CN107093484B - 一种含铀废水高效处理系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理应用技术领域，提供了一种含铀废水高效处理系统，包括依次相互连接的螯合剂添加池、pH调节池、电解池和沉淀池。该系统能够有效去除废水中的铀，且该系统占地面积小，操作运行简单。本发明还提供了一种通过本发明提供的含铀废水高效处理系统实施的含铀废水高效处理方法。其对铀的去除效率高，运用灵活，处理流量大，不易形成二次污染。

Description

一种含铀废水高效处理系统及处理方法

技术领域

本发明涉及水处理应用技术领域，具体而言，涉及一种含铀废水高效处理系统及处理方法。

背景技术

核电在当前能源紧缺和环境约束的国际背景下，因其清洁、高效、低碳、经济等特性备受各国青睐。天然铀作为核能发电的主要燃料，是核电发展的基础，其供应关系到核电产业运营的稳定性。预计到2020年我国对天然铀的年需求量将达到16400吨。为了满足我国核电事业的发展，必须加大对铀矿资源勘察、开采和选冶力度；然而铀矿的开采与选冶，给矿山所在地带来严重的安全隐患和生态环境破坏；另据报道，许多早年开采目前已经废弃或退役的铀矿山亦能造成周围环境的持久铀污染，铀能与铁和有机物颗粒相互结合而发生潜在释放进入地表水体、土壤及地下水。开展现役及废旧铀矿区铀污染修复与治理，对铀资源的回收利用和生态环境保持具有重大现实意义。

铀矿的开采和选冶(水冶)会产生大量的含铀废水，因其来源广泛，污染扩散性强、范围广，易于形成复合污染(造成生物、土壤及地下水污染)的特点，含铀废水处理已成为各国亟待解决的重要环境问题之一。我国国家标准中允许铀废水排放浓度为0.05mg/L，由铀矿山开采与选冶排放的铀废水质量浓度一般在5.0mg/L，是国家规定允许排放浓度的约100倍。最终，排放的含铀废水可危害生态环境和人类健康。含铀废水的处理一方面可基于铀酰离子的溶解特性采用物理或物化方法实现U(Ⅵ)与废水的分离，另一方面利用铀四价氧化物(UO₂)的不溶特性将U(Ⅵ)还原为U(Ⅳ)去除。据此，各类传统水处理技术，主要包括蒸发浓缩、吸附、离子交换、膜分离和化学沉淀，及以生物(微生物、植物、藻类)修复和纳米功能材料吸附为主体的新型水处理技术被广泛应用于含铀废水处理的研究工作，研究成果对于解决铀矿区放射性污染起到重大推进作用。然而，上述含铀废水处理技术在实际工业铀废水处理中均存在一些不足之处，如传统的含铀废水处理技术蒸发浓缩法热能消耗大、设备投资高，吸附法泥浆量大，废水中铀资源富集困难，离子交换法、膜分离法运行成本高、易造成二次污染，化学沉淀法药剂投加量大、工艺复杂。新型生物修复法耐辐射菌种/植物/藻类筛选困难、驯化周期长、受铀浓度冲击负荷差、出水水质不稳定；纳米零价铁和碳纳米材料吸附法纳米材料价格昂贵，且使用后回收困难，Fe⁰易形成铁泥或铁离子，造成二次污染，纳米碳材料亦会造成水体污染；纳米零价铁易于氧化、聚团，铀吸附效率下降，而碳纳米材料的吸附反应仅能在较窄pH范围条件下进行。具有广泛适用性、运行成本低、绿色环保的含铀废水处理技术仍有待于进一步开发与研究。

电絮凝是电化学技术的一种，可通过絮凝前驱体(电场条件下牺牲性阳极溶出产生的金属离子与阴极产生的OH^-反应产生的具有絮凝特性的氢氧化物)的网捕、吸附电中和及阴极电还原反应实现水中金属离子的去除，因具有去除效率高、电能节约及易自动化控制的优点而成为废水中金属离子去除的研究热点。废水中铀以铀酰离子(UO₂ ²⁺)形式存在，具备重金属离子带电、易于扩散和迁移的特点，其还原电位({E⁰(UO₂/UO₂ ²⁺)}＝-0.27V)介于Cr({E⁰(Cr³⁺/Cr⁶⁺)}＝-1.33V)、Ni({E⁰(Ni/Ni²⁺)}＝-0.25V)等金属之间，且相对原子质量、半径远大于Cr、Ni等金属离子，可在电场条件下发生絮凝与电还原反应。然而，采用电絮凝技术处理含铀废水的研究与应用却未见报道。考虑电絮凝技术的成本节约、自动化操作及絮体中铀的沉淀富集特性，开展电絮凝技术含铀废水处理工艺研究，并设计开发集成化处理装置具有较大的工程实践意义。

发明内容

本发明提供了一种含铀废水高效处理系统，旨在改善当前铀矿区低浓度含铀废水处理效率低、能耗大、易于形成二次污染的问题。

本发明提供了一种含铀废水高效处理方法，其采用铀酰离子螯合剂与电絮凝相结合的工艺，对铀的去除效率高、节约电能且无二次污染。

本发明是这样实现的：

一种含铀废水高效处理系统，包括依次相互连接的螯合剂添加池、pH调节池、电解池和沉淀池。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，电解池的一侧设置有进水管，另一侧设置有出水管，电解池的底部还设置有排泥管。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，电解池内设置有多个电絮凝处理单元，每个电絮凝处理单元包括位置相对的一个阴极板和一个阳极板，在阴极板与阳极板之间设置有漏泥板。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，出水管包括一个出水总管和多个出水分管，多个出水分管与多个电絮凝处理单元一一对应，每个出水分管的一端连接于出水总管，每个出水分管的另一端设置于与其对应的电絮凝处理单元内且与电絮凝处理单元连通，且出水分管位于电絮凝处理单元内的一端的管壁上开设有多个出水孔。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，螯合剂添加池容量设计为0.256m³，尺寸为(0.4m×0.8m×0.8m；pH调节池设计容量为0.256m³，设计尺寸为0.4m×0.8m×0.8m；电解池设计容量为0.384m³，设计尺寸为0.6m×0.8m×0.8m，阴极板或阳极板的规格为0.8m×0.8m×0.002m，电极间距为4cm；沉淀池设计容量为27m³，设计尺寸为3m×3m×3m。

一种含铀废水高效处理方法，通过上述含铀废水高效处理系统实施，包括：

将含铀废水中通入螯合剂添加池并向螯合剂添加池内加入铀酰离子螯合剂，使得废水中的铀转化为U(Ⅵ)-有机配体螯合物得第一废水；

将第一废水通入pH调节池，调节第一废水的pH为6.5-7.0得第二废水；

将第二废水通入电解池中进行电絮凝反应得第三废水；

将第三废水通入沉淀池中进行沉淀，沉淀后的干净水由沉淀池上部排出。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的含铀废水高效处理系统，螯合剂添加池、pH调节池以及电解池的相互作用，对含铀废水先鳌和处理后电絮凝处理，能够有效去除废水中的铀，且该系统占地面积小，操作运行简单。本发明提供的含铀废水高效处理方法利用铀酰离子的有机配体进行废水中铀酰离子的螯合固定，而后采用电絮凝反应进行U(Ⅵ)-螯合剂沉淀去除的含铀废水处理技术，对铀的去除效率高，运用灵活，处理流量大，不易形成二次污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的含铀废水高效处理系统的内部结构示意图；

图2是发明实施方式提供的含铀废水高效处理系统纵截面的结构示意图；

图3是发明实施方式提供的含铀废水高效处理系统俯视的结构示意图；

图4是图1中电解池的纵截面的结构示意图；

图5是图4中电絮凝单元的结构示意图；

图6是无有机配体(a)、添加聚苯胺(b)、亚氨基二乙酸(c)不同pH条件下电絮凝含铀废水处理铀浓度变化图；

图7是以聚苯胺螯合剂时沉淀絮体的沉淀絮体的扫描SEM图(倍率2000倍)；

图8是亚氨基二乙酸为螯合剂时沉淀絮体的SEM图(倍率2000倍)；

图9是以聚苯胺螯合剂时沉淀絮体的Mapping图(表征元素C、N、O、Fe、U，倍率2000倍)；

图10是图9Mapping的结果图；

图11是以亚氨基二乙酸为螯合剂时沉淀絮体的Mapping图(表征元素C、N、O、Fe、U，倍率2000倍)；

图12是图11Mapping的结果图；

图13是以聚苯胺为螯合剂时沉淀絮体的Mapping图(U元素)；

图14是以亚氨基二乙酸为螯合剂时沉淀絮体的Mapping图(U元素)。

图标：100-含铀废水高效处理系统；110-螯合剂添加池；111-第一搅拌器；112-第一水泵；113-第一抽水管；120-pH调节池；121-第二搅拌器；122-第二水泵；123-第二抽水管；130-电解池；131-进水管；132-进水总管；133-进水分管；134-出水管；135-出水总管；136-出水分管；137-出水孔；138-电絮凝处理单元；139-排泥管；141-阳极板；142-阴极板；143-漏泥板；144-漏泥孔；150-沉淀池；151-清水管。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面结合附图对本发明提供的含铀废水高效处理系统100及处理方法做进一步的详细描述。

如图1-图3所示，本发明实施例提供了一种含铀废水高效处理系统100，其包括依次相互连接的螯合剂添加池110、pH调节池120、电解池130和沉淀池150。本发明提供的含铀废水高效处理系统100通过对含铀废水的先鳌和处理再电絮凝处理实现对废水中铀以及其他污染物的去除。

具体地，螯合剂添加池110连接有第一抽水管113，第一抽水管113远离螯合剂添加池110的一端设置有第一水泵112。含铀废水则在第一水泵112的作用下通过第一抽水管113被输送至螯合剂添加池110内。

螯合剂添加池110内还设置有第一搅拌器111，当废水通入螯合剂添加池110后，向螯合剂添加池110内加入铀酰离子螯合剂，第一搅拌器111用于使铀酰离子螯合剂快速与废水混合反应。

pH调节池120与螯合剂添加池110之间通过第二抽水管123连通，螯合剂添加池110内第二抽水管123上设置有第二水泵122，鳌和反应后的废水则被第二水泵122经第二抽水管123输送至pH调节池120内。

pH调节池120内还设置有第二搅拌器121，当螯合反应后的废水通入pH调节池120内后，会向pH调节池120内加入pH调节剂以调节废水的pH值，第二搅拌器121运转则会加快pH调节剂与废水的充分混合，提高废水的处理效率。

进一步地，电解池130的一侧设置有进水管131，与进水管131位置相对的一侧设置有出水管134，电解池130的底部设置有排泥管139。调节好pH后的废水被输送至电解池130中进行电絮凝反应。具体地，进水管131设置于电解池130的下部，出水管134设置于电解池130的上部，由于电絮凝反应过程中产生的絮体会向下沉降则位于电解池130上部的水较位于下部的水更干净故出水管134设置于电解池130上部。

含铀废水高效处理系统100还包括中控系统，第一水泵112、第二水泵122和排泥管139均与中控系统通讯连接，中控系统控制第一水泵112和第二水泵122的泵水，控制排泥管139定期进行排泥。在满足废水达标排放的同时，实现操作的集成化与自动化，更智能，更节省人力成本。

请参照图4和图5所示，进一步地，电解池130内设置有多个电絮凝处理单元138，每个电絮凝处理单元138包括一个阳极板141和一个阴极板142。在阳极板141和阴极板142之间设置有漏泥板143，漏泥板143上设置有多个漏泥孔144。设置漏泥板143的目的是使得进入电解池130的废水能够分布均匀，且同时还起到了阻隔底部污泥向上运动的作用。需要指出的是，电絮凝处理单元138设置的数量可根据电解池130的设计容量以及水处理量等多个因素进行调整，故其设计数量并不是定值。

进一步地，进水管131包括一个进水总管132和多个进水分管133，每个进水分管133均与进水总管132连通，多个进水分管133与多个电絮凝处理单元138一一对应，每个进水分管133的一端连接于进水总管132，每个进水分管133的另一端设置于与其对应的电絮凝处理单元138内与电絮凝处理单元138连通。需要说明的是，进水分管133设置于漏泥板143的上方，防止进水时水流冲击使电解池130底部的污泥被冲起。

每个电絮凝处理单元138对应一个进水分管133能够使得每一个电絮凝处理单元138内的废水处理量相当。能够使电解池130的效率更高。

进一步地，出水管134包括一个出水总管135和多个出水分管136，每个出水分管136均与出水总管135连通，多个出水分管136与多个电絮凝处理单元138一一对应，每个出水分管136的一端连接于出水总管135，每个出水分管136的另一端设置于与其对应的电絮凝处理单元138内与电絮凝处理单元138连通，且出水分管136设置于电絮凝处理单元138内的一端的管壁开设有多个出水孔137。

每个电絮凝处理单元138对应一个出水分管136，能够及时排出每个电絮凝处理单元138处理完后的废水，而在出水分管136的管壁设置出水孔137一方面可以拦截体积较大的絮体另一方面通过溢流的方式将上部的较为干净的废水排出电解池130。

沉淀池150上部设置有多根清水管151。废水在电解池130内发生电絮凝反应后通过出水管134被输送至沉淀池150内，在沉淀池150内静置沉淀后上部的处理完成的干净水则通过清水管151排出。

进一步地，螯合剂添加池110设计容量为0.256m³，尺寸为(长×宽×高)0.4m×0.8m×0.8m，水力停留时间为4min；pH调节池120:设计容量为0.256m³，设计尺寸为(长×宽×高)0.4m×0.8m×0.8m，水力停留时间为4min；电解池130设计容量为0.384m³，设计尺寸为(长×宽×高)0.6m×0.8m×0.8m，阳极板141或阴极板142规格为0.8m×0.8m×0.002m，电极间距为4cm，水力停留时间为6min；沉淀池150设计容量为27m³，设计尺寸为(长×宽×高)3m×3m×3m，停留时间为40min。本含铀废水高效处理系统100在此尺寸的条件下能够达到处理量90t/d，能够看出含铀废水高效处理系统100中的各个处理单元的尺寸均较小，故含铀废水高效处理系统100不仅水处理量大且其占地面积较小。

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，含铀废水高效处理系统100各个水处理单元的设计尺寸还可以根据水处理量的需要进行调整。

如图1-图3所示，本发明实施例还提供了一种含铀废水高效处理方法，该方法由上述的含铀废水高效处理系统100实施。包括：

S1、将含铀废水中通入螯合剂添加池110并向螯合剂添加池110内加入铀酰离子螯合剂，使得废水中的铀转化为U(Ⅵ)-有机配体螯合物得第一废水。

具体地，首先将铀矿区产生的含铀废水通过第一抽水管113通入螯合剂添加池110中，并向螯合剂添加池110内加入铀酰离子螯合剂，并启动第一搅拌器111，在原水pH条件下，利用铀酰离子的有机配体对废水中游离的铀酰离子高效吸附螯合，使得其中的铀转化为U(Ⅵ)-有机配体螯合物，此含有U(Ⅵ)-有机配体螯合物的废水为第一废水。优选地，选用螯合效率较高的聚苯胺为铀酰离子螯合剂。

进一步地，铀酰离子螯合剂与铀的摩尔比为2.5-4:1，水力停留时间为3-5min。当铀酰离子螯合剂投加量与铀的比值在此范围内时能够有效保证铀能够被充分吸附鳌和且不存在铀酰离子螯合剂过多造成浪费或者造成废水的二次污染。铀酰离子螯合剂加入后在3-5min内能够与铀反应完全，时间过长则浪费时间，使废水处理效率降低。

S2、将第一废水通入pH调节池120，调节第一废水的pH为6.5-7.0得第二废水。

具体地，将鳌和反应完成后的第一废水经第二抽水管123通入pH调节池120中，在pH调节池120内加入pH调节剂并启动第二搅拌器121调节第一废水的pH值至6.5-7.0，为下一步的电絮凝反应提供最佳的反应条件，当pH值为6.5-7.0时电絮凝反应对含有U(Ⅵ)-有机配体螯合物的废水的处理效率最高。第一废水调节pH值后得第二废水。

进一步地，pH调节池120的水力停留时间为3-5min，在此时间内能够保证pH调节剂将第一废水的pH调节至预期值，时间过长则会降低废水处理效率。

S3、将第二废水通入电解池130中进行电絮凝反应得第三废水。

具体地，将第二废水通入电解池130中，在电极电压1.0-1.5V，电流密度为7-10mA/cm²的条件下反应5-7min得第三沸水。此条件下既能保证将污水中的污染物质充分絮凝沉降，同时电压低，更安全。

S4、将第三废水通入沉淀池150中进行沉淀，沉淀后的干净水由沉淀池150的上部排出。

具体的，第三废水通过出水管134进入沉淀池150中，在沉淀池150中沉淀35-45min后，上部清液从清水管151排出。此沉淀时间即能够保证沉淀充分，又不会因沉淀时间过长而拉低整个系统的废水处理效率。

实施例1

对江西某一铀尾矿库堆浸废水进行处理，其原水pH＝4.0～5.0，铀浓度4.94mg/L。按有机配体与铀摩尔比3:1添加聚苯胺，电解质硫酸钠投加量5％，螯合剂添加池110内停留时间4min；采用氢氧化钠调节pH为6.8～7.2，在pH调节池120内停留时间4min；在铁阳极(8片)、石墨阴极(7片)组成的既定反应器内电絮凝反应，单片电极电压1.4V，电流密度8mA/cm²，废水在电解池130内停留时间6min，处理量90t/d；最后在沉淀池150静置40min，取沉淀池最终出水测定铀浓度为0.02mg/L，此时出水铁浓度为0.571mg/L；每隔1h取水样测定出水铀、铁浓度，连续监测12h，出水铀浓度均小于0.05mg/L，最大铁浓度2.11mg/L。

实施例2

对广州某一铀尾矿库堆浸废水进行处理，测定其废水pH＝4.0～5.5，铀浓度7.6mg/L。按有机配体与铀摩尔比3:1添加聚苯胺，电解质硫酸钠投加量5％，在螯合剂添加池110内停留时间4min；采用氢氧化钠调节pH为6.8～7.2，在pH调节池120内停留时间4min；在铁阳极(8片)、石墨阴极(7片)组成的既定反应器内电絮凝反应，单片电极电压1.3V，电流密度8mA/cm²，电解池130内废水停留时间6min，处理量为90t/d；最后在沉淀池150静置40min，取沉淀池最终出水测定铀浓度为0.04mg/L，此时出水铁浓度为0.696mg/L；每隔1h取水样测定出水铀、铁浓度，连续监测12h，出水铀浓度均小于0.05mg/L，满足含铀废水的达标排放标准；最大铁浓度2.54mg/L。

实施例3

对新疆某一铀尾矿库堆浸废水进行处理，其原水pH＝5.5～6，铀浓度5.05mg/L。按有机配体与铀摩尔比2.5:1添加聚苯胺，电解质硫酸钠投加量5％，螯合剂添加池110内停留时间3min；采用氢氧化钠调节pH为6.8～7.2，在pH调节池120内停留时间5min；在铁阳极(8片)、石墨阴极(7片)组成的既定反应器内电絮凝反应，单片电极电压1.0V，电流密度7mA/cm²，废水在电解池130内停留时间5min，处理量90t/d；最后在沉淀池150静置35min，取沉淀池最终出水测定铀浓度为0.015mg/L，此时出水铁浓度为0.561mg/L；每隔1h取水样测定出水铀、铁浓度，连续监测12h，出水铀浓度均小于0.05mg/L，最大铁浓度2.07mg/L。

实施例4

对山西某一铀尾矿库堆浸废水进行处理，其原水pH＝4～4.5，铀浓度4.75mg/L。按有机配体与铀摩尔比4:1添加聚苯胺，电解质硫酸钠投加量5％，螯合剂添加池110内停留时间5min；采用氢氧化钠调节pH为6.8～7.2，在pH调节池120内停留时间3min；在铁阳极(8片)、石墨阴极(7片)组成的既定反应器内电絮凝反应，单片电极电压1.5V，电流密度10mA/cm²，废水在电解池130内停留时间7min，处理量90t/d；最后在沉淀池150静置45min，取沉淀池最终出水测定铀浓度为0.018mg/L，此时出水铁浓度为0.561mg/L；每隔1h取水样测定出水铀、铁浓度，连续监测12h，出水铀浓度均小于0.05mg/L，最大铁浓度2.34mg/L。

实验例

该实验例所用含铀废水取自江西某铀矿山尾矿库。以Fe为阳极、不锈钢为阴极，在操作电压为1.4V、电流密度为8.0mA/cm²和处理时间为6min的条件下，对低浓度(5.0-7.0mg/L)含铀废水进行电絮凝处理。实验结果见图6，实验结果表面表明，未添加铀酰离子的有机配体时，电絮凝含铀废水处理最佳pH为5.0(废水初始pH为7.0和9.0时，铀酰离子与OH^-和H₂O化合形成UO₂(OH)₂·H₂O乳白色悬浮物，U(Ⅵ)电絮凝去除效率下降)，经6min电解反应，U(Ⅵ)去除效率77.48％；添加铀酰离子的有机配体后，U(Ⅵ)的去除效率显著提高，在短时间内(6min)，以聚苯胺为铀酰离子的有机配体，铀去除效率可达99.26％；有机配体为亚氨基二乙酸时，铀去除效率低于聚苯胺，说明采用聚苯胺时铀去除效果更好。随废水初始pH在3.0～9.0变化，铀去除效率为82.93～97.67％。考虑酸性条件下Fe的阳极溶出速率快及pH碱性调节成本，故控制电解池进水pH为6.5-7.0时既能保证处理成本低又能保证处理效率高。除此之外，达到相同U(Ⅵ)去除效率时，有机配体存在的电絮凝反应产泥浆量大大降低。且操作电压低，处理时间短，可保障该工艺的低成本运行。

提高铀浓度至100mg/L分析沉淀絮体中铀的形态。图7是以聚苯胺螯合剂时沉淀絮体的沉淀絮体的扫描SEM图(倍率2000倍)；图8是亚氨基二乙酸为螯合剂时沉淀絮体的SEM图(倍率2000倍)；图9是以聚苯胺螯合剂时沉淀絮体的Mapping图(表征元素C、N、O、Fe、U，倍率2000倍)；图10是图9Mapping的结果图；图11是以亚氨基二乙酸为螯合剂时沉淀絮体的Mapping图(表征元素C、N、O、Fe、U，倍率2000倍)；图12是图11Mapping的结果图；图13是以聚苯胺为螯合剂时沉淀絮体的Mapping图(U元素)；图14是以亚氨基二乙酸为螯合剂时沉淀絮体的Mapping图(U元素)。

从图7和图8可以看出，铀可均匀分布在絮体表面；从图9-图12可看出，加入聚苯胺螯合剂时，U在絮体中的质量占比为2.90％，加入亚氨基二乙酸为螯合剂时，U在絮体中的质量占比为1.23％(铀浓度为10mg/L时无法进行Mapping表征分析)；按上述富集效率推算，当初始铀浓度为10mg/L时，加入聚苯胺螯合剂时，U在絮体中的质量占比为0.29％，加入亚氨基二乙酸为螯合剂时，U在絮体中的质量占比为0.12％，所得絮体中铀品位高于一般铀矿山(0.1-0.3％)。图13和图14表明本实验可以有效的去除废水中的铀，铀由液态转变成为絮体中的固态，把分散的铀集中成固体，实现铀的去除与富集。具有较大回收意义。如可采用低成本微生物冶金(使用氧化亚铁硫杆菌)的方法，实现絮体中铀资源的回收。

综上所述，本发明提供的含铀废水高效处理系统及处理方法利用铀酰离子的有机配体进行废水中铀酰离子的螯合固定，而后采用电絮凝反应进行U(Ⅵ)-螯合剂沉淀去除的含铀废水处理技术，通过螯合剂优选和工艺参数优化实现铀矿区低浓度含铀废水(＜10mg/L)的达标治理；本发明提供的处理系统，两次泵水，而后利用重力流进水完成废水各阶段进水，减少能耗；定期排泥，自动化程度高；具有铀去除效率高，运用灵活，占地面积小，处理流量大的优点，其能有效处理低浓度含铀废水，且电絮凝过程能耗低、不易形成二次污染。

以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种含铀废水高效处理系统，其特征在于，包括依次相互连接的螯合剂添加池、pH调节池、电解池和沉淀池，所述电解池的一侧设置有进水管，另一侧设置有出水管，所述电解池的底部还设置有排泥管，所述电解池内设置有多个电絮凝处理单元，每个所述电絮凝处理单元包括位置相对的一个阴极板和一个阳极板，在所述阴极板与所述阳极板之间设置有漏泥板。

2.根据权利要求1所述的含铀废水高效处理系统，其特征在于，所述出水管包括一个出水总管和多个出水分管，多个所述出水分管与多个所述电絮凝处理单元一一对应，每个所述出水分管的一端连接于所述出水总管，每个所述出水分管的另一端设置于与其对应的所述电絮凝处理单元内且与所述电絮凝处理单元连通，且所述出水分管位于所述电絮凝处理单元内的一端的管壁上开设有多个出水孔。

3.根据权利要求1所述的含铀废水高效处理系统，其特征在于，所述螯合剂添加池容量设计为0.256m³，尺寸为0.4m×0.8m×0.8m；所述pH调节池设计容量为0.256m³，设计尺寸为0.4m×0.8m×0.8m；所述电解池设计容量为0.384m³，设计尺寸为0.6m×0.8m×0.8m，所述阴极板或所述阳极板的规格为0.8m×0.8m×0.002m，电极间距为4cm；所述沉淀池设计容量为27m³，设计尺寸为3m×3m×3m。

4.一种含铀废水高效处理方法，其特征在于，通过权利要求1-3任一项含铀废水高效处理系统实施，包括：

将含铀废水中通入所述螯合剂添加池并向所述螯合剂添加池内加入铀酰离子螯合剂，使得废水中的铀转化为U(Ⅵ)-有机配体螯合物得第一废水；

将所述第一废水通入所述pH调节池，调节所述第一废水的pH为6.5-7.0得第二废水；

将所述第二废水通入所述电解池中进行电絮凝反应得第三废水；

将所述第三废水通入所述沉淀池中进行沉淀，沉淀后的干净水由所述沉淀池上部排出。

5.根据权利要求4所述的含铀废水高效处理方法，其特征在于，所述铀酰离子螯合剂选用聚苯胺。

6.根据权利要求4所述的含铀废水高效处理方法，其特征在于，所述螯合剂添加池中所述铀酰离子螯合剂与铀的摩尔比为2.5-4:1，水力停留时间为3-5min。

7.根据权利要求4所述的含铀废水高效处理方法，其特征在于，所述pH调节池的水力停留时间为3-5min；所述沉淀池的水力停留时间为35-45min。

8.根据权利要求4所述的含铀废水高效处理方法，其特征在于，在所述电解池中，电极电压为1.0-1.5V，电流密度为7-10mA/cm²，水力停留时间为5-7min。