CN109979636A - 一种含铀废水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含铀废水处理系统，包括用于去除废水中铀的微生物膜去除装置，微生物膜去除装置具有进水口和出水口；用于去除废水中铀的污泥基生物炭去除装置，污泥基生物炭去除装置的进水口与微生物膜去除装置的出水口连接，污泥基生物炭去除装置的出水口连接有废水排出口。本发明利用微生物膜与污泥基生物炭的双重作用去除含铀废水中的铀，提高了对铀的去除效率，进而适用于处理高浓度含铀废水；此外，本发明不会造成二次污染；而且将污水处理厂废弃的活性污泥制成污泥基生物炭，为污泥再次利用提供了途径，可以大大降低污泥的量，降低了污水处理厂的经营成本；同时，污泥基生物炭可以再次利用，达到污泥减量与资源化利用的双重效果。

Description

一种含铀废水处理系统

技术领域

本发明涉及含铀废水处理技术领域，更具体地说，涉及一种含铀废水处理系统。

背景技术

随着世界各国核电的快速发展，铀矿的需求量越来越大，而铀矿的开采和铀水冶过程中会产生大量的含铀废水。含铀废水不仅会污染地表水，还会渗透进入地下污染地下水，同时会进入生物体内，从而造成很大的危害，因此，铀污染水体的修复问题亟待研究解决。

目前，含铀废水的处理方法主要有化学沉淀法、离子交换法、吸附法等，但化学沉淀法、离子交换法存在二次污染，吸附法对铀的去除效率较低，不适用于处理高浓度含铀废水。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含铀废水处理系统，以提高对铀的去除效率，进而适用于处理高浓度含铀废水。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种含铀废水处理系统，包括：

用于去除废水中铀的微生物膜去除装置，所述微生物膜去除装置具有进水口和出水口；

用于去除废水中铀的污泥基生物炭去除装置，所述污泥基生物炭去除装置的进水口与所述微生物膜去除装置的出水口连接，所述污泥基生物炭去除装置的出水口连接有废水排出口。

优选的，上述含铀废水处理系统中，所述微生物膜去除装置包括：

空心球体，所述空心球体设置有进水口和出水口；

可转动地设置于所述空心球体内腔的转轴，所述转轴沿所述空心球体的直径方向设置并垂直于所述空心球体进水口与出水口的连线；

设置在所述转轴上的多根微生物膜杆，所述微生物膜杆之间具有供废水经过的间隙，所述微生物膜杆包括支撑杆和包裹在所述支撑杆外侧的微生物膜。

优选的，上述含铀废水处理系统中，所述微生物膜去除装置还包括与所述空心球体内壁转动配合的球形框，所述球形框与所述转轴的两端固定连接，所述微生物膜杆的外端与所述球形框连接，内端与所述转轴连接，所述微生物膜杆沿垂直于所述转轴的多个平行分布面布置，且每个所述平行分布面上设置有沿所述转轴径向设置的多个微生物膜杆。

优选的，上述含铀废水处理系统中，所述空心球体的进水口位于所述空心球体的顶部，所述空心球体的出水口位于所述空心球体的底部；所述支撑杆为圆柱杆。

优选的，上述含铀废水处理系统中，所述污泥基生物炭去除装置包括：

供废水通过的软管，所述软管内填充有污泥基生物炭填料；

具有螺旋状支撑槽的支撑轴，所述软管呈螺旋状缠绕在所述螺旋状支撑槽上；

外置于所述支撑轴的外筒，所述外筒与所述支撑轴之间形成安装腔，所述软管位于所述安装腔内。

优选的，上述含铀废水处理系统中，所述污泥基生物炭填料呈蜂窝状设置于所述软管内。

优选的，上述含铀废水处理系统中，所述软管的进水口沿废水流动方向为渐缩状。

优选的，上述含铀废水处理系统中，所述空心球体的出水口处设置有过滤网；所述软管的出水口处设置有过滤膜。

优选的，上述含铀废水处理系统中，还包括用于检测废水含铀浓度的铀检测装置，所述铀检测装置的进水口与所述软管的出水口连接。

优选的，上述含铀废水处理系统中，所述铀检测装置的出水口连接有切换导通的第一导管和第二导管，所述第一导管设置有所述废水排出口，所述第二导管与所述空心球体的进水口连接；当所述废水含铀浓度高于预设铀浓度阈值时，所述第二导管导通；否则，所述第一导管导通。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的含铀废水处理系统包括用于去除废水中铀的微生物膜去除装置，微生物膜去除装置具有进水口和出水口；用于去除废水中铀的污泥基生物炭去除装置，污泥基生物炭去除装置的进水口与微生物膜去除装置的出水口连接，污泥基生物炭去除装置的出水口连接有废水排出口。

应用时，含铀废水首先进入微生物膜去除装置，利用微生物去除装置的微生物膜进行初次处理，初步去除废水中的铀；初次处理后的废水接着进入污泥基生物炭去除装置中，利用污泥基生物炭再次去除废水中的铀。

本发明利用微生物膜与污泥基生物炭的双重作用去除含铀废水中的铀，提高了对铀的去除效率，进而适用于处理高浓度含铀废水；此外，本发明不会造成二次污染；而且将污水处理厂废弃的活性污泥制成污泥基生物炭，为污泥再次利用提供了途径，可以大大降低污泥的量，降低了污水处理厂的经营成本；同时，污泥基生物炭可以再次利用，达到污泥减量与资源化利用的双重效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明实施例提供的含铀废水处理系统的主视图；

图2是本发明实施例提供的含铀废水处理系统的局部侧视图；

图3是本发明实施例提供的软管与空心球体连接的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的软管的局部结构图；

图5是本发明实施例提供的软管的纵向截面示意图；

图6是本发明实施例提供的微生物膜去除装置的主视图；

图7是沿图6中A-A向的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种含铀废水处理系统，以提高对铀的去除效率，进而适用于处理高浓度含铀废水。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1-7，本发明实施例提供的含铀废水处理系统包括用于去除废水中铀的微生物膜去除装置，微生物膜去除装置具有进水口和出水口；用于去除废水中铀的污泥基生物炭去除装置，污泥基生物炭去除装置的进水口与微生物膜去除装置的出水口连接，污泥基生物炭去除装置的出水口连接有废水排出口。

应用时，含铀废水首先进入微生物膜去除装置，利用微生物去除装置的微生物膜进行初次处理，初步去除废水中的铀；初次处理后的废水接着进入污泥基生物炭去除装置中，利用污泥基生物炭再次去除废水中的铀。

本发明利用微生物膜与污泥基生物炭的双重作用去除含铀废水中的铀，提高了对铀的去除效率，进而适用于处理高浓度含铀废水；此外，本发明不会造成二次污染；而且将污水处理厂废弃的活性污泥制成污泥基生物炭，为污泥再次利用提供了途径，本发明将污泥采用慢速裂解法得到污泥基生物炭，热解时间3h，300℃下生物炭产率72.33％，450℃下生物炭产率66.54％；可以大大降低污泥的量，降低了污水处理厂的经营成本；同时，污泥基生物炭可以再次利用，达到污泥减量与资源化利用的双重效果。

微生物膜是由微生物组成为克雷伯氏杆菌(20-30％)、肠杆菌科，(15-20％)、不动杆菌属(15-20％)、梭菌(8-10％)、脱硫弧菌(10-15％)等经过24小时的振荡培养得到。克雷白氏杆菌可对9.6mg/L铀溶液，经过4h去除率即达到99.25％。肠杆菌科，通过胞外多聚物(EPS)来降低铀毒性。不动杆菌属，这类细菌可以介导铀与磷酸盐结合生成沉淀，对铀、镍、锌、铜、汞均具有较好的耐受能力。梭菌，可将U(VI)还原成U(IV)。这些细菌表现出较强的适应酸性含铀矿山废水能力。脱硫弧菌，典型的硫酸盐还原菌，可将六价铀还原成四价铀进行固定。通过这些菌的协同作用，保障含铀废水高效处理效果。而生物膜自身可不断更新，各微生物维持动态平衡。

本申请做了如下实验，实验系统的材质均采用有机玻璃，便于观察实验过程；

实验1

本实验利用微生物膜进行高浓度含铀废水处理的方法微生物膜在pH为5.5条件下，对7.2mg/L铀去除率可达到96％以上。

实验2

本实验利用污泥基生物炭进行高浓度含铀废水处理的方法，在300℃的条件下，污泥通过慢速裂解法得到污泥基生物炭，调节废水pH＝6，吸附时间4h，废水中铀浓度5.4mg/L，污泥基生物炭对废水中铀的吸附率见下表1。

表1

污泥基生物炭投加量(g)	吸附率
		0.5	82.00％
1.1	90.10％

实验3

本实验利用污泥基生物炭进行高浓度含铀废水处理的方法，与实施例1的不同之处在于：在450℃的条件下，污泥通过慢速裂解法得到污泥基生物炭，污泥基生物炭对废水中铀的吸附率见下表2。

表2

污泥基生物炭投加量(g)	吸附率
		0.3	81.00％
0.5	86.56％
		0.7	90.54％
0.9	93.68％
		1.1	97.01％

由上述实验数据可知，本发明利用的微生物膜中的微生物还原能力强，且耐受高浓度废水；污泥基生物炭也能够对高浓度含铀废水中的废水中铀具有较好的吸附率。

优选的，微生物膜去除装置包括空心球体1，空心球体1设置有进水口和出水口；可转动地设置于空心球体1内腔的转轴10，转轴10沿空心球体1的直径方向设置并垂直于空心球体1进水口与出水口的连线；设置在转轴10上的多根微生物膜杆12，微生物膜杆12之间具有供废水经过的间隙，微生物膜杆12包括支撑杆和包裹在支撑杆外侧的微生物膜。微生物膜杆12由微生物膜包裹支撑杆制成。

当废水由进水口进入空心球体1，水流使得转轴10转动，从而带动微生物膜杆12一起转动，各处微生物膜杆12的工作负荷一致且废水能与微生物膜杆12有足够有效的接触和反应，对废水进行初次除铀；在转轴10转动过程中，老化的生物膜也会被冲洗出来，可作为碳源供新生的微生物膜生长所需，微生物膜可在低碳条件下保持生长更新，即维系微生物组成的动态平衡，不断发挥除铀作用。本实施例的微生物膜去除装置能够达到较好的除铀效果。

可以理解的是，上述微生物膜去除装置还可以为其他结构，如设置微生物膜板的箱体结构，以达到同样的利用微生物膜除铀的效果，本发明在此不再一一赘述。

进一步的技术方案中，微生物膜去除装置还包括与空心球体1内壁转动配合的球形框11，球形框11与转轴10的两端固定连接，微生物膜杆12的外端与球形框11连接，内端与转轴10连接，微生物膜杆12沿垂直于转轴10的多个平行分布面布置，且每个平行分布面上设置有沿转轴10径向设置的多个微生物膜杆12。

具体的，平行分布面沿转轴10的轴向均匀分布，每个平行分布面上的微生物膜杆12沿周向均匀布置，保证了微生物膜杆12工作负荷的一致性，提高了除铀效率。

当转轴10转动时，能够带动安装微生物膜杆12和的球形框11一起转动。本申请利用球形框11与转轴10分别支撑微生物膜杆12的两端，提高了微生物膜杆12的固定强度。

本发明还可以不包括上述球形框11，使微生物膜杆12的一端悬空；也可以不设置上述转轴10，使微生物膜杆12可自转地设置在空心球体1内壁上。

具体的，空心球体1的进水口位于空心球体1的顶部，空心球体1的出水口位于空心球体1的底部。空心球体1的上端设置进水口，下端设置出水口，利用水流重力驱使转轴10转动，便于废水的流动。本发明不限定空心球体1的进水口和出水口的位置，两者还可以位于同一水平方向，利用废水的输入动力驱动转轴10转动。

支撑杆为圆柱杆，使用圆柱体结构，减少水阻。支撑杆还可以为其他形状，如方形等。

本发明一具体实施例中，污泥基生物炭去除装置包括供废水通过的软管4，软管4内填充有污泥基生物炭填料；具有螺旋状支撑槽的支撑轴3，软管4呈螺旋状缠绕在螺旋状支撑槽上；外置于支撑轴3的外筒5，外筒5与支撑轴3之间形成安装腔，软管4位于安装腔内。支撑轴3上设置有螺旋状支撑槽，防止软管4从支撑轴3上脱落，同时便于软管4螺旋的安装。

本实施例使软管4螺旋设置，能够延长软管4的长度，从而保证了污泥基生物炭的除铀效率。应用时，空心球体1处理后的水进入软管4，经软管4内的污泥基生物炭填料处理，实现了对废水的再次除铀。

可以理解的是，污泥基生物炭去除装置还可以为其他结构，如设置污泥基生物炭填料的通水桶等，以达到同样的利用污泥基生物炭除铀的效果。

优选的，污泥基生物炭填料呈蜂窝状设置于软管4内。如图3-5所示，软管4内的填料呈蜂窝状进行装填，增加了废水与填料之间的接触面积，同时防止堵塞。污泥基生物炭填料还可以采用其他方式如叠层状设置于软管4内。

软管4的进水口沿废水流动方向为渐缩状，进一步减小了水阻。软管4的进水口具体为圆锥口。

空心球体1的出水口处设置有过滤网2；过滤网2固定在空心球体1的底部，由于微生物膜杆12工作可能产生碎膜，滤网可避免碎膜进入软管4中。

软管4的出水口处设置有过滤膜6，避免软管4中的污泥基生物炭进入下一结构中。

上述含铀废水处理系统还包括用于检测废水含铀浓度的铀检测装置7，铀检测装置7的进水口与软管4的出水口连接。本申请利用铀检测装置7检测废水含铀浓度，能够检测除铀效果。

为了进一步优化上述技术方案，铀检测装置7的出水口连接有切换导通的第一导管8和第二导管9，第一导管8设置有废水排出口，第二导管9与空心球体1的进水口连接；当废水含铀浓度高于预设铀浓度阈值时，第二导管9导通；否则，第一导管8导通。

铀检测装置7设置铀浓度阈值，当软管4的出水口中废水含铀浓度高于预设铀浓度阈值，则该废水将经第二导管9回流至空心球体1的进水口，进行再处理，否则，直接经第一导管8排出系统；从而保证了废水排出时的除铀效果。

本发明实施例提供的含铀废水处理系统的工作过程如下：

废水经进水口进入本系统，微生物膜去除装置中的微生物膜杆12对废水进行初次处理，初步去除废水中的铀，初次处理后的废水进入软管4中，软管4中的蜂窝状污泥基生物炭填料，增大了废水与填料之间的接触面积，可以更有效的去除废水中的铀，经蜂窝状污泥基生物炭填料处理后的废水再经过滤膜6进行过滤，防止软管4中的填料进入下一结构中，经过滤膜6处理后的废水流向出水口，出水口中的废水流经铀检测装置7检测废水中含铀浓度，若经处理后的废水含铀浓度高于预设铀浓度阈值，则经第二导管9回流至进水口处，再次进行铀去除处理，反之，将处理后的废水经第一导管8直接排除系统。

本发明操作运行简单，对铀的去除效率高。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种含铀废水处理系统，其特征在于，包括：

用于去除废水中铀的微生物膜去除装置，所述微生物膜去除装置具有进水口和出水口；

用于去除废水中铀的污泥基生物炭去除装置，所述污泥基生物炭去除装置的进水口与所述微生物膜去除装置的出水口连接，所述污泥基生物炭去除装置的出水口连接有废水排出口。

2.根据权利要求1所述的含铀废水处理系统，其特征在于，所述微生物膜去除装置包括：

空心球体(1)，所述空心球体(1)设置有进水口和出水口；

可转动地设置于所述空心球体(1)内腔的转轴(10)，所述转轴(10)沿所述空心球体(1)的直径方向设置并垂直于所述空心球体(1)进水口与出水口的连线；

设置在所述转轴(10)上的多根微生物膜杆(12)，所述微生物膜杆(12)之间具有供废水经过的间隙，所述微生物膜杆(12)包括支撑杆和包裹在所述支撑杆外侧的微生物膜。

3.根据权利要求2所述的含铀废水处理系统，其特征在于，所述微生物膜去除装置还包括与所述空心球体(1)内壁转动配合的球形框(11)，所述球形框(11)与所述转轴(10)的两端固定连接，所述微生物膜杆(12)的外端与所述球形框(11)连接，内端与所述转轴(10)连接，所述微生物膜杆(12)沿垂直于所述转轴(10)的多个平行分布面布置，且每个所述平行分布面上设置有沿所述转轴(10)径向设置的多个微生物膜杆(12)。

4.根据权利要求2所述的含铀废水处理系统，其特征在于，所述空心球体(1)的进水口位于所述空心球体(1)的顶部，所述空心球体(1)的出水口位于所述空心球体(1)的底部；所述支撑杆为圆柱杆。

5.根据权利要求2所述的含铀废水处理系统，其特征在于，所述污泥基生物炭去除装置包括：

供废水通过的软管(4)，所述软管(4)内填充有污泥基生物炭填料；

具有螺旋状支撑槽的支撑轴(3)，所述软管(4)呈螺旋状缠绕在所述螺旋状支撑槽上；

外置于所述支撑轴(3)的外筒(5)，所述外筒(5)与所述支撑轴(3)之间形成安装腔，所述软管(4)位于所述安装腔内。

6.根据权利要求5所述的含铀废水处理系统，其特征在于，所述污泥基生物炭填料呈蜂窝状设置于所述软管(4)内。

7.根据权利要求5所述的含铀废水处理系统，其特征在于，所述软管(4)的进水口沿废水流动方向为渐缩状。

8.根据权利要求5所述的含铀废水处理系统，其特征在于，所述空心球体(1)的出水口处设置有过滤网(2)；所述软管(4)的出水口处设置有过滤膜(6)。

9.根据权利要求5所述的含铀废水处理系统，其特征在于，还包括用于检测废水含铀浓度的铀检测装置(7)，所述铀检测装置(7)的进水口与所述软管(4)的出水口连接。

10.根据权利要求9所述的含铀废水处理系统，其特征在于，所述铀检测装置(7)的出水口连接有切换导通的第一导管(8)和第二导管(9)，所述第一导管(8)设置有所述废水排出口，所述第二导管(9)与所述空心球体(1)的进水口连接；当所述废水含铀浓度高于预设铀浓度阈值时，所述第二导管(9)导通；否则，所述第一导管(8)导通。