CN101567227B - 核废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种核废水的处理方法，将质量比1％-5％的高吸水性树脂直接加入用化学沉淀法浓缩后的核废水中，然后搅拌下使核废水凝胶化，再将核废水凝胶与前面用化学沉淀法浓缩后过滤出来的疏松绒粒和化学絮凝剂一并转移到防渗、防辐射的水泥槽中，加压使凝胶变形为水泥槽内腔的形状，在其表面铺设一层的水泥粉，再次加压，使凝胶中部分水渗出进入水泥粉层使水泥粉固化，然后先涂一层防水防渗防漏涂料，在涂一层防辐射涂料，之后在水泥槽的顶端加上水泥盖，得到水泥密封槽，核废水以凝胶的形式存在于槽内，最后将密封槽托运掩埋于建在地下厚厚岩石层里的核废料处理库中或4000m以下的海底对人不会造成伤害，对环境污染小。本发明可用于核电站排放的核废水处理。

Description

核废水的处理方法
一、技术领域
本发明涉及一种核废水的处理方法及装置，属于环境保护技术领域。 
二、背景技术
自1895年伦琴发现X射线和1898年居里发现镭元素以来，核科学技术一直在不断的发展成熟，并深刻的改变着世界。但是，在核科学给人类带来巨大利益的同时，也带来了严重的安全隐患。比如，核能发电，尽管能满足人类对能源的需要，却又引起人们对切尔诺贝利核事故悲剧是否会重演的忧虑。放射性元素在军事、能源、工业、农业、医学以及其他科学研究中的应用已经机器广发。在整个开发利用过程中所产生的放射性废气、废液和固态废弃物的数量也越来越多，危害也越来越大，这不能不引起人们更加深切的关注。在放射性“三废”中，放射性废水所占的比例相当大，因此对放射性废水的处理尤其应当重视。 
放射性废水国外最新研究进展： 
1.生物处理法 
对于低浓度，数量大、成分复杂且有机污染严重的放射性废水，可以考虑驯化或引入特性菌属，使活性污泥微生物群体逐渐形成具有代谢特定放射性废水的酶系统后，再利用其同化作用对废水进行处理。美国研究人员发现，一种名为Geobacter sulfurreducens的细菌能够去除地下水中溶解的铀。Geobacter有可能被用于放射性金属元素的生物处理和发电。 
2.磁-分子法 
美国电力研究所开发出Mag-Molecule法，用于减少锶、铯和钴等放射性废物的产生量。该法以一种称为铁蛋白的蛋白质为基础，将其改性后，利用磁性分子选择性的结合污染物，再利用磁铁将其从溶液中去除，然后被结合的金属通过反冲洗磁性滤床得到回收。 
3.惰性固化法 
美国宾夕法尼亚州立大学和萨凡纳国家实验室，已开发出一种将某些低放射性废液处理成固体以便安全处置的新方法。这一新工艺利用低温凝固法来稳定高碱性、低活度的放射性废液，即将废液转化为惰性固化体。据称，最终的固化体硬度非常大，性质稳定持久，能将放射性元素固定在其沸石结构中。这种制备类似于自然界中岩石的形成过程。此外，国外还对溶剂萃取法、冷冻法、中子燃烧法等进行了探讨和实验研究。 
对核废水的处理最理想的方法首选固化法，因为它具有工艺和设备简单、费用低廉、其固化体耐压耐热、去除放射性元素的种类较广、处理后的核废水对环境的污染小，效果好等优点。缺点是固化体的体积比原物大。 
三、发明内容
本发明的目的在于提供对核电站放射性废水的处理方法及装置，该方法可较好地处理核电站的放射性废水，且固化体放射性强度较低，对环境污染小。 
本发明的技术方案如下： 
一种核废水的处理方法，将与核废水的质量比为1％-5％的高吸水性树脂直接加入用化学沉淀法浓缩后的核废水中，然后搅拌下使核废水凝胶化，再将核废水凝胶转移到防渗和防辐射的水泥槽[水泥槽是通过先在水泥槽内表面涂上一层防水防渗防漏涂料(专利申请号97112506.6公开的一种防水防渗防漏涂料或其它防漏涂料)，然后再涂上一层防辐射涂料(专利申请号02135407.3或200410013678.X公开的防辐射涂料或其它防辐射涂料)制得的]中，加压使凝胶变形为水泥槽内腔的形状，在其表面铺设一层的水泥粉，再次加压，使凝胶中部分水渗出进入水泥粉层使水泥粉固化，然后先涂一层防水防渗防漏涂料，再涂一层防辐射涂料，之后在水泥槽的顶端加上水泥盖，得到水泥密封槽，核废水以凝胶的形式存在于槽内，最后将密封槽托运掩埋于建在地下厚厚岩石层里的核废料处理库中或4000m以下的海底。 
所述高吸水性树脂为聚丙烯酸钠高吸水性树脂。 
本发明还提供了一种存放核废水的水泥槽，包括具有开口的水泥槽体，槽体内为空腔，水泥槽体内表面涂粘有防渗和防辐射的水泥粉。 
空腔为正方体型、长方体型、圆柱体型或球体型空腔。 
本发明的固化剂，采用的是高吸水性树脂，其特征是，以吸收水分子为主，能吸收自身重量的几十倍乃至几千倍的水，它不溶于水，也不溶于有机溶剂。所吸收的水即使在高压下也不溢出。 
本发明核废水处理步骤如下： 
1.核废水检测与处理 
(1)若检测的结果小于污染环境的指标，可以选择适量的排放到大海稀释。(2)若检测的结果大于污染环境的指标，选择固化处理。 
2.核废水浓缩处理 
核废水浓缩处理采用化学沉淀法即向废水中投放一定量的化学絮凝剂，如硫酸钾铝、铝酸钠、硫酸铁、氯化铁等，有时还需投加助凝剂，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成细小的可沉淀的颗粒，并能与水中原有的悬浮物结合为疏松绒粒。该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。投放化学絮凝剂后得到浓缩后的核废水和疏松绒粒，此时将吸附放射性元素的疏松绒粒过滤，得到浓缩后的核废水，将过滤出来的疏松绒粒和化学絮凝剂与后面投放高吸水性树脂产生的凝胶一并转移到防渗、防辐射的水泥槽中固化处理。 
3.核废水固化 
首先将浓缩后的核废水排放到特定的水池中，定量的分析需要多少高吸水性树脂，将质量比1％-5％的吸水性树脂直接加入浓缩后的核废水中，再搅拌下使核废水凝胶化，如图1所示，将核废水凝胶与前面用化学沉淀法浓缩后过滤出来的疏松绒粒和化学絮凝剂一并转移到防渗、防辐射的水泥槽中，如图2所示，加压使凝胶变形为水泥槽内腔的形状，在其表面铺设一层的水泥粉，再次加压，使凝胶中部分水渗出进入水泥粉层使水泥粉固化，然后先涂一层防水防渗防漏涂料，再涂一层防辐射涂料，最后在水泥槽的顶端加上水泥盖，得到具有一定强度的水泥密封槽，核废水以凝胶的形式存在于槽内。 
本发明用于核电站的放射性废水处理效果好，且固化体的相对危险权重因子低，对环境污染小。1g的聚丙烯酸钠高吸水性树脂，投放溶涨1.5h后，可吸收1650g的蒸馏水，可吸收114g的生理盐水。若投放到核废水中，也可以吸收核废水100-500g；固化体的相对危险权重因子为0.02。 
附图说明
图1为本发明防渗、防辐射的水泥槽结构示意图； 
图2为本发明将核废水凝胶转移封存后的水泥槽示意图。 
具体实施方式
以下为一实例对本发明作进一步说明，但不限于此。 
以处理1吨核废水为例，建造一个长约2.0m，宽约1.0m，高约0.7m的水池，将用化学沉淀法浓缩后的核废水排放到水池中，将与核废水质量比为1％-5％的高吸水性树脂(型号：DF11-GXSS)直接加入用化学沉淀法浓缩后的核废水中，再搅拌下使核废水凝胶化，将核废水凝胶与前面用化学沉淀法浓缩后过滤出来的疏松绒粒和化学絮凝剂一并转移到防渗、防辐射的水泥槽中，加压使凝胶变形为水泥槽内腔的形状，在其表面铺设一层水泥粉，再次加压， 使凝胶中部分水渗出进入水泥粉层使水泥粉固化，然后先涂一层防水防渗防漏涂料，再涂一层防辐射涂料，再在水泥槽的顶端加上水泥盖，得到具有一定强度的水泥密封槽，核废水以凝胶的形式存在于槽内。最后将密封槽托运掩埋于建在地下厚厚岩石层里的核废料处理库中或4000m以下的海底。1g的聚丙烯酸钠高吸水性树脂，投放溶涨1.5h后，可吸收1650g的蒸馏水，可吸收114g的生理盐水。若投放到核废水中，也可以吸收核废水100-500g；用900核放射检测仪(测量范围：0.05usv/h～10000usv/h)检测得到固化体的相对危险权重因子为0.02。[根据H＝Wr·D(其中H为当量剂量，Wr为辐射权重因子，D为吸收剂量)]
如图1、2所示，本发明所述防渗、防辐射的水泥槽包括具有开口的水泥槽体1，槽体内为空腔2，水泥槽体内表面涂附有防渗和防辐射层3，防渗和防辐射层3可通过先在水泥槽内表面涂上一层防水防渗防漏涂料(专利申请号97112506.6公开的一种防水防渗防漏涂料或其它防漏涂料)，然后再涂上一层防辐射涂料(专利申请号02135407.3或200410013678.X公开的防辐射涂料或其它防辐射涂料)得到。使用时，将核废水凝胶4转移到水泥槽体1中，加压使凝胶变形为水泥槽内腔(空腔2)的形状，在其表面铺设一层水泥粉，再次加压，使凝胶中部分水渗出进入水泥粉层使水泥粉固化，然后先涂一层防水防渗防漏涂料，再涂一层防辐射涂料，最后在水泥槽的开口端加上水泥盖5。 
本发明空腔为正方体型、长方体型、圆柱体型或球体型空腔，也可以采用其它形状。 

Claims (4)

1.一种核废水的处理方法，将与核废水的质量比为1％-5％的高吸水性树脂加入到用化学沉淀法浓缩后的核废水中，然后搅拌下使核废水凝胶化，再将核废水凝胶与前面用化学沉淀法浓缩后过滤出来的疏松绒粒和化学絮凝剂一并转移到防渗、防辐射的水泥槽中，加压使凝胶变形为水泥槽内腔的形状，在其表面铺设一层的水泥粉，再次加压，使凝胶中部分水渗出进入水泥粉层使水泥粉固化，然后先涂一层防水防渗防漏涂料，再涂一层防辐射涂料，之后在水泥槽的顶端加上水泥盖，得到水泥密封槽，核废水以凝胶的形式存在于槽内，最终将密封槽掩埋或沉于海底。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：高吸水性树脂为聚丙烯酸钠高吸水性树脂。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述浓缩后的核废水为用化学沉淀法核废水浓缩处理得到的核废水：向核废水中投放化学絮凝剂后，得到浓缩后的核废水和疏松绒粒，将吸附放射性元素的疏松绒粒过滤，再将过滤出来的疏松绒粒与化学絮凝剂与后面投放高吸水性树脂产生的凝胶一并转移到防渗、防辐射的水泥槽中固化处理。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述化学絮凝剂为硫酸钾铝、铝酸钠、硫酸铁或氯化铁。
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