CN108766610A - 放射性废水的浓缩处理方法及放射性废水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种放射性废水的浓缩处理方法及放射性废水处理系统，该浓缩处理方法包括：放射性废水经过预处理得到预处理液，预处理液经过超滤得到滤液，滤液进行反渗透处理得到浓缩液，浓缩液经过真空膜蒸馏分离得到净化水排放；该放射性废水处理系统包括：原料池，用于储存放射性废水；预处理设备，对放射性废水进行预处理；超滤膜设备，用于去除预处理液的大分子有机物；反渗透膜设备，对滤液进行初步浓缩处理；真空膜蒸馏设备，对浓缩液进行最终的浓缩处理；本发明的放射性废水浓缩处理方法提高了放射性废水的浓缩倍数，减少了最终处置的放射性浓缩液的体积，从而减少了后续固化所产生的固化体的体积，延长了固化体填埋场的使用寿命。

Description

放射性废水的浓缩处理方法及放射性废水处理系统

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种放射性废水的浓缩处理方法及放射性废水处理系统。

背景技术

核工业的发展，在带给人类大量能源的同时，也会产生大量的放射性废水。传统处理放射性废水的方法包括混凝、沉淀、吸附、离子交换、蒸发、膜处理技术等，但是这些技术通常由于能耗高、操作困难和产生二次废物等原因，应用受到限制。如反渗透膜处理技术，虽然能有效地去除放射性废水中的核素，但是产水量仅有70％左右，且会产生大量放射性浓液，不利于后续固化处理。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，首要目的是提供一种放射性废水的浓缩处理方法。

本发明的第二个目的是提供一种实现上述浓缩处理方法的放射性废水处理系统。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种放射性废水的浓缩处理方法，其包括如下步骤：

(1)、放射性废水经过预处理得到预处理液；

(2)、预处理液经过超滤得到滤液；

(3)、滤液进行反渗透处理得到浓缩液；

(4)、浓缩液经过真空膜蒸馏分离得到净化水排放。

优选地，步骤(1)中，预处理的过程包括：混凝、沉淀和过滤。

优选地，步骤(2)中，超滤的过程为：预处理液在超滤膜内进行超滤。

具体地，超滤膜选自平板超滤膜组件、中空纤维超滤膜组件或管式超滤膜组件中的一种以上，超滤膜的膜层孔径为0.001‐0.02μm，孔隙率为30‐70％。

其中，平板超滤膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为40‐90°，纯水通量为50‐500L/(m²·h)；中空纤维超滤膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；管式超滤膜组件的内径为4‐25mm。

超滤膜中的有机膜选自聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚砜膜或聚醚砜膜中的一种以上；超滤膜中的无机膜为陶瓷膜。

超滤的过程中，压力为0.04‐0.7MPa，温度为5‐45℃，pH值为1‐14。

优选地，步骤(3)中，反渗透处理的过程为：滤液经过反渗透膜进行初步浓缩处理。

具体地，反渗透膜选自平板反渗透膜组件、中空纤维反渗透膜组件、卷式反渗透膜组件或管式反渗透膜组件中的一种以上，反渗透膜的孔径为0.5‐10nm，孔隙率30‐70％。

其中，平板反渗透膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为40‐90°；中空纤维反渗透膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；管式反渗透膜组件的内径为4‐25mm。

反渗透膜的材质选自醋酸纤维素或芳香族聚酰胺中的一种以上。

反渗透处理的过程中，压力为1.0‐10.0MPa，温度为10‐80℃，pH值为1‐14。

进一步地，反渗透膜的产水率为50‐90％。

优选地，步骤(4)中，真空膜蒸馏的过程为：采用真空膜蒸馏对浓缩液进行最终的浓缩处理。

具体地，真空膜蒸馏中的膜选自平板膜组件、中空纤维膜组件或管式微滤膜组件中的一种以上，膜的孔径为0.1‐0.45μm，孔隙率为40‐50％。

其中，平板膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为133.5‐134.0°，纯水通量为49.00‐49.10L/(m²·h)；中空纤维膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；管式微滤膜组件的内径为4‐25mm。

真空膜蒸馏中膜的材质为疏水性材料。

优选地，真空膜蒸馏中膜的材质选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚醚砜中的一种以上。

真空膜蒸馏的过程中，进料液的温度为30‐90℃，进料液的流速为0.01‐2.0m/s，渗透侧的真空度为‐80～‐98KPa。

优选地，放射性废水为非挥发性发射性废水，放射性废水的核素浓度为0.01‐10⁵mg/L。

一种实现上述放射性废水的浓缩处理方法的放射性废水处理系统，其包括原料池、预处理设备、超滤膜设备、反渗透膜设备和真空膜蒸馏设备。

其中，原料池，用于储存放射性废水；预处理设备，对放射性废水进行预处理；超滤膜设备，用于去除预处理液中的大分子有机物；反渗透膜设备，对滤液进行初步浓缩处理；真空膜蒸馏设备，对浓缩液进行最终的浓缩处理。

优选地，超滤膜设备中超滤膜选自平板超滤膜组件、中空纤维超滤膜组件或管式超滤膜组件中的一种以上，超滤膜的膜层孔径为0.001‐0.02μm，孔隙率为30‐70％。

其中，平板超滤膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为40‐90°，纯水通量为50‐500L/(m²·h)；中空纤维超滤膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；管式超滤膜组件的内径为4‐25mm。

超滤膜设备中超滤膜内的有机膜选自聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚砜膜或聚醚砜膜中的一种以上；超滤膜内的无机膜为陶瓷膜。

超滤膜设备在进行超滤的过程中，压力为0.04‐0.7MPa，温度为5‐45℃，pH值为1‐14。

优选地，反渗透膜设备在进行初步浓缩处理时，反渗透膜设备中反渗透膜选自平板反渗透膜组件、中空纤维反渗透膜组件、卷式反渗透膜组件或管式反渗透膜组件中的一种以上，反渗透膜的孔径为0.5‐10nm，孔隙率为30‐70％。

其中，平板反渗透膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为40‐90°；中空纤维反渗透膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；管式反渗透膜组件的内径为4‐25mm。

反渗透膜设备中反渗透膜的材质选自醋酸纤维素或芳香族聚酰胺中的一种以上。

反渗透膜设备在进行反渗透处理的过程中，压力为1.0‐10.0MPa，温度为10‐80℃，pH值为1‐14。

反渗透膜设备中反渗透膜的产水率为50‐90％。

优选地，真空膜蒸馏设备在进行最终的浓缩处理时，真空膜蒸馏设备中真空膜蒸馏中的膜选自平板膜组件、中空纤维膜组件或管式微滤膜组件中的一种以上，膜的孔径为0.1‐0.45μm，孔隙率为40‐50％。

其中，平板膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为133.5‐134.0°，纯水通量为49.00‐49.10L/(m²·h)；中空纤维膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；管式微滤膜组件的内径为4‐25mm。

真空膜蒸馏设备中真空膜蒸馏中膜的材质为疏水性材料。

真空膜蒸馏设备中真空膜蒸馏中膜的材质选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚醚砜中的一种以上。

真空膜蒸馏设备在进行真空膜蒸馏的过程中，进料液的温度为30‐90℃，进料液的流速为0.01‐2.0m/s，渗透侧的真空度为‐80～‐98KPa。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：

本发明的放射性废水浓缩处理方法提高了放射性废水的浓缩倍数，减少了最终处置的放射性浓缩液的体积，从而减少了后续固化所产生的固化体的体积，延长了固化体填埋场的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的放射性废水的浓缩处理方法的流程示意图。

图2为本发明的放射性废水处理系统进行放射性废水的浓缩处理方法的流程示意图。

图3为本发明的放射性废水处理系统中真空膜蒸馏设备示意图。

图4为本发明的实施例1中真空膜蒸馏设备中膜的通量和产水量的变化示意图。

图5为本发明的实施例2中真空膜蒸馏设备中膜的通量和产水量的变化示意图。

图6为本发明的实施例3中真空膜蒸馏设备中膜的通量和产水量的变化示意图。

附图标记：料液箱1、膜池2、冷凝器3、循环水箱4、储液罐5、烧杯6、电子天平7、真空泵8、针型阀9、第一温度计10、第一阀门11、第一循环泵12、流量计13、第二温度计14、第三温度计15、第二阀门16、第一压力表17、第四温度计18、第三阀门19、第二循环泵20、第五温度计21、第四阀门22和第二压力表23。

具体实施方式

本发明提供了一种放射性废水的浓缩处理方法及放射性废水处理系统。

<放射性废水的浓缩处理方法>

如图1所示，本发明的放射性废水的浓缩处理方法，其包括如下步骤：

(1)、放射性废水经过预处理得到预处理液；

(2)、预处理液经过超滤得到滤液；

(3)、滤液进行反渗透处理得到浓缩液；

(4)、浓缩液经过真空膜蒸馏分离得到净化水排放。

在步骤(1)中，预处理的过程包括：混凝、沉淀和过滤等常规预处理操作，预处理的目的为：去除放射性废水中的悬浮物和大颗粒物质。

在步骤(2)中，超滤的过程为：预处理液在超滤膜内进行超滤，从而去除其中的大分子有机物。

具体地，超滤膜选自平板超滤膜组件、中空纤维超滤膜组件或管式超滤膜组件中的一种以上，超滤膜的膜层孔径可以为0.001‐0.02μm，优选为0.02μm；孔隙率可以为30‐70％，优选为50％。

其中，平板超滤膜组件的厚度可以为0.1‐1.0mm，优选为0.5mm；接触角可以为40‐90°，优选为68.5°；纯水通量可以为50‐500L/(m²·h)，优选为129L/(m²·h)；中空纤维超滤膜组件的内径可以为0.3‐1.4mm，优选为0.5mm；外径可以为0.5‐2.0mm，优选为0.8mm；管式超滤膜组件的内径可以为4‐25mm，优选为10mm。

超滤膜中的有机膜选自聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚砜膜或聚醚砜膜中的一种以上；超滤膜中的无机膜为陶瓷膜。

超滤的过程中，压力可以为0.04‐0.7MPa，优选为0.2MPa；温度可以为5‐45℃，优选为25℃；pH值可以为1‐14，优选为8。

在步骤(3)中，反渗透处理的过程为：滤液经过反渗透膜进行初步浓缩处理，产生的清水根据要求进行回用，浓缩液进入真空膜蒸馏系统进行再浓缩。

具体地，反渗透膜选自平板反渗透膜组件、中空纤维反渗透膜组件、卷式反渗透膜组件或管式反渗透膜组件中的一种以上，反渗透膜的孔径可以为0.5‐10nm，优选为10nm；孔隙率可以为30‐70％，优选为50％。

其中，平板反渗透膜组件的厚度可以为0.1‐1.0mm，优选为0.5mm；接触角可以为40‐90°，优选为70°；中空纤维反渗透膜组件的内径可以为0.3‐1.4mm，优选为0.5mm；外径可以为0.5‐2.0mm，优选为0.6mm；管式反渗透膜组件的内径可以为4‐25mm，优选为10mm。

反渗透膜的材质选自醋酸纤维素或芳香族聚酰胺中的一种以上。

反渗透处理的过程中，压力可以为1.0‐10.0MPa，优选为2.0MPa；温度可以为10‐80℃，优选为25℃；pH值可以为1‐14，优选为7。

进一步地，反渗透膜的产水率可以为50‐90％，优选为80％。产出的清水中未检出放射性核素，因此，剩下的浓水(即浓缩液)进入至真空膜蒸馏设备进行再浓缩。

在步骤(4)中，真空膜蒸馏的过程为：采用真空膜蒸馏对浓缩液进行最终的浓缩处理。

具体地，真空膜蒸馏中的膜选自平板膜组件、中空纤维膜组件或管式微滤膜组件中的一种以上，膜的孔径可以为0.1‐0.45μm，优选为0.1μm；孔隙率可以为40‐50％，优选为40％。

其中，平板膜组件的厚度可以为0.1‐1.0mm，优选为0.5mm；接触角可以为133.5‐134.0°，优选为133.6°；纯水通量可以为49.00‐49.10L/(m²·h)，优选为49.05L/(m²·h)；中空纤维膜组件的内径可以为0.3‐1.4mm，优选为0.5mm；外径可以为0.5‐2.0mm，优选为0.6mm；管式微滤膜组件的内径可以为4‐25mm，优选为10mm。

真空膜蒸馏中膜的材质为疏水性材料。真空膜蒸馏中膜的材质选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚醚砜中的一种以上。

真空膜蒸馏的过程中，进料液的温度可以为30‐90℃，优选为55℃；进料液的流速可以为0.01‐2.0m/s，优选为0.46m/s；渗透侧的真空度可以为‐80～‐98KPa，优选为‐97KPa。

实际上，放射性废水为非挥发性发射性废水，放射性废水的核素浓度可以为0.01‐10⁵mg/L，优选为0.01mg/L。

其中，步骤(1)、步骤(2)和步骤(4)中产生的固体残渣收集后进行固化处置，步骤(3)和步骤(4)中产生的清水根据要求进行回用。

实际上，膜蒸馏(membrane distillation，MD)是膜技术与蒸馏过程相结合的膜分离过程，它以疏水微孔膜为介质，在膜两侧蒸气压差的作用下，料液中挥发性组分以蒸气形式透过膜孔，从而达到分离的目的。与其他常用分离过程相比，膜蒸馏具有分离效率高、操作条件温和、对膜与原料液间相互作用及膜的机械性能要求不高等优点。同时，膜蒸馏能与传统的放射性废水处理技术相结合，在去除放射性废水中核素的同时，实现放射性废水的减量化，有利于放射性废水的后续固化处理。

<放射性废水处理系统>

如图2所示，本发明的放射性废水处理系统包括原料池、预处理设备、超滤膜设备、反渗透膜设备和真空膜蒸馏设备，其可以实现上述放射性废水的浓缩处理方法。

其中，原料池，用于储存放射性废水；预处理设备，对放射性废水进行预处理以除去其中的悬浮物和大颗粒物质；超滤膜设备，用于去除预处理液的大分子有机物；反渗透膜设备，对滤液进行初步浓缩处理，产生的清水根据要求进行回用，浓缩液进行再浓缩；真空膜蒸馏设备，对浓缩液进行最终的浓缩处理。

(超滤膜设备)

超滤膜设备在进行超滤操作时，超滤膜设备中超滤膜选自平板超滤膜组件、中空纤维超滤膜组件或管式超滤膜组件中的一种以上，超滤膜的膜层孔径可以为0.001‐0.02μm，优选为0.02μm；孔隙率可以为30‐70％，优选为50％。

其中，平板超滤膜组件的厚度可以为0.1‐1.0mm，优选为0.5mm；接触角可以为40‐90°，优选为68.5°；纯水通量可以为50‐500L/(m²·h)，优选为129L/(m²·h)；中空纤维超滤膜组件的内径可以为0.3‐1.4mm，优选为0.5mm；外径可以为0.5‐2.0mm，优选为0.8mm；管式超滤膜组件的内径可以为4‐25mm，优选为10mm。

超滤膜设备中超滤膜内的有机膜选自聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚砜膜或聚醚砜膜中的一种以上；超滤膜内的无机膜为陶瓷膜。

超滤膜设备在进行超滤的过程中，压力可以为0.04‐0.7MPa，优选为0.2MPa；温度可以为5‐45℃，优选为25℃；pH值可以为1‐14，优选为8。

(反渗透膜设备)

反渗透膜设备在进行初步浓缩处理时，反渗透膜设备中反渗透膜选自平板反渗透膜组件、中空纤维反渗透膜组件、卷式反渗透膜组件或管式反渗透膜组件中的一种以上，反渗透膜的孔径可以为0.5‐10nm，优选为10nm；孔隙率可以为30‐70％，优选为50％。

其中，平板反渗透膜组件的厚度可以为0.1‐1.0mm，优选为0.5mm；接触角可以为40‐90°，优选为70°；中空纤维反渗透膜组件的内径可以为0.3‐1.4mm，优选为0.5mm；外径可以为0.5‐2.0mm，优选为0.6mm；管式反渗透膜组件的内径可以为4‐25mm，优选为10mm。

反渗透膜设备中反渗透膜的材质选自醋酸纤维素或芳香族聚酰胺中的一种以上。

反渗透膜设备在进行反渗透处理的过程中，压力可以为1.0‐10.0MPa，优选为2.0MPa；温度可以为10‐80℃，优选为25℃；pH值可以为1‐14，优选为7。

反渗透膜设备中反渗透膜的产水率可以为50‐90％，优选为80％。

(真空膜蒸馏设备)

真空膜蒸馏设备在进行最终的浓缩处理时，真空膜蒸馏设备中真空膜蒸馏中的膜选自平板膜组件、中空纤维膜组件或管式微滤膜组件中的一种以上，膜的孔径可以为0.1‐0.45μm，优选为0.1μm；孔隙率可以为40‐50％，优选为40％。

其中，平板膜组件的厚度可以为0.1‐1.0mm，优选为0.5mm；接触角可以为133.5‐134.0°，优选为133.6°；纯水通量可以为49.00‐49.10L/(m²·h)，优选为49.05L/(m²·h)；中空纤维膜组件的内径可以为0.3‐1.4mm，优选为0.5mm；外径可以为0.5‐2.0mm，优选为0.6mm；管式微滤膜组件的内径可以为4‐25mm，优选为10mm。

真空膜蒸馏设备中真空膜蒸馏中膜的材质为疏水性材料。

真空膜蒸馏设备中真空膜蒸馏中膜的材质选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚醚砜中的一种以上。

真空膜蒸馏设备在进行真空膜蒸馏的过程中，进料液的温度可以为30‐90℃，优选为55℃；进料液的流速可以为0.01‐2.0m/s，优选为0.46m/s；渗透侧的真空度可以为‐80～‐98KPa，优选为‐97KPa。

具体地，如图3所示，真空膜蒸馏设备在进行最终的浓缩处理时的过程为：经过反渗透膜设备初步浓缩之后的浓缩液，被泵入到真空膜蒸馏设备的料液箱1中。在料液箱1中的钛合金加热棒的加热下达到设定温度(可以为30‐90℃)后，在第一循环泵12和流量计13的作用下泵入到膜池2的热料液侧，在此过程中，流量计13用来测量并控制进入膜池2的料液流量。待膜池2进口温度稳定在设定值(30‐90℃)后，打开真空泵8，对膜池2的渗透侧抽真空。在膜池2的热料液侧，高温的料液会产生蒸气，而剩余的料液会在第二阀门16的作用下返回到料液箱1中反复进行循环，当料液箱1中的料液浓缩到一定倍数时打开第一阀门11并排出，排出的浓缩废液进行后续处置；而在渗透侧，在蒸气压力差和抽真空的作用下，热料液侧产生的蒸气会透过膜孔进入到渗透侧，并流经冷凝器3。与冷凝器3相接的是含有冷却水的循环水箱4，保证流经冷凝器3的冷却水温度低于15℃。循环水箱4产生的冷却水以与蒸气流动相反的方向，在第三阀门19和第二循环泵20的作用下进入冷凝器3，与热蒸气进行充分的热交换，实现蒸气的快速冷凝。冷凝后的产水进入到储液罐5中。真空膜蒸馏设备运行一段时间后，关闭真空泵8，通过第四阀门22排出储液罐5中的产水至位于电子天平7上的烧杯6内或者回用，从而测定真空膜蒸馏的产水量和出水水质。或者产生的清水通过针型阀9可直接排放或回用。随后重复运行真空膜蒸馏设备，这样就达到了放射性废水浓缩减量化的目的。

其中，第一温度计10用于测量料液箱1内放射性废水加热的温度；第二温度计14用于测量膜池2中进口的温度；第三温度计15用于测量膜池2中出料液温度；第一压力表17用于测量膜池2中渗透侧的压力；第四温度计18用于测量循环水箱4中进水的温度；第三阀门19和第二循环泵20用于将循环水箱4内的出水泵入至冷凝器3中；第五温度计21用于测量出水进入冷凝器3的温度；第四阀门22用于将储液罐5内的清水排放至烧杯6内；第二压力表23用于测量储液罐5内清水的压力；真空泵8的作用是在渗透侧产生负压，增大膜池中真空膜蒸馏的膜两侧压力差，从而提高膜通量。

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：

本实施例的放射性废水的浓缩处理方法包括如下步骤：

模拟放射性废水的过程为：用去离子水溶解硝酸锶、硝酸铯和六水硝酸铀酰，得到混合液，混合液中锶、铯和铀的浓度均为0.1mg/L，混合液的含盐量为10g/L，总体积为20L。

(1)、将储存于原料池中模拟的放射性废水进入预处理设备进行混凝、沉淀和过滤操作，得到预处理液。

(2)、预处理液进入超滤膜设备进行超滤以除去可能的大分子有机物，从而得到滤液；该超滤膜设备中的超滤膜为聚四氟乙烯平板膜组件，膜层孔径为0.02μm，孔隙率为50％，厚度为0.5mm，接触角为68.5°，纯水通量为129L/(m²·h)；超滤过程中的压力为0.2MPa，温度为25℃，pH值为8。

(3)、滤液进入反渗透膜设备进行初步浓缩处理，该反渗透膜设备的产水率为80％，则产出的清水根据要求进行回用；剩下的20％的浓水(即浓缩液)进行再浓缩；该反渗透膜设备中的反渗透膜为芳香族聚酰胺平板膜组件，孔径为10nm，孔隙率为50％，厚度为0.5mm，接触角为70°；反渗透过程中的压力为2.0MPa，温度为25℃，pH值为7。

(4)、步骤(3)中的浓水进入真空膜蒸馏设备，浓水泵入料液箱1(容积为10L)后，在料液箱1中的钛合金加热棒的加热下达到55℃后，在第一循环泵12(流量为80L/h)和流量计13的作用下泵入到聚四氟乙烯平板疏水膜组件的表面，该聚四氟乙烯平板疏水膜组件的面积为0.012m²。待膜池2进口温度稳定在55℃，流速为0.46m/s后，打开真空泵8，对膜池2的渗透侧抽真空。在膜池2的热料液侧，高温的料液会产生蒸气，而剩余的料液会在第二阀门16的作用下返回到料液箱1中反复进行循环，当料液箱1中的料液浓缩到一定倍数时打开第一阀门11并排出，排出的浓缩废液进行后续处置；而在渗透侧，在蒸气压力差和抽真空(真空度为‐97KPa)的作用下，热料液侧产生的浓水中的水蒸气会透过聚四氟乙烯平板疏水膜组件的膜孔进入到渗透侧，并流经冷凝器3。与冷凝器3相接的是含有冷却水的循环水箱4，保证流经冷凝器3的冷却水温度低于15℃。循环水箱4产生的冷却水以与蒸气流动相反的方向，在第三阀门19和第二循环泵20的作用下进入冷凝器3，与热蒸气进行充分的热交换，实现蒸气的快速冷凝。冷凝后的产水进入到储液罐5中。真空膜蒸馏设备运行一段时间后，关闭真空泵8，通过第四阀门22排出储液罐5中的产水至位于电子天平7上的烧杯6内或者回用，从而测定真空膜蒸馏的产水量和出水水质。或者产生的清水通过针型阀9可直接排放或回用。

其中，真空膜蒸馏设备中聚四氟乙烯平板疏水膜组件的孔径为0.1μm，孔隙率为40％，厚度为0.5mm，接触角为133.6°，纯水通量为49.05L/(m²·h)。

实际上，本实施例的模拟的放射性废水中暂无悬浮物和大分子有机物。

具体地，超滤膜设备中聚四氟乙烯平板膜组件的膜层孔径在0.001‐0.02μm之内、孔隙率在30‐70％之内、厚度在0.1‐1.0mm之内、接触角在40‐90°之内、纯水通量在50‐500L/(m²·h)之内均是可以的。进行超滤时的压力在0.04‐0.7MPa之内、温度在5‐45℃之内、pH值在1‐14之内也是可以的。

反渗透膜设备中芳香族聚酰胺平板膜组件的孔径在0.5‐10nm之内、孔隙率在30‐70％之内、厚度在0.1‐1.0mm之内、接触角在40‐90°之内均是可以的。进行初步浓缩处理时的压力在1.0‐10.0MPa之内、温度在10‐80℃之内、pH值在1‐14之内也是可以的。

真空膜蒸馏设备中聚四氟乙烯平板疏水膜组件的孔径在0.1‐0.45μm之内、孔隙率在40‐50％之内、厚度在0.1‐1.0mm之内、接触角在133.5‐134.0°之内、纯水通量在49.00‐49.10L/(m²·h)之内都是可以的。进行最终的浓缩处理时的进料液的温度在30‐90℃之内、进料液的流速在0.01‐2.0m/s之内、渗透侧的真空度在‐80～‐98KPa之内都是可以的。

实施例2：

本实施例的放射性废水的浓缩处理方法包括如下步骤：

模拟放射性废水的过程为：用去离子水溶解硝酸锶、硝酸铯和六水硝酸铀酰，得到混合液，混合液中锶、铯和铀的浓度均为100mg/L，混合液的含盐量为10g/L，总体积为20L。

(1)、将储存于原料池中模拟的放射性废水进入预处理设备进行混凝、沉淀和过滤操作，得到预处理液。

(2)、预处理液进入超滤膜设备进行超滤以除去可能的大分子有机物，从而得到滤液；该超滤膜设备中的超滤膜为聚四氟乙烯平板膜组件，膜层孔径为0.02μm，孔隙率为50％，厚度为0.5mm，接触角为68.5°，纯水通量为129L/(m²·h)；超滤过程中的压力为0.2MPa，温度为25℃，pH值为8。

(3)、滤液进入反渗透膜设备进行初步浓缩处理，该反渗透膜设备的产水率为80％，则产出的清水根据要求进行回用；剩下的20％的浓水(即浓缩液)进行再浓缩；该反渗透膜设备中的反渗透膜为芳香族聚酰胺平板膜组件，孔径为10nm，孔隙率为50％，厚度为0.5mm，接触角为70°；反渗透过程中的压力为2.0MPa，温度为25℃，pH值为7。

(4)、步骤(3)中的浓水进入真空膜蒸馏设备，浓水泵入料液箱1(容积为10L)后，在料液箱1中的钛合金加热棒的加热下达到55℃后，在第一循环泵12(流量为80L/h)和流量计13的作用下泵入到聚四氟乙烯平板疏水膜组件的表面，该聚四氟乙烯平板疏水膜组件的面积为0.012m²。待膜池2进口温度稳定在55℃，流速为0.46m/s后，打开真空泵8，对膜池2的渗透侧抽真空。在膜池2的热料液侧，高温的料液会产生蒸气，而剩余的料液会在第二阀门16的作用下返回到料液箱1中反复进行循环，当料液箱1中的料液浓缩到一定倍数时打开第一阀门11并排出，排出的浓缩废液进行后续处置；而在渗透侧，在蒸气压力差和抽真空(真空度为‐97KPa)的作用下，热料液侧产生的浓水中的水蒸气会透过聚四氟乙烯平板疏水膜组件的膜孔进入到渗透侧，并流经冷凝器3。与冷凝器3相接的是含有冷却水的循环水箱4，保证流经冷凝器3的冷却水温度低于15℃。循环水箱4产生的冷却水以与蒸气流动相反的方向，在第三阀门19和第二循环泵20的作用下进入冷凝器3，与热蒸气进行充分的热交换，实现蒸气的快速冷凝。冷凝后的产水进入到储液罐5中。真空膜蒸馏设备运行一段时间后，关闭真空泵8，通过第四阀门22排出储液罐5中的产水至位于电子天平7上的烧杯6内或者回用，从而测定真空膜蒸馏的产水量和出水水质。或者产生的清水通过针型阀9可直接排放或回用。

其中，真空膜蒸馏系统中聚四氟乙烯平板疏水膜组件的孔径为0.1μm，孔隙率为40％，厚度为0.5mm，接触角为133.6°，纯水通量为49.05L/(m²·h)。

实际上，本实施例的模拟的放射性废水中暂无悬浮物和大分子有机物。

实施例3：

本实施例的放射性废水的浓缩处理方法包括如下步骤：

模拟放射性废水的过程为：用去离子水溶解硝酸锶、硝酸铯和六水硝酸铀酰，得到混合液，混合液中锶、铯和铀的浓度均为100mg/L，混合液的含盐量为10g/L，另外，向混合液中加入浊度标准液(400NTU)和富里酸标准物质(Fulvic Acid，FA)，最终使得混合液中浊度为100NTU，总有机碳(Total Organic Carbon，TOC)为86.5mg/L，总体积为20L。

(1)、将储存于原料池中模拟的放射性废水进入预处理设备进行混凝、沉淀和过滤操作，得到预处理液。

(2)、预处理液进入超滤膜设备进行超滤以除去可能的大分子有机物，从而得到滤液，滤液中的浊度为0.2NTU，TOC为2.38mg/L；该超滤膜设备中的超滤膜为聚四氟乙烯平板膜组件，膜层孔径为0.02μm，孔隙率为50％，厚度为0.5mm，接触角为68.5°，纯水通量为129L/(m²·h)；超滤过程中的压力为0.2MPa，温度为25℃，pH值为8。

(3)、滤液进入反渗透膜设备进行初步浓缩处理，该反渗透膜设备的产水率为80％，则产出的清水根据要求进行回用；剩下的20％的浓水(即浓缩液)进行再浓缩；该反渗透膜设备中的反渗透膜为芳香族聚酰胺平板膜组件，孔径为10nm，孔隙率为50％，厚度为0.5mm，接触角为70°；反渗透过程中的压力为2.0MPa，温度为25℃，pH值为7。

(4)、步骤(3)中的浓水进入真空膜蒸馏设备，浓水泵入料液箱1(容积为10L)后，在料液箱1中的钛合金加热棒的加热下达到55℃后，在第一循环泵12(流量为80L/h)和流量计13的作用下泵入到聚四氟乙烯平板疏水膜组件的表面，该聚四氟乙烯平板疏水膜组件的面积为0.012m²。待膜池2进口温度稳定在55℃，流速为0.46m/s后，打开真空泵8，对膜池2的渗透侧抽真空。在膜池2的热料液侧，高温的料液会产生蒸气，而剩余的料液会在第二阀门16的作用下返回到料液箱1中反复进行循环，当料液箱1中的料液浓缩到一定倍数时打开第一阀门11并排出，排出的浓缩废液进行后续处置；而在渗透侧，在蒸气压力差和抽真空(真空度为‐97KPa)的作用下，热料液侧产生的浓水中的水蒸气会透过聚四氟乙烯平板疏水膜组件的膜孔进入到渗透侧，并流经冷凝器3。与冷凝器3相接的是含有冷却水的循环水箱4，保证流经冷凝器3的冷却水温度低于15℃。循环水箱4产生的冷却水以与蒸气流动相反的方向，在第三阀门19和第二循环泵20的作用下进入冷凝器3，与热蒸气进行充分的热交换，实现蒸气的快速冷凝。冷凝后的产水进入到储液罐5中。真空膜蒸馏设备运行一段时间后，关闭真空泵8，通过第四阀门22排出储液罐5中的产水至位于电子天平7上的烧杯6内或者回用，从而测定真空膜蒸馏的产水量和出水水质。或者产生的清水通过针型阀9可直接排放或回用。

其中，真空膜蒸馏系统中聚四氟乙烯平板疏水膜组件的孔径为0.1μm，孔隙率为40％，厚度为0.5mm，接触角为133.6°，纯水通量为49.05L/(m²·h)。

本实施例说明预处理过程及超滤过程对放射性废水中的悬浮物和大分子物质均有较好的去除效果，可以保证反渗透膜设备的进水水质，因此，本实施例同样适用于处理含有悬浮物和的大分子有机物的放射性废水。

<实验>

以上述实施例中得到的产品分别进行实验。

本实验的目的在于研究通过检测各个实施例的产水中放射性核素铀、锶和铯的浓度以及电导率，计算真空膜蒸馏设备对放射性核素的去污因子以及对盐的截留率，并根据产水量计算真空膜蒸馏处理放射性废水的渗透通量以及浓缩效果，来探究放射性废水的处理情况。

由图4可知，真空膜蒸馏设备处理反渗透膜设备中的浓缩液时，初始通量从46.65L/(m²·h)降至5.13L/(m²·h)，历时2520min(42h)，累积产水约3.02L，浓缩倍数约4.1倍，结合之前反渗透膜设备约80％产水率(浓缩倍数约5倍)，因此，该放射性废水处理系统对该模拟的放射性废水的浓缩倍数约为20.5倍。同时，对真空膜蒸馏设备的电导率和放射性废水中核素浓度进行测定，发现电导率均低于10μs.cm^‐1(去离子水电导率为1.78μs.cm^‐1)，而放射性废水中核素浓度均低于0.01mg/L(多数低于检测限0.001mg/L)，放射性废水中核素的去除率均在92％以上。

由图5可知，真空膜蒸馏设备处理反渗透膜系统中的浓缩液时，初始通量从45.46L/(m²·h)降至4.76L/(m²·h))，历时2520min(42h)，累积产水约3.08L，浓缩倍数约4.3倍，结合之前反渗透膜设备约80％产水率(浓缩倍数约5倍)，因此，该放射性废水处理系统对该模拟的放射性废水的浓缩倍数约为21.5倍。同时，对真空膜蒸馏设备的电导率和放射性废水中核素浓度进行测定，发现电导率均低于10μs.cm^‐1(去离子水电导率为2.18μs.cm^‐1)，而放射性废水中核素浓度均低于0.01mg/L(多数低于检测限0.001mg/L)，放射性废水中核素去除率均在99.99％以上。因此，对比实施例1可知，放射性废水中核素浓度的增加不会影响真空膜蒸馏设备的处理和浓缩效果。

由图6可知，真空膜蒸馏设备处理反渗透膜系统中的浓缩液时，初始通量从46.95L/(m²·h)降至5.34L/(m²·h)，历时2520min(42h)，累积产水约3.21L，浓缩倍数约5.1倍，结合之前反渗透膜设备约80％产水率(浓缩倍数约5倍)，因此，该放射性废水处理系统对该模拟的放射性废水的浓缩倍数约为25.5倍。同时，对真空膜蒸馏设备的电导率和放射性废水中核素浓度进行测定，发现电导率均低于10μs.cm^‐1(去离子水电导率为2.26μs.cm^‐1)，而放射性废水中核素浓度均低于0.01mg/L(多数低于检测限0.001mg/L)，放射性废水中核素去除率均在99.99％以上。

综上可知，本发明的放射性废水的浓缩处理方法使得放射性废水的去污因子至少为10⁵，并且浓缩倍数至少为20倍。

另外，长期运行后，真空膜蒸馏设备处理高含盐量放射性废水的膜表面而出现结垢现象，随着含盐量增加，结垢现象越严重。对污染物进行分析发现，结垢物的主要成分为CaCO₃和CaSO₄，无放射性核素检出。采用清水对受污染的聚四氟乙烯平板疏水膜进行冲洗，10min后通量恢复到初始水平。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种放射性废水的浓缩处理方法，其特征在于：其包括如下步骤：

(1)、放射性废水经过预处理得到预处理液；

(2)、所述预处理液经过超滤得到滤液；

(3)、所述滤液进行反渗透处理得到浓缩液；

(4)、所述浓缩液经过真空膜蒸馏分离得到净化水排放。

2.根据权利要求1所述的放射性废水的浓缩处理方法，其特征在于：步骤(1)中，所述预处理的过程包括：混凝、沉淀和过滤。

3.根据权利要求1所述的放射性废水的浓缩处理方法，其特征在于：步骤(2)中，所述超滤的过程为：所述预处理液在超滤膜内进行超滤；和/或，

所述超滤膜选自平板超滤膜组件、中空纤维超滤膜组件或管式超滤膜组件中的一种以上，所述超滤膜的膜层孔径为0.001‐0.02μm，孔隙率为30‐70％；和/或，

所述平板超滤膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为40‐90°，纯水通量为50‐500L/(m²·h)；所述中空纤维超滤膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；所述管式超滤膜组件的内径为4‐25mm；和/或，

所述超滤膜中的有机膜选自聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚砜膜或聚醚砜膜中的一种以上；所述超滤膜中的无机膜为陶瓷膜；和/或，

所述超滤的过程中，压力为0.04‐0.7MPa，温度为5‐45℃，pH值为1‐14。

4.根据权利要求1所述的放射性废水的浓缩处理方法，其特征在于：步骤(3)中，所述反渗透处理的过程为：所述滤液经过反渗透膜进行初步浓缩处理；和/或，

所述反渗透膜选自平板反渗透膜组件、中空纤维反渗透膜组件、卷式反渗透膜组件或管式反渗透膜组件中的一种以上，所述反渗透膜的孔径为0.5‐10nm，孔隙率30‐70％；和/或，

所述平板反渗透膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为40‐90°；所述中空纤维反渗透膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；所述管式反渗透膜组件的内径为4‐25mm；和/或，

所述反渗透膜的材质选自醋酸纤维素或芳香族聚酰胺中的一种以上；和/或，

所述反渗透处理的过程中，压力为1.0‐10.0MPa，温度为10‐80℃，pH值为1‐14；和/或，

所述反渗透膜的产水率为50‐90％。

5.根据权利要求1所述的放射性废水的浓缩处理方法，其特征在于：步骤(4)中，所述真空膜蒸馏的过程为：采用真空膜蒸馏对所述浓缩液进行最终的浓缩处理；和/或，

所述真空膜蒸馏中的膜选自平板膜组件、中空纤维膜组件或管式微滤膜组件中的一种以上，所述膜的孔径为0.1‐0.45μm，孔隙率为40‐50％；和/或，

所述平板膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为133.5‐134.0°，纯水通量为49.00‐49.10L/(m²·h)；所述中空纤维膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；所述管式微滤膜组件的内径为4‐25mm；和/或，

所述真空膜蒸馏中膜的材质为疏水性材料；和/或，

所述真空膜蒸馏中膜的材质选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚醚砜中的一种以上；和/或，

所述真空膜蒸馏的过程中，进料液的温度为30‐90℃，进料液的流速为0.01‐2.0m/s，渗透侧的真空度为‐80～‐98KPa。

6.根据权利要求1所述的放射性废水的浓缩处理方法，其特征在于：所述放射性废水为非挥发性发射性废水，所述放射性废水的核素浓度为0.01‐10⁵mg/L。

7.一种实现如权利要求1‐6任一项所述放射性废水的浓缩处理方法的放射性废水处理系统，其特征在于：其包括：

原料池，用于储存放射性废水；

预处理设备，对放射性废水进行预处理；

超滤膜设备，用于去除预处理液中的大分子有机物；

反渗透膜设备，对滤液进行初步浓缩处理；

真空膜蒸馏设备，对浓缩液进行最终的浓缩处理。

8.根据权利要求7所述的放射性废水处理系统，其特征在于：所述超滤膜设备中超滤膜选自平板超滤膜组件、中空纤维超滤膜组件或管式超滤膜组件中的一种以上，所述超滤膜的膜层孔径为0.001‐0.02μm，孔隙率为30‐70％；和/或，

所述平板超滤膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为40‐90°，纯水通量为50‐500L/(m²·h)；所述中空纤维超滤膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；所述管式超滤膜组件的内径为4‐25mm；和/或，

所述超滤膜设备中超滤膜内的有机膜选自聚四氟乙烯膜、聚偏氟乙烯膜、聚砜膜或聚醚砜膜中的一种以上；所述超滤膜内的无机膜为陶瓷膜；和/或，

所述超滤膜设备在进行超滤的过程中，压力为0.04‐0.7MPa，温度为5‐45℃，pH值为1‐14。

9.根据权利要求7所述的放射性废水处理系统，其特征在于：所述反渗透膜设备中反渗透膜选自平板反渗透膜组件、中空纤维反渗透膜组件、卷式反渗透膜组件或管式反渗透膜组件中的一种以上，所述反渗透膜的孔径为0.5‐10nm，孔隙率30‐70％；和/或，

所述平板反渗透膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为40‐90°；所述中空纤维反渗透膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；所述管式反渗透膜组件的内径为4‐25mm；和/或，

所述反渗透膜设备中反渗透膜的材质选自醋酸纤维素或芳香族聚酰胺中的一种以上；和/或，

所述反渗透膜设备在进行反渗透处理的过程中，压力为1.0‐10.0MPa，温度为10‐80℃，pH值为1‐14；和/或，

所述反渗透膜设备中反渗透膜的产水率为50‐90％。

10.根据权利要求7所述的放射性废水处理系统，其特征在于：所述真空膜蒸馏设备在进行最终的浓缩处理时，所述真空膜蒸馏设备中真空膜蒸馏中的膜选自平板膜组件、中空纤维膜组件或管式微滤膜组件中的一种以上，所述膜的孔径为0.1‐0.45μm，孔隙率为40‐50％；和/或，

所述平板膜组件的厚度为0.1‐1.0mm，接触角为133.5‐134.0°，纯水通量为49.00‐49.10L/(m²·h)；所述中空纤维膜组件的内径为0.3‐1.4mm，外径为0.5‐2.0mm；所述管式微滤膜组件的内径为4‐25mm；和/或，

所述真空膜蒸馏设备中真空膜蒸馏中膜的材质为疏水性材料；和/或，

所述真空膜设备中真空膜蒸馏中膜的材质选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚醚砜中的一种以上；和/或，

所述真空膜设备在进行真空膜蒸馏的过程中，进料液的温度为30‐90℃，进料液的流速为0.01‐2.0m/s，渗透侧的真空度为‐80～‐98KPa。