CN113387412A - 一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置 - Google Patents

一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置 Download PDF

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Abstract

一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，属于废水净化处理装置领域。本发明解决了现有的处理含铀废水装置对含铀废水处理效果差，无法将含铀废水中含铀量降低至工业废水排放量的范围内的问题。本发明包括依次串联的废水接收槽、阳离子交换设备、pH值调整水槽和阴离子交换设备。通过本发明的铀废水处理离子交换装置，有效降低铀废水的含铀量，经过本发明的含铀废水处理装置处理后的含铀废水含铀量低于0.05mg/L，并且可以对含铀废水内的铀金属进行提取和纯化，实现保护环境的同时还可以产生较好的经济效益。

Description

一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换 装置
技术领域
本发明涉及一种处理含铀废水的离子交换装置，属于废水净化处理装置领域。
背景技术
在铀纯化转化生产过程中，会产生硝酸和碳酸混合体系的放射性废水，放射性废水中的主要核素为铀，铀浓度较高，而工业废水含铀量的最高允许排放标准为0.05mg/L，超过标准的废水直接排放对环境会造成不可估量的破坏，因此需对含铀废水进行有效净化处理后，降低废水中的含铀量达到排放标准即可排放。
目前现有的含铀废水处理方法主要有化学沉淀法、吸附法和离子交换法等，通过现有的方法对含铀废水进行净化处理还存在以下几处缺陷：
1.现有的离子交换法处理含铀废水是依靠固定床的离子交换柱，采用凝胶型强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂离子交换树脂进行铀吸附，受树脂吸附性能和设备结构影响，在实际应用过程中，该装置仅能将含铀废水中的铀含量降低至0.5～2mg/L，超过工业废水的排放最高允许限值0.05mg/L；
2.现有的吸附法无法处理大量含铀废水，并且通过吸附法处理铀废水成本较高，不能产生较好的经济效益，而使用化学沉淀法对含铀废水进行处理操作强度大且容易造成二次污染；
3.通过现有的方法对含铀废水中的金属铀进行回收利用时，包含较多的其他金属杂质的富集，影响对含铀废水中的铀金属提取和纯化效果。
综上所述，亟需一种可以对含铀废水深度净化处理，将含铀废水的含铀量降低至工业废水排放最高允许限值的离子交换装置用以解决上述问题。
发明内容
本发明解决了现有的处理含铀废水装置对含铀废水处理效果差，无法将含铀废水中含铀量降低至工业废水排放量的范围内的问题，进而公开了“一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置”。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。
本发明的技术方案：
一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，包括依次串联的废水接收槽、阳离子交换设备、pH值调整水槽和阴离子交换设备。
进一步的，还包括再生废液槽，再生废液槽通过管路分别与阳离子交换设备和阴离子交换设备的排液口连接。
进一步的，所述阳离子交换设备包括至少两个并联设置的阳离子交换柱，所述阴离子交换设备包括至少两个并联设置的阴离子交换柱。
进一步的，还包括排放槽，所述阳离子交换柱包括第一阳离子交换柱和第二阳离子交换柱，第一阳离子交换柱与第二阳离子交换柱并联，第一阳离子交换柱与第二阳离子交换柱的尾液口分别通过管路与pH值调整水槽连接，第一阳离子交换柱与第二阳离子交换柱的排液口分别通过管路与再生废液槽连接，所述阴离子交换柱包括第一阴离子交换柱和第二阴离子交换柱，第一阴离子交换柱与第二阴离子交换柱并联，第一阴离子交换柱和第二阴离子交换柱的尾液口分别通过管路与排放槽连接，第一阴离子交换柱和第二阴离子交换柱的排液口分别通过管路与再生废液槽连接
进一步的，还包括阴树脂再生液配制槽和阳树脂再生液配制槽，阴树脂再生液配制槽通过管路与阴离子交换设备连接，阳树脂再生液配制槽通过管路与阳离子交换设备连接。
进一步的，还包括浓硫酸储槽、硫酸稀释槽和氢氧化钠溶液配制槽，浓硫酸储槽与硫酸稀释槽通过管路连接，硫酸稀释槽通过多条管路分别与阴树脂再生液配制槽、废水接收槽和排放槽连接，氢氧化钠溶液配制槽通过管路与pH值调整水槽连接。
进一步的，还包括暂存水槽，暂存水槽的入口与pH值调整水槽通过管路连接，暂存水槽的出口与阴离子交换设备通过管路连接。
进一步的，所述第一阳离子交换柱、第二阳离子交换柱、第一阴离子交换柱和第二阴离子交换柱采用碳钢衬胶材质。
进一步的，所述阴树脂再生液配制槽、废水接收槽、pH值调整水槽上装配有pH在线测量仪。
进一步的，还包括搅拌桨和自来水供给管道，自来水供给管道分别与硫酸稀释槽、阴树脂再生液配制槽、阳树脂再生液配制槽和氢氧化钠溶液配制槽连通，硫酸稀释槽、阴树脂再生液配制槽、阳树脂再生液配制槽、氢氧化钠溶液配制槽和pH值调整水槽内均设置有搅拌桨。
本发明的有益效果：
1.通过本发明的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置实现了深度净化处理含铀废水，经过本装置处理后的含铀废水含铀量低于0.05mg/L，达到废水排放标准，避免排放含铀量较高的废水对环境造成污染的问题；
2.本发明的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置可以处理大量的含铀废水，处理后的废水含铀量低，排放后不会造成二次污染；
3.本发明的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置利用树脂的选择吸附性，避免了回收的金属铀中含铀其他金属杂质的富集，实现对含铀废水中的金属铀提取和纯化。
附图说明
图1是一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置的流程图；
图2是具体实施方式七的示意图；
图3是离子交换柱的示意图。
图中1-浓硫酸储槽，2-硫酸稀释槽，3-阴树脂再生液配制槽，4-阳树脂再生液配制槽，5-氢氧化钠溶液配制槽，6-再生废液槽，7-废水接收槽，8-第一阳离子交换柱，9-第二阳离子交换柱，10-pH值调整水槽，11-暂存水槽，12-第一阴离子交换柱，13-第二阴离子交换柱，14-排放槽，15-阳离子交换设备，16-阴离子交换设备，17-搅拌桨，18-自来水供给管道。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述都是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明的概念。
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，包括依次串联的废水接收槽7、阳离子交换设备15、pH值调整水槽10和阴离子交换设备16，待处理含铀废水首先输入至废水接收槽7中，随后通过管路输送至阳离子交换设备15内进行吸附处理，吸附处理后的含铀废水输送至pH值调整水槽10内，在pH值调整水槽10内输入氢氧化钠溶液调整含铀废水的pH值，调整后的含铀废水输送至阴离子交换设备16中进行吸附，经过阳离子交换设备15和阴离子交换设备16吸附后的含铀废水含铀量低于0.05mg/L，达到废水排放标准后即可排出。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，还包括再生废液槽6，再生废液槽6通过管路与阳离子交换设备15和阴离子交换设备16的排液口连接，解吸清洗阳离子交换设备15和阴离子交换设备16时产生的废液含铀量较高，通过管路排入再生废液槽6内通过化学沉淀的方法将废液中的铀离子转化为重铀酸铵或重油酸钠进行沉淀，对金属铀进行回收利用。
具体实施方式三：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，所述阳离子交换设备15包括至少两个并联设置的阳离子交换柱，所述阴离子交换设备16包括至少两个并联设置的阴离子交换柱，阳离子交换柱和阴离子交换柱的数量根据处理含铀废水的处理量进行调整。
具体实施方式四：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，还包括排放槽14，所述阳离子交换柱包括第一阳离子交换柱8和第二阳离子交换柱9，第一阳离子交换柱8与第二阳离子交换柱9并联，第一阳离子交换柱8与第二阳离子交换柱9的尾液口分别通过管路与pH值调整水槽10连接，第一阳离子交换柱8与第二阳离子交换柱9的排液口分别通过管路与再生废液槽6连接，所述阴离子交换柱包括第一阴离子交换柱12和第二阴离子交换柱13，第一阴离子交换柱12与第二阴离子交换柱13并联，第一阴离子交换柱12和第二阴离子交换柱13的尾液口分别通过管路与排放槽14连接，第一阴离子交换柱12和第二阴离子交换柱13的排液口分别通过管路与再生废液槽6连接，先通过自来水对饱和的阳离子交换树脂进行冲洗，冲洗后的废液含铀量较高，通过管道流入再生液废槽6内，再向第一阳离子交换柱8和第二阳离子交换柱9内分别通入浓度5％～10％的碳酸钠溶液进行解吸，解吸后的废液通过管道流入再生液废槽6内，解吸后的阳离子交换树脂恢复铀离子吸附能力，再对解吸后的阳离子交换树脂进行冲洗，通过自来水对饱和的阴离子交换树脂进行冲洗，冲洗后的废液含铀量较高，通过管道流入再生液废槽6内，再向第一阴离子交换柱12和第二阴离子交换柱13内分别通入5％-10％的氯化钠溶液加无机酸(盐酸，硫酸或硝酸)调配的pH4-5的溶液，解吸后的废液通过管道流入再生液废槽6内，解吸后的阴离子交换树脂恢复铀离子吸附能力，再对解吸后的阴离子交换树脂进行冲洗，即可开始继续铀废水吸附工作。
具体实施方式五：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，所述阳离子交换柱中盛装有阳离子交换树脂，阴离子交换柱中盛装有阴离子交换树脂，利用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂的选择吸附性，避免所回收的金属铀中有其他金属杂质的富集，实现对含铀废水中的铀的提取和纯化，阳离子交换树脂采用朗盛化学TP260阳离子交换树脂，阴离子交换树脂采用朗盛化学TP107阴离子交换树脂。
具体实施方式六：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，还包括浓硫酸储槽1、硫酸稀释槽2、阴树脂再生液配制槽3、阳树脂再生液配制槽4和氢氧化钠溶液配制槽5，浓硫酸储槽1与硫酸稀释槽2通过管路连接，硫酸稀释槽2通过多条管路分别与阴树脂再生液配制槽3、废水接收槽7和排放槽14连接，阴树脂再生液配制槽3通过管路与阴离子交换设备16连接，阳树脂再生液配制槽4通过管路与阳离子交换设备15连接，氢氧化钠溶液配制槽5通过管路与pH值调整水槽10连接，浓硫酸储槽1用于放置浓硫酸，浓硫酸通过管路输入至硫酸稀释槽2、阴树脂再生液配制槽3中，阳树脂再生液配制槽4内放置有浓度5％～10％的碳酸钠溶液，氢氧化钠溶液配制槽5内放置有氢氧化钠溶液，硫酸稀释槽2、阴树脂再生液配制槽3、阳树脂再生液配制槽4和氢氧化钠溶液配制槽5分别通入自来水用于稀释对应储槽内的溶液，硫酸稀释槽2、阴树脂再生液配制槽3、阳树脂再生液配制槽4和氢氧化钠溶液配制槽5内的搅拌桨17使溶液与水充分混合，硫酸稀释槽2内稀释的硫酸分别通过多个管路输入再生废液槽6和废水接收槽7内，与含铀废水混合用于调整含铀废水的pH值，阴树脂再生液配制槽3内5％-10％的氯化钠溶液加无机酸(盐酸，硫酸或硝酸)调配的pH4-5的溶液用于解吸阴离子交换设备16内的阴离子交换柱，提高阴离子交换柱的吸附能力，阳树脂再生液配制槽4内的阳树脂再生液用于解吸阳离子交换设备15中的阳离子交换柱，提高阳离子交换柱的吸附能力，氢氧化钠溶液配制槽5中的氢氧化钠溶液通过管路输入至pH值调整水槽10内，调整经过阳离子交换设备15吸附后的含铀废水的pH值，pH值调整水槽10内的搅拌桨17使含铀废水与氢氧化钠溶液更好的融合。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，还包括暂存水槽11，暂存水槽11的入口与pH值调整水槽10通过管路连接，暂存水槽11的出口与阴离子交换设备16通过管路连接，暂存水槽11的作用是当阴离子交换设备16饱和后进行解吸时，含铀废水现在暂存水槽11内暂存。
具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，所述第一阳离子交换柱8、第二阳离子交换柱9、第一阴离子交换柱12和第二阴离子交换柱13采用碳钢衬胶材质，各个储槽的材质为玻璃钢，连通的管材为PVC-U，材料的选择需要具备一定的耐腐蚀性，并与废水腐蚀性相匹配。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，所述阴树脂再生液配制槽3、废水接收槽7、pH值调整水槽10上装配有pH在线测量仪，pH在线测量仪用于检测阴树脂再生液配制槽3、废水接收槽7和pH值调整水槽10内溶液的pH值。
具体实施方式十：结合图3说明本实施方式，本实施方式的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，所述离子交换柱上分别加工有N-1、N-2、N-3和N-4口，清水和再生液通过N-1口进入，由N-2口排出，含铀废水通过N-3口进入，由N-4口排出。
具体实施方式十一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，还包括搅拌桨17和自来水供给管道18，自来水供给管道18分别与硫酸稀释槽2、阴树脂再生液配制槽3、阳树脂再生液配制槽4和氢氧化钠溶液配制槽5连通，硫酸稀释槽2、阴树脂再生液配制槽3、阳树脂再生液配制槽4、氢氧化钠溶液配制槽5和pH值调整水槽10内均设置有搅拌桨17，自来水供给管道18用于向硫酸稀释槽2、阴树脂再生液配制槽3、阳树脂再生液配制槽4和氢氧化钠溶液配制槽5内输入自来水与罐内对应溶液向结合，搅拌桨17使硫酸稀释槽2、阴树脂再生液配制槽3、阳树脂再生液配制槽4、氢氧化钠溶液配制槽5和pH值调整水槽10内的溶液快速融合。
具体实施方式十二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换方法，包括以下步骤：
步骤一：向浓硫酸储槽1内输入浓硫酸溶液，浓硫酸溶液通过管路输入至硫酸稀释槽2和阴树脂再生液配制槽3内，向阳树脂再生液配置槽4内输入阳树脂再生液，向氢氧化钠溶液配制槽5内输入氢氧化钠溶液，通过自来水供给管道18分别向硫酸稀释槽2、阴树脂再生液配制槽3、阳树脂再生液配制槽4和氢氧化钠溶液配制槽5内输入自来水，分别开启硫酸稀释槽2、阴树脂再生液配制槽3、阳树脂再生液配制槽4和氢氧化钠溶液配制槽5的搅拌桨17进行搅拌；
步骤二：将待处理含铀废水输入至废水接收槽7内，硫酸稀释槽2内稀释的硫酸通过管路输入至废水接收槽7内将含铀废水的pH值调整至3～5的范围内；
步骤三：含铀废水通过管路输入至阳离子交换设备15中进行吸附，第一阳离子交换柱8和第二阳离子交换柱9交替使用，第一阳离子交换柱8和第二阳离子交换柱9中盛装阳离子交换树脂；
步骤四：经过阳离子交换设备15吸附后的尾液收集至pH值调整水槽10内，氢氧化钠溶液配制槽5内的氢氧化钠溶液通过管路输入至pH值调整水槽10内，开启pH值调整水槽10内的搅拌桨17，将尾液的pH值调整至7～9的范围内；
步骤五：处理后的尾液经过暂存水槽11后输入至阴离子交换设备16中进行吸附，第一阴离子交换柱12和第二阴离子交换柱13交替使用，第一阴离子交换柱12和第二阴离子交换柱13中盛装阴离子交换树脂；
步骤六：经过阴离子交换设备16吸附后的尾液输入至排放槽14内，硫酸稀释槽2内的硫酸通过管路输入至排放槽14内，将排放槽14内的尾液pH值调整至中性，检测排放槽14内的尾液含铀量低于0.05mg/L后进行排放；
步骤七：阳离子交换设备15饱和后，将阳树脂再生液配制槽4内的阳树脂再生液通过管路输入至第一阳离子交换柱8和第二阳离子交换柱9内进行解吸，解吸后的废液通过管路输入至再生废液槽6内通过化学沉淀对废液内的金属铀回收再利用；
步骤八：阴离子交换设备16饱和后，将阴树脂再生液配制槽3内的阴树脂再生液通过管路输入至第一阴离子交换柱12和第二阴离子交换柱13内进行解吸，解吸后的废液通过管路输入至再生废液槽6内通过化学沉淀对废液内的金属铀回收再利用。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，其特征在于：包括依次串联的废水接收槽(7)、阳离子交换设备(15)、pH值调整水槽(10)和阴离子交换设备(16)。
2.根据权利要求1所述的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，其特征在于：还包括再生废液槽(6)，再生废液槽(6)通过管路分别与阳离子交换设备(15)和阴离子交换设备(16)的排液口连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，其特征在于：所述阳离子交换设备(15)包括至少两个并联设置的阳离子交换柱，所述阴离子交换设备(16)包括至少两个并联设置的阴离子交换柱。
4.根据权利要求3所述的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，其特征在于：还包括排放槽(14)，所述阳离子交换柱包括第一阳离子交换柱(8)和第二阳离子交换柱(9)，第一阳离子交换柱(8)与第二阳离子交换柱(9)并联，第一阳离子交换柱(8)与第二阳离子交换柱(9)的尾液口分别通过管路与pH值调整水槽(10)连接，第一阳离子交换柱(8)与第二阳离子交换柱(9)的排液口分别通过管路与再生废液槽(6)连接，所述阴离子交换柱包括第一阴离子交换柱(12)和第二阴离子交换柱(13)，第一阴离子交换柱(12)与第二阴离子交换柱(13)并联，第一阴离子交换柱(12)和第二阴离子交换柱(13)的尾液口分别通过管路与排放槽(14)连接，第一阴离子交换柱(12)和第二阴离子交换柱(13)的排液口分别通过管路与再生废液槽(6)连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，其特征在于：还包括阴树脂再生液配制槽(3)和阳树脂再生液配制槽(4)，阴树脂再生液配制槽(3)通过管路与阴离子交换设备(16)连接，阳树脂再生液配制槽(4)通过管路与阳离子交换设备(15)连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，其特征在于：还包括浓硫酸储槽(1)、硫酸稀释槽(2)和氢氧化钠溶液配制槽(5)，浓硫酸储槽(1)与硫酸稀释槽(2)通过管路连接，硫酸稀释槽(2)通过多条管路分别与阴树脂再生液配制槽(3)、废水接收槽(7)和排放槽(14)连接，氢氧化钠溶液配制槽(5)通过管路与pH值调整水槽(10)连接。
7.根据权利要求5所述的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，其特征在于：还包括暂存水槽(11)，暂存水槽(11)的入口与pH值调整水槽(10)通过管路连接，暂存水槽(11)的出口与阴离子交换设备(16)通过管路连接。
8.根据权利要求4所述的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，其特征在于：所述第一阳离子交换柱(8)、第二阳离子交换柱(9)、第一阴离子交换柱(12)和第二阴离子交换柱(13)采用碳钢衬胶材质。
9.根据权利要求5所述的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，其特征在于：所述阴树脂再生液配制槽(3)、废水接收槽(7)、pH值调整水槽(10)上装配有pH在线测量仪。
10.根据权利要求6所述的一种用于硝酸和碳酸混合体系下含铀废水处理的离子交换装置，其特征在于：还包括搅拌桨(17)和自来水供给管道(18)，自来水供给管道(18)分别与硫酸稀释槽(2)、阴树脂再生液配制槽(3)、阳树脂再生液配制槽(4)和氢氧化钠溶液配制槽(5)连通，硫酸稀释槽(2)、阴树脂再生液配制槽(3)、阳树脂再生液配制槽(4)、氢氧化钠溶液配制槽(5)和pH值调整水槽(10)内均设置有搅拌桨(17)。
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