CN109354268A - 一种中性地浸采铀井场地下水去离子处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于地下水治理技术领域，具体涉及一种中性地浸采铀井场地下水去离子处理方法。步骤如下：由深井泵提升至集液池的井场地下水首先经过石英砂过滤和袋式过滤处理；过滤达标后的井场地下水称为原水，继续进入复合电极，依次进行工作过程和再生过程，两个过程循环往复。本发明能够实现清液回收率50％～85％，清液铀浓度＜5mg/L，电导率＜300μs/cm，另清液的TDS，硫酸盐和总硬度可以达到地下水二类水质标准要求。与传统的RO法相比，能耗低，不产生二次污染。产生的净水可以回用于系统前段的配药等工艺步骤；同时，产生的浓液可以回到铀矿水冶前端通过离子交换工艺进行进一步富集。

Description

一种中性地浸采铀井场地下水去离子处理方法
技术领域
本发明属于地下水治理技术领域，具体涉及一种中性地浸采铀井场地下水去离子处理方法。
背景技术
目前我国地浸矿山的地下水治理与修复标准处于空白阶段。大规模采用CO2+O2地浸采铀工艺的美国实行矿山生产许可证制度，要求地浸矿山必须在开采前提出地下水治理规划并付诸试验，政府部门根据实验结果决定是否发放开采许可证。推行的地浸矿山退役治理方法为三个阶段，清除阶段、去离子回注阶段和还原沉淀阶段。其中去离子工艺多采用反渗透法。反渗透去离子工艺已经在海水淡化、苦咸水脱盐、纯净水制备等多个领域实现工业应用。长期的实践发现反渗透工艺设备耗电量大，加药反清洗产生二次废水。因此，研究更经济、更环保的适合地浸矿山的去离子处理工艺是地浸行业地下水治理的发展方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种经济、环保的中性地浸采铀井场地下水去离子处理方法，避免传统工艺高耗电及二次污染的问题，实现中性地浸采铀井场含铀地下水的去离子处理。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种中性地浸采铀井场地下水去离子处理方法，步骤如下：
第一步：由深井泵提升至集液池的井场地下水首先经过石英砂过滤和袋式过滤处理；
第二步：过滤达标后的井场地下水称为原水，继续进入复合电极，依次进行工作过程和再生过程，两个过程循环往复；
第三步：工作过程：复合电极正向通电，原水经过复合电极处理之后称为产水，产水目标电导率设置为800μs/cm～1200μs/cm；当产水电导率小于等于产水目标电导率时，称为清液；当产水电导率大于产水目标电导率，且小于等于1.5倍原水电导率时，称为贫液；当产水电导率大于1.5倍原水电导率时，称为浓液；正向通电后，产水电导率逐渐降低，在未达到产水目标电导率时，贫液回流进入集水池；之后产水电导率继续下降达到目标值时形成清液；之后产水电导率开始缓慢回升，大于产水目标电导率时，进入下一步再生过程；
第四步：再生过程：复合电极短路放电，之后对复合电极反向充电，产水电导率瞬时升高后，逐渐降低，此时产水电导率大于1.5倍原水电导率，即为浓液，浓液进入铀水冶厂进一步富集；产水电导率继续下降至小于等于1.5倍原水电导率时，产生的贫液回流至集水池；产水电导率继续下降至小于等于1.2倍原水电导率时，回到第三步，如此循环往复。
所述的第一步过滤处理后达到以下指标：悬浮固体≤5mg/L、化学需氧量≤200mg/L。
所述的第二步中复合电极由石墨烯、活性炭纤维及活性炭组成。
所述的第三步中，复合电极正向通电，工作电压控制在0.8V～2.0V，复合电极与原水的接触速度控制在0.001～0.02m3/(m2·h)。
所述的第三步中，清液少量用于水冶厂配药，其余大量回灌至注液井用于地下水稀释。
所述的第四步中，复合电极短路放电10s。
本发明所取得的有益效果为：
MCDI工艺简称膜电容去离子技术(Membrane Capacitive Deionization)，利用活性炭类电极的导电性、吸附性，使溶液中的阴阳离子在电场作用下向两端电极移动，使溶液形成去离子区，达到溶液去离子的目的。这种工艺仅使用电能，不产生二次废水，通过反向通电即可实现电极的再生，并且工作电压在2V以内，因此同时具备经济性和环保性。
本发明适用于pH 6～10，铀浓度为5mg/L～200mg/L，电导率0～10000μs/cm的中性地浸矿山井场地下水的去离子净化处理。本发明能够实现清液回收率50％～85％，清液铀浓度＜5mg/L，电导率＜300μs/cm，另清液的TDS，硫酸盐和总硬度可以达到地下水二类水质标准要求。与传统的RO法相比，能耗低，不产生二次污染。产生的净水可以回用于系统前段的配药等工艺步骤。同时，产生的浓液可以回到铀矿水冶前端通过离子交换工艺进行进一步富集。
附图说明
图1为中性地浸采铀井场地下水去离子处理方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明所述中性地浸采铀井场地下水去离子处理方法步骤如下：
第一步：由深井泵提升至集液池的井场地下水首先经过石英砂过滤和袋式过滤处理，其悬浮固体(SS)和化学需氧量(CODcr)达到以下指标：SS≤5mg/L、CODcr≤200mg/L，方可进入下一步。
第二步：过滤达标后的井场地下水(以下称为原水)继续进入由石墨烯、活性炭纤维及活性炭组成的复合电极，依次进行工作过程和再生过程，两个过程循环往复。
第三步：工作过程。复合电极正向通电，工作电压控制在0.8V～2.0V，复合电极与原水的接触速度控制在0.001～0.02m3/(m2·h)。原水经过复合电极处理之后称为产水。产水目标电导率设置为800μs/cm～1200μs/cm。当产水电导率小于等于产水目标电导率时，称为清液；当产水电导率大于产水目标电导率，且小于等于1.5倍原水电导率时，称为贫液；当产水电导率大于1.5倍原水电导率时，称为浓液。正向通电后，产水电导率逐渐降低，在未达到产水目标电导率时，贫液回流进入集水池；之后电导率继续下降达到目标值时形成清液，清液少量用于水冶厂配药，其余大量产水回灌至注液井用于地下水稀释；之后产水电导率开始缓慢回升，大于产水目标电导率时，进入下一步再生过程。
第四步：再生过程。复合电极短路放电10s，之后对复合电极反向充电，产水电导率瞬时升高后，逐渐降低，此时产水电导率大于1.5倍原水电导率，即为浓液，浓液进入铀水冶厂进一步富集。产水电导率继续下降至小于等于1.5倍原水电导率时，产生的贫液回流至集水池。产水电导率继续下降至小于等于1.2倍原水电导率时，回到第三步，如此循环往复。
经过处理之后，能够实现清液回收率50％～85％，清液铀浓度＜5mg/L，清液电导率800μs/cm以下。其中TDS，硫酸盐和总硬度可以达到地下水二类水质标准要求。产生的浓液铀富集倍数在5～50倍。

Claims (6)

1.一种中性地浸采铀井场地下水去离子处理方法，其特征在于：步骤如下：
第一步：由深井泵提升至集液池的井场地下水首先经过石英砂过滤和袋式过滤处理；
第二步：过滤达标后的井场地下水称为原水，继续进入复合电极，依次进行工作过程和再生过程，两个过程循环往复；
第三步：工作过程：复合电极正向通电，原水经过复合电极处理之后称为产水，产水目标电导率设置为800μs/cm～1200μs/cm；当产水电导率小于等于产水目标电导率时，称为清液；当产水电导率大于产水目标电导率，且小于等于1.5倍原水电导率时，称为贫液；当产水电导率大于1.5倍原水电导率时，称为浓液；正向通电后，产水电导率逐渐降低，在未达到产水目标电导率时，贫液回流进入集水池；之后产水电导率继续下降达到目标值时形成清液；之后产水电导率开始缓慢回升，大于产水目标电导率时，进入下一步再生过程；
第四步：再生过程：复合电极短路放电，之后对复合电极反向充电，产水电导率瞬时升高后，逐渐降低，此时产水电导率大于1.5倍原水电导率，即为浓液，浓液进入铀水冶厂进一步富集；产水电导率继续下降至小于等于1.5倍原水电导率时，产生的贫液回流至集水池；产水电导率继续下降至小于等于1.2倍原水电导率时，回到第三步，如此循环往复。
2.根据权利要求1所述的中性地浸采铀井场地下水去离子处理方法，其特征在于：所述的第一步过滤处理后达到以下指标：悬浮固体≤5mg/L、化学需氧量≤200mg/L。
3.根据权利要求1所述的中性地浸采铀井场地下水去离子处理方法，其特征在于：所述的第二步中复合电极由石墨烯、活性炭纤维及活性炭组成。
4.根据权利要求1所述的中性地浸采铀井场地下水去离子处理方法，其特征在于：所述的第三步中，复合电极正向通电，工作电压控制在0.8V～2.0V，复合电极与原水的接触速度控制在0.001～0.02m3/(m2·h)。
5.根据权利要求1所述的中性地浸采铀井场地下水去离子处理方法，其特征在于：所述的第三步中，清液少量用于水冶厂配药，其余大量回灌至注液井用于地下水稀释。
6.根据权利要求1所述的中性地浸采铀井场地下水去离子处理方法，其特征在于：所述的第四步中，复合电极短路放电10s。
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