CN108257706B - 一种含铀废水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于核燃料循环技术，具体为一种含铀废水处理方法，首先进行预过滤，之后进行酸化处理和碱化处理，经再次过滤后进行硅胶吸附除铀，达标后进行深度处理，不达标则对硅胶解吸之后再进行深度处理。通过预过滤先除去废水中的颗粒物，避免高温酸化使废水铀浓度增加，带来临界安全问题；借助高温酸化驱赶酸性气体，破坏有机物，避免影响硅胶对铀的吸附；酸化后加氨水或氢氧化钠等将废水中的大部分铀沉淀下来，降低废水铀浓度，沉淀后的废水经过两级过滤，将使绝大部分含铀颗粒物被拦截，避免含铀颗粒物污染硅胶，提高硅胶使用寿命及吸附效果。

Description

一种含铀废水处理方法
技术领域
本发明属于核燃料循环技术，具体涉及一种核燃料制造过程中的放射性含铀废水处理方法
背景技术
在核材料生产过程中不可避免地产生大量含铀废水，这些废水不能直接排放，必须将废水中的绝大部分铀除去后才能排放，避免对环境造成污染。现有的针对含天然铀废水的处理方法主要有以下三类：
一是化学沉淀法。化学沉淀法是通过向含铀废水中投加可溶性的化学试剂，使铀离子生成不溶于或难溶于水的化合物沉淀析出，从而将废水中的铀除去。化学沉淀法技术成熟，运行可靠性高，但在处理过程中必须加入过量的沉淀剂(如氢氧化钠等)，才能确保较高的铀去除率，势必浪费大量试剂，产生大量的废水，加重后续的处理负担；同时化学沉淀法除铀，在沉淀析出铀的同时，会将其他金属离子一并被沉淀析出，产生大量的含铀固渣，如果消除这些残留物的污染难度更大。
二是离子交换法。离子交换是溶液中的离子与固体骨架上功能团上以静电结合的离子进行交换的过程。在核燃料制造领域的离子交换法中一般采用合成的无机离子交换树脂做为离子交换材料，适用于处理低悬浮固体、低盐、无非离子型活性组分的废水，对废水的中阴阳离子组分有较高要求，抗污染能力相对较弱，使用限制较大。
三是膜处理技术。膜处理技术在污水处理的发展方向，通过膜处理技术处理含铀废水不仅能提高排放水的洁净度，还能减少二次废物产生量，进一步降低对环境的危害性。目前适合于核工业应用的主要有反渗透、微滤、超滤、纳滤膜等。但是由于膜对废水成分、pH值等要求苛刻，且极易损坏，一直未能广泛应用。
在核燃料循环体系里，这三种方法都有使用，离子交换法使用得最为广泛，技术最为成熟，但处理后的含铀废水铀浓度很难达到50μg/L以下，且适用性不强，一种离子交换树脂一般只能针对一种特定的废水，对不同性质、不同来源的混合废水不适用。因此，需要寻找到处理效果更好、适应性更强的含铀废水处理方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含铀废水处理方法，其能够处理核燃料生产过程中产生的含铀废水，使废水中的铀浓度达到20μg/L以下，低于国家排放标准
本发明的技术方案如下：
一种含铀废水处理方法，包括如下步骤：
步骤一、预过滤；
步骤二、废液酸化处理；
步骤三、废液碱化处理；
步骤四、再次过滤；
步骤五、硅胶吸附除铀
硅胶为20～160目的粗孔微球硅胶，平均孔径为8～12nm，比表面积300～1800m2/g，孔容为0.8～1.3ml/g；
对经吸附处理后的吸附尾液进行铀浓度检测，铀浓度小于50μg/L进行后续步骤(步骤七)，否则，进行步骤六，之后重新进行硅胶吸附除铀，直到满足要求；
步骤六、硅胶解吸
a)首先用清水对硅胶进行逆流水洗；
b)之后加入浓度为10％的硝酸溶液对硅胶进行浸泡解吸，浸泡3～10小时；
重复以上两个步骤a)和b)，直到解吸液瞬时样铀浓度小于50mg/L为止；
c)逆流水洗，直至取洗水流出液瞬时样分析铀浓度小于0.05mg/L时停止水洗；
步骤七、深度处理
在吸附除铀达标之后的废液加入废水总质量1‰的添加剂，搅拌30～50min后，放置进行自然沉降除铀，最后清液外排。
在上述的一种含铀废水处理方法中：进行所有步骤中的搅拌工序时，进行局部排风，通过洗涤液将有排出气体中的有毒有害气体及铀去除，对洗涤产生的废液再混合到含铀废液中进行废液处理。
在上述的一种含铀废水处理方法中：所述的步骤七中的添加剂为浓度为0.1％的聚合氯化铝溶液。
在上述的一种含铀废水处理方法中：所述的步骤一为将含铀废水利用袋式过滤器进行预过滤。
在上述的一种含铀废水处理方法中：所述的步骤二废液酸化处理具体是
经步骤一处理后的含铀废水加入浓度为55％的硝酸搅拌，加入浓度为55％的硝酸；
加入水蒸气将废水加热到50～90℃，并恒温保持30～50min。
在上述的一种含铀废水处理方法中：所述的步骤三废液碱化处理是指
加入浓度为20％的氨水或氢氧化钠，实时检测废水pH值，当废水pH值到7～11时，停止加碱液，继续搅拌30～50min后停止；
测量此时废液的铀浓度，铀浓度小于300mg/L则达到碱化要求，否则，返回到步骤2)继续处理，直到铀浓度小于300mg/L。
本发明的显著效果在于：
(1)强化了含铀废水预处理。通过预过滤先除去废水中的颗粒物，避免高温酸化使废水铀浓度增加，带来临界安全问题；借助高温酸化驱赶酸性气体，破坏有机物，避免影响硅胶对铀的吸附；酸化后加氨水或氢氧化钠等将废水中的大部分铀沉淀下来，降低废水铀浓度，沉淀后的废水经过两级过滤，将使绝大部分含铀颗粒物被拦截，避免含铀颗粒物污染硅胶，提高硅胶使用寿命及吸附效果。
(2)为确保吸附效果，本方法选用的硅胶为20～160目的粗孔微球硅胶，内部为均匀微孔结构，平均孔径为8～12nm，比表面积300～1800m2/g，孔容为0.8～1.3ml/g。
(3)废水处理的趋势是实现废水零排放或是排入城市污水管网，对排放废水中铀浓度要求越来越高，因此，我们在对排入排放池的铀浓度小于50μg/L废水进行深度处理，通过加入一定比例的添加剂，再经过自然沉降，将废水中的铀浓度进一步降低到20μg/L以下，提高处理效果。
通过试验验证，使用后可处理洗衣废水、分析废水、尾气洗涤废水、含氢氟酸废水、清洗废水及工艺废水等核燃料生产中产生的各种含铀废水。通过强化预处理使进入硅胶吸附塔的铀浓度由以前的50mg/L左右降低到40mg/L左右，硅胶吸附塔的单次使用周期由以前的2个月延长到4个月；最终排放的废水中铀浓度由以前的50μg/L左右降低到20μg/L以下。
附图说明
图1为本方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进一步详细说明。
如图1所示，
步骤一、预过滤
将含铀废水利用袋式过滤器进行预过滤。
在含铀废水接收槽前安装袋式过滤器，各类含铀废水在进入接收槽前，经袋式过滤器拦截含铀废水中的含铀颗粒物等固体杂质，有效避免含铀废水接收槽内发生临界安全事故。
步骤二、废液酸化处理
经步骤一处理后的含铀废水放入衬胶搅拌槽搅拌
搅拌时，在搅拌槽的高位槽加入浓度为55％的硝酸，实时测量此时搅拌槽内废液的pH值，当废水pH值到1～2.5时，停止加酸。
加入水蒸气将废水加热到50～90℃，并恒温一定30min，驱赶酸性气体，破坏有机物，避免影响硅胶对铀的吸附。
步骤三、废液碱化处理
关闭水蒸气加热，通过高位槽加入浓度为20％的氨水或氢氧化钠，实时检测废水pH值，当废水pH值到7～11时，停止加碱液，继续搅拌30min后停止，此时大部分铀及其它金属离子沉淀析出。
测量此时废液的铀浓度，铀浓度小于300mg/L则达到碱化要求，否则，返回到步骤2)继续处理，直到铀浓度小于300mg/L。
步骤四、对经过碱化处理后的废液进行过滤
过滤可利用厢式压滤机(厢式压滤机容积为100L，保压压力可达到25MPa，过滤精度10μm/L)；
可重复过滤多次，直到过滤后废水中颗粒物直径小于1μm；
一般选择重复2～3次即可；
步骤五、硅胶吸附除铀
经过滤后的废液进行硅胶吸附除铀处理，可利用吸附塔，将废液送入吸附塔内，吸附流量小于300L/h，吸附尾液从塔底自流入吸附尾液槽。
硅胶为20～160目的粗孔微球硅胶，内部为均匀微孔结构，平均孔径为8～12nm，比表面积300～1800m2/g，孔容为0.8～1.3ml/g。
对经吸附处理后的吸附尾液进行铀浓度检测，铀浓度小于50μg/L进行后续步骤(步骤七)，否则，进行步骤六，之后重新进行硅胶吸附除铀，直到满足要求。
步骤六、硅胶解吸
如果吸附尾液铀浓度大于或等于50μg/L时，需要重新进行硅胶吸附除铀处理。在这之前需要对硅胶进行解吸。(正常情况下，在吸附尾液铀浓度大于或等于0.05mg/L时，说明硅胶饱和，需对硅胶进行解吸。)
解吸时首先用清水对塔内硅胶进行逆流水洗，将附着在硅胶上的氟置换到水洗液中，减少解吸时氢氟酸对硅胶的腐蚀；
之后从吸附塔顶部加入10％的稀硝酸溶液对塔内硅胶进行浸泡解吸，每次浸泡3小时以上，然后将解吸液从硅胶吸附塔底部放入解吸液贮槽，解吸液取瞬时样分析铀浓度，重复以上操作，直至解吸液瞬时样铀浓度小于50mg/L为止；
解吸完成的硅胶吸附塔从底部加入自来水进行逆流水洗，取洗水流出液瞬时样分析铀浓度，直至小于0.05mg/L时停止水洗，水洗完成的硅胶吸附塔可重新投入使用。
步骤七、深度处理
在吸附除铀达标之后的废液加入废水总质量1‰的添加剂(浓度为0.1％的聚合氯化铝溶液)，搅拌30min后，放置进行自然沉降除铀，最后清液外排。
步骤八、尾气洗涤：
废水酸化、碱化涉及硝酸、氨水或盐酸等化学试剂的使用，会产生大量的氮氧化物、氨气等有毒有害气体，因此对有害气体进行如下处理：
在进行搅拌步骤时，对搅拌槽的局排风管，将有毒有害气体引入洗涤塔内，通过洗涤液将有毒有害气体及铀去除，使尾气满足排放要求；对洗涤产生的废液再混合到含铀废液中进行废液处理。

Claims (4)

1.一种含铀废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、预过滤；
步骤二、废液酸化处理；
经步骤一处理后的含铀废水加入浓度为55％的硝酸搅拌；
加入水蒸气将废水加热到50～90℃，并恒温保持30～50min；
步骤三、废液碱化处理；
加入浓度为20％的氨水或氢氧化钠，实时检测废水pH值，当废水pH值到7～11时，停止加碱液，继续搅拌30～50min后停止；
测量此时废液的铀浓度，铀浓度小于300mg/L则达到碱化要求，否则，返回到步骤二继续处理，直到铀浓度小于300mg/L；
步骤四、再次过滤；
步骤五、硅胶吸附除铀
硅胶为20～160目的粗孔微球硅胶，平均孔径为8～12nm，比表面积300～1800m2/g，孔容为0.8～1.3ml/g；
对经吸附处理后的吸附尾液进行铀浓度检测，铀浓度小于50μg/L进行后续步骤七，否则，进行步骤六，之后重新进行硅胶吸附除铀，直到满足要求；
步骤六、硅胶解吸
a)首先用清水对硅胶进行逆流水洗；
b)之后加入浓度为10％的硝酸溶液对硅胶进行浸泡解吸，浸泡3～10小时；
重复以上两个步骤a)和b)，直到解吸液瞬时样铀浓度小于50mg/L为止；
c)逆流水洗，直至取洗水流出液瞬时样分析铀浓度小于0.05mg/L时停止水洗；
步骤七、深度处理
在吸附除铀达标之后的废液加入废水总质量1‰的添加剂，搅拌30～50min后，放置进行自然沉降除铀，最后清液外排。
2.如权利要求1所述的一种含铀废水处理方法，其特征在于：进行所有步骤中的搅拌工序时，进行局部排风，通过洗涤液将有排出气体中的有毒有害气体及铀去除，对洗涤产生的废液再混合到含铀废液中进行废液处理。
3.如权利要求1所述的一种含铀废水处理方法，其特征在于：所述的步骤七中的添加剂为浓度为0.1％的聚合氯化铝溶液。
4.如权利要求1或2或3所述的一种含铀废水处理方法，其特征在于：所述的步骤一为将含铀废水利用袋式过滤器进行预过滤。
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