(2)將放射性廢水濃縮并與人類(lèi)生活環(huán)境隔離后,任其自然衰減,這一點(diǎn)適用于任何濃度的放射性廢水。與此相關(guān)的處理方法包括化學(xué)沉淀法、氣浮法、生物處理法、蒸發(fā)法、離子交換法、吸附法、膜法、磁-分子法、惰性固化法、零價(jià)鐵滲濾反應(yīng)墻技術(shù)等。
絮凝沉法法依靠絮凝劑使溶液中的溶質(zhì)、膠體或懸浮物顆粒凝聚為大的絮凝體,從而實(shí)現(xiàn)固液分離。由于其經(jīng)濟(jì)高效的特點(diǎn),目前已廣泛用于廢水處理、食品、化工、發(fā)酵工業(yè)等諸多領(lǐng)域。向廢水中投放一定量的絮凝劑(如硫酸鉀鋁、鋁酸鈉、硫酸鐵、氯化鐵等),通過(guò)絮凝劑的吸附架橋、電中和等物理化學(xué)作用與廢液中微量放射性核素及其他有害元素發(fā)生共沉淀,或凝聚成細(xì)小的可沉淀的顆粒,并與水中的懸浮物結(jié)合為疏松絨粒,從而吸附水中的放射性核素。
生物處理法包括植物修復(fù)法和微生物法。植物修復(fù)是指利用綠色植物及其根際土著微生物共同作用以清除環(huán)境中的污染物的一種新的原位治理技術(shù)。從現(xiàn)有的研究成果看,適用于植物修復(fù)技術(shù)的低放核素主要有137Cs,90sr,3H,238Pu,239Pu,240Pu,241Pu及U 的放射性核素,適用的生物修復(fù)技術(shù)類(lèi)型主要有人工濕地技術(shù)、根際過(guò)濾技術(shù)、植物萃取技術(shù)、植物固化技術(shù)、植物蒸發(fā)技術(shù)。幾乎水體中所有的鈾都能富集于植物的根部。適用的生物修復(fù)技術(shù)類(lèi)型主要有人工濕地技術(shù)、根際過(guò)濾技術(shù)、植物萃取技術(shù)、植物固化技術(shù)、植物蒸發(fā)技術(shù)。
吸附法是用多孔性的固體吸附劑處理放射性廢水,使其中所含的一種或數(shù)種元素吸附在吸附劑的表面上,從而達(dá)到去除的目的。在對(duì)放射性廢液的處理中,常用的吸附劑有活性炭、沸石、膨潤(rùn)土等。其中沸石價(jià)格低廉,安全易得,與其他無(wú)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(wú)機(jī)吸附劑高達(dá)10倍。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外已將沸石應(yīng)用于放射性廢水處理,研究發(fā)現(xiàn),斜發(fā)沸石對(duì)于放射性物質(zhì)137Cs的選擇性比其他的堿元素和堿土元素陽(yáng)離子高得多。利用天然沸石除去放射性廢物中半衰期較長(zhǎng)的 90Sr,137Cs,而且通過(guò)熔化沸石可以使這些核素長(zhǎng)久固定在沸石晶格內(nèi),不會(huì)造成擴(kuò)散污染,甚至可以回收含90Sr的結(jié)晶鹽。
膜分離法是借助選擇性透過(guò)性的薄膜,以壓力差、溫度差、電位差等為動(dòng)力,對(duì)放射性液體混合物實(shí)現(xiàn)分離。膜分離技術(shù)是一項(xiàng)新興的分離技術(shù),它具有物料無(wú)相變、能耗低、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。膜技術(shù)將會(huì)在放射性廢水處理中有更為廣泛的應(yīng)用前景。目前國(guó)內(nèi)外在放射性廢水處理中采用的膜技術(shù)主要有微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)、納濾(NF)、電滲析(ED)、膜蒸餾(MD)等方法。
滲濾反應(yīng)墻(PRB)技術(shù)是目前在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家新興起來(lái)的用于原位去除污染地下水中污染組分的方法。Fe0-PRB技術(shù)作為PRB技術(shù)的一個(gè)重要分支,在許多國(guó)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(guó)學(xué)者已開(kāi)始研究以零價(jià)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。
(1)化學(xué)處理法
在大多數(shù)核子研究和生產(chǎn)設(shè)施中都使用化學(xué)沉淀方法處理中低水平放射性廢水。這是因?yàn)閺U水中放射性素的氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽等化合物大都是不溶性的,因而能在化學(xué)處理中被除去,至少被部分地除去,而在化學(xué)絮凝劑或載體投量較大形成大量凝絮沉淀時(shí),其去除率更高。
化學(xué)處理的目的,是使廢水中的放射性核素轉(zhuǎn)移并濃集到小體積的污泥中去,而使大體積的廢水殘余很少的放射性,從而能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)而安全地排于環(huán)境。
(2)離子交換法
許多放射性核素在水中呈離子狀態(tài),特別是經(jīng)過(guò)化學(xué)沉淀處理后的放射性廢水,由于除去了懸浮和膠體的放射性核素,致使剩下的幾乎全是呈離子狀態(tài)的核素,其中大多數(shù)是陽(yáng)離子,另有少數(shù)是陰離子,例如碘常以碘根或碘酸根離子存在,磷以磷酸根離子存在。碲、鋁、氟等放射性同位素在溶液中也往往以陰離子形態(tài)存在。因此,用離子交換法處理放射性廢水,尤其是經(jīng)化學(xué)沉淀處理后的放射性廢水,以及含鹽量少和濁度很小的放射性廢水,如反應(yīng)堆冷卻水、核燃料冷卻池水等,往往能獲得很高的凈化效率。
(3)蒸發(fā)濃縮法
廢水中的大多數(shù)放射性核素是不揮發(fā)性的,因此用蒸發(fā)濃縮處理廢水,能夠使其得到有效的凈化和濃縮。其簡(jiǎn)單的工作原理是:將廢水送入蒸發(fā)器加熱段的加熱管中,同時(shí)將工作蒸汽通入加熱管的外側(cè)空間,通過(guò)管壁的熱傳導(dǎo)將廢水加熱沸騰,于是廢水中的水分被逐漸蒸發(fā)形成水蒸氣,隨后經(jīng)冷卻使凝結(jié)成水。而廢水中的放射性核素,特別是不揮發(fā)性的放射性核素,大都被保留在殘余液中,因此這種冷凝水所含的放射性往往比原來(lái)的廢水低得多。在其放射性低于大允許濃度時(shí)便可直接排于環(huán)境中,而在其放射性大于大允許濃度時(shí)往往附加離子交換法處理,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后再行排放。蒸發(fā)殘液體積大大縮小,而放射性濃度和固體濃度卻大為增加,因此成為濃縮液。
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