CN115465969A - 一种纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纳滤‑反渗透联合法处理微量铀废液的系统及其应用。该系统包括纳滤循环回路和反渗透循环回路；所述的纳滤循环回路包括依次循环连接的原水调节槽、保安过滤器和纳滤单元；所述的反渗透循环回路包括依次循环连接的反渗透设备和淡水箱；纳滤单元与反渗透设备相连。与现有技术相比，本发明实现了铀纯化转化含铀废水的深度净化处理，经该系统处理后的清液铀含量可降低至0.05mg/L，达到国家排放标准。
Description
技术领域
本发明涉及废液处理领域，具体涉及一种纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统及其应用。
背景技术
铀纯化转化生产线产生的废液主要包括含铀含氟废液或含铀含硝酸废液。其中含铀含氟废液主要是铀转化生产线产生的碳酸钠淋洗液，含有HCO3 -、CO3 2-、Cl-、F-、Na+、及微量Fe3+、Ca2+等金属离子，pH值在7-8之间。国内铀纯化转化生产线产生的含铀废液处理措施主要采用离子交换法和化学沉淀法相结合的方法。
上述方法首先在废液中加入Na2CO3，调整至碱性后通过离子交换树脂进行铀吸附。当树脂吸附饱和后，通过对树脂的解吸、转型，实现树脂的重复利用，所形成的高浓度含铀废液再进行化学沉淀，将铀离子转化为重铀酸钠或重铀酸铵，实现铀的回收利用。
但是，该方法的处理水平受树脂自身吸附性能影响，仅可将废液中铀含量降至0.5～2mg/L，超过了工业废水的排放最高允许限值0.05mg/L。且该方法使用化学药剂较多，造成排放液含盐量较高的同时，也提高了运行成本。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的一种而提供一种纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统及其应用。铀纯化转化含铀废液利用该系统处理后，清液中铀含量可降低至0.05mg/L以下，有效实现废水中铀的深度拦截，实现废水中铀的深度回收，使处理后的废水满足排放要求，达到节能减排的效果。
纳滤(NF)技术是介于超滤(UF)及反渗透(RO)的一种新型膜分离技术。纳滤膜属于压力驱动膜，其可用于相对分子质量界限为200-1000、分子大小约为1nm的溶解组分的分离。反渗透(RO)技术是利用压力差为动力的膜分离技术，其孔径小至纳米级，在一定的压力下H2O分子可以通过RO膜，而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌病毒等杂质无法透过RO膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开。此外，反渗透装置还具有设备构造紧凑，占地面积小，单位处理水量高，能量消耗少，去除杂质彻底，使用范围广，使用操作方便等多种优点。
本发明的构思为：将纳滤技术和反渗透技术相结合，利用两种膜技术将铀纯化转化生产线所产生的含铀含氟废液，经前端预处理后的废液进行深度处理，拦截废液中的微量铀，可以实现铀浓缩回收的同时达标排放清液。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明目的之一在于一种纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统，该系统包括纳滤循环回路和反渗透循环回路；所述的纳滤循环回路包括依次循环连接的原水调节槽、保安过滤器和纳滤单元；所述的反渗透循环回路包括依次循环连接的反渗透设备和淡水箱；纳滤单元与反渗透设备相连。所述的纳滤单元包括相连的一级纳滤设备和二级纳滤设备。所述的二级纳滤设备与反渗透设备相连。所述的系统还包括与一级纳滤设备相连的纳滤浓水箱。所述的系统还包括装载清洗剂的试剂清洗槽，试剂清洗槽与原水调节槽相连的。所述的系统还包括与纳滤浓水箱和反渗透设备都相连的浓水箱。
将前端工艺处理后的铀浓度＜1mg/L的铀废液接入膜处理系统原水调节槽，使用氢氧化钠调节pH至5-8；将原水调节槽的废液导入保安过滤器进行粗过滤后，将废液中杂质去除后废液进入纳滤单元，所述的一级纳滤设备和二级纳滤设备均设有三组纳滤膜；保安过滤器的废液经过一级纳滤设备处理后，铀含量≥0.1mg/L的浓水进入纳滤浓水箱，然后，从纳滤浓水箱转移至浓水箱，清液进入二级纳滤设备；一级纳滤处理的清液通过高压泵进入二级纳滤设备，并经过二级纳滤设备处理后，铀含量≥0.1mg/L的浓水进入原水调节槽，重新进入纳滤膜进行处理，清液进入反渗透设备；二级纳滤的清液经过反渗透设备处理后，浓水进入浓水箱，淡水进入淡水箱，淡水箱中铀含量＜0.05mg/L时，达到排放要求，若铀含量＞0.05mg/L时，导回至反渗透设备，重新处理。
进一步地，所述的系统还包括试剂清洗槽，试剂清洗槽与原水调节槽相连。
进一步地，所述的系统还包括纳滤浓水箱，纳滤浓水箱与一级纳滤设备相连。
进一步地，所述的系统还包括浓水箱，纳滤浓水箱和反渗透设备均与浓水箱相连。
本发明目的之二在于一种如上所述的纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统的应用，应用于处理微量铀废液。
进一步地，所述二级纳滤设备中的清液中铀含量＜0.1mg/L。
进一步地，所述反渗透设备中的淡水中铀含量＜0.05mg/L。
进一步地，所述一级纳滤设备和二级纳滤设备的运行压力为3.5-30bar，例如5、10、15、20、25、30bar。
进一步地，所述一级纳滤设备和二级纳滤设备中的纳滤膜孔径为1-2nm。
进一步地，所述反渗透设备的运行压力为12-70bar。例如12、24、36、48bar。
进一步地，所述反渗透设备中的反渗透膜孔径为0.1-0.7nm。
进一步地，所述的试剂清洗槽用于清洗一级纳滤设备和二级纳滤设备，在槽体内配制清洗剂后打入原水调节槽，通过正洗的方式对纳滤膜进行清洗。
进一步地，清洗液按照膜实际污染情况配制，采用盐酸、EDTA或次氯酸钠等清洗剂对纳滤膜进行清洗。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明实现了铀纯化转化含铀废水的深度净化处理，经该系统处理后的清液中铀含量可降低至0.05mg/L，达到国家排放标准；
(2)本发明实现了铀纯化转化含铀废水的减容浓缩，纳滤清液直接进入反渗透膜，浓液可直接返回前端进行蒸发浓缩，回收金属铀，降低原材料的损失；
(3)本发明中膜处理系统操作简单、耗材较少，大大降低废液处理成本，不产生如重铀酸钠固体等二次废物，具有较好的经济效益；
(4)本发明中纳滤单元和反渗透设备中的设备构造紧凑，占地面积小，废液处理能力高，可以有效达到生产需求，保证生产。
附图说明
图1为一种纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统的流程框图。
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。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统，该系统包括纳滤循环回路和反渗透循环回路；纳滤循环回路包括依次循环连接的原水调节槽、保安过滤器和纳滤单元；反渗透循环回路包括依次循环连接的反渗透设备和淡水箱；纳滤单元与反渗透设备相连。纳滤单元包括相连的一级纳滤设备和二级纳滤设备。二级纳滤设备与反渗透设备相连。系统还包括与一级纳滤设备相连的纳滤浓水箱；装载清洗剂的试剂清洗槽，试剂清洗槽与原水调节槽相连的；以及与纳滤浓水箱和反渗透设备都相连的浓水箱。
实施例1
将前端工艺处理后铀含量0.95mg/L的废液接入膜处理系统的原水调节槽，使用25wt％氢氧化钠溶液调节pH至7。
原水调节槽的废液首先进入保安过滤器进行粗过滤，将废液中杂质去除后进入纳滤单元中的一级纳滤设备。一级纳滤设备共设三组纳滤膜，纳滤膜孔径为2nm，购自上海一鸣过滤技术有限公司，其清液进入一级纳滤淡水箱，浓水则进入纳滤浓水箱后，再转移至浓水箱，与反渗透浓水一同混合后打入前端工艺再次进行处理。
一级纳滤淡水箱的废液通过高压泵(流量：45m3/h，最大压力：30bar)进入二级纳滤设备，二级纳滤设备设有三组纳滤膜，纳滤膜孔径为1nm，购自上海一鸣过滤技术有限公司。其清液进入二级纳滤淡水箱，而浓水则返回原水调节槽，重新进入纳滤膜进行处理。同时在处理废液期间，纳滤膜运行压力控制在15bar，经过纳滤装置处理后的废液铀含量为0.065mg/L。
二级纳滤淡水箱中铀含量为0.065mg/L的废液通过高压泵(流量：45m3/h；最大压力：30bar)导入反渗透设备进行处理，控制反渗透膜运行压力为20bar左右，反渗透膜孔径0.2nm，购自上海一鸣过滤技术有限公司。反渗透淡水进入淡水箱，浓水进入浓水箱与一级纳滤设备的浓水混合。测得反渗透淡水中铀含量为0.02mg/L，满足排放要求，进入排放系统。
纳滤单元设置试剂清洗槽，在槽体内配制盐酸清洗剂后打入原水调节槽，通过正洗的方式对纳滤膜进行清洗。
对比例1
将铀纯化转化生产线废液经前端工艺预处理装置处理后的铀含量为0.95mg/L的废液接入膜处理系统的原水调节槽，使用25wt％的氢氧化钠溶液调节pH至7。
原水调节槽的废液首先进入保安过滤器进行粗过滤，将废液中杂质去除后进入纳滤单元中的一级纳滤设备。一级纳滤设备共设三组纳滤膜，纳滤膜孔径为2nm，购自上海一鸣过滤技术有限公司，其清液进入一级纳滤淡水箱，浓水则进入纳滤浓水箱后，再转移至浓水箱。
一级纳滤淡水箱的废液通过高压泵(流量：45m3/h，最大压力：30bar)进入二级纳滤设备，二级纳滤设备设有三组纳滤膜，纳滤膜孔径为1nm，购自上海一鸣过滤技术有限公司。其清液进入二级纳滤淡水箱，而浓水则返回原水调节槽，重新进入纳滤膜进行处理。同时在处理废液期间，纳滤膜运行压力控制在15bar。经过纳滤装置处理后的废液铀含量为0.065mg/L。此时处理后铀含量大于国家要求排放值，因此需再次返回纳滤原水槽进行处理。再次处理后铀含量为0.03mg/L，此时达标废液将进入排放系统。
纳滤单元设置试剂清洗槽，在槽体内配制盐酸清洗剂后打入原水调节槽，通过正洗的方式对纳滤膜进行清洗。
综上，实施例1采用纳滤-反渗透联合技术，铀离子一次处理去除率为98％，只需要一次处理，即可达标排放，而对比例1采用纳滤技术，一次处理废液的铀离子去除率为93％，需多次处理后才可以达到排放标准。此外，纳滤-反渗透联合技术适合生产线上连续运行，而且纳滤技术无法适应生产线连续运行，这是因为目前纳滤处理废液能力是6立方/小时。如果一次处理不能达标，那么只能返回进行二次处理，等同于纳滤相对于整条生产线处理量就需要增高，这会导致前端工艺被纳滤憋停。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统，其特征在于，该系统包括纳滤循环回路和反渗透循环回路；
所述的纳滤循环回路包括依次循环连接的原水调节槽、保安过滤器和纳滤单元；
所述的反渗透循环回路包括依次循环连接的反渗透设备和淡水箱；
纳滤单元与反渗透设备相连。
2.根据权利要求1所述的一种纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统，其特征在于，所述的纳滤单元包括相连的一级纳滤设备和二级纳滤设备。
3.根据权利要求2所述的一种纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统，其特征在于，所述的二级纳滤设备与反渗透设备相连。
4.根据权利要求2所述的一种纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统，其特征在于，所述的系统还包括与一级纳滤设备相连的纳滤浓水箱。
5.根据权利要求1所述的一种纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统，其特征在于，所述的系统还包括装载清洗剂的试剂清洗槽，试剂清洗槽与原水调节槽相连的。
6.根据权利要求3所述的一种纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统，其特征在于，所述的系统还包括与纳滤浓水箱和反渗透设备都相连的浓水箱。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统的应用，应用于处理微量铀废液。
8.根据权利要求7所述的一种纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统的应用，其特征在于，所述铀废液的浓度＜1mg/L；所述二级纳滤设备中的清液中铀含量＜0.1mg/L，所述反渗透设备中的淡水中铀含量＜0.05mg/L。
9.根据权利要求7所述的一种纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统的应用，其特征在于，
所述一级纳滤设备和二级纳滤设备的运行压力为3.5-30bar，孔径为1-2nm，所述反渗透设备的运行压力为12-70bar，孔径为0.1-0.7nm。
10.根据权利要求7所述的一种纳滤-反渗透联合法处理微量铀废液的系统的应用，所述的清洗液为盐酸、EDTA或次氯酸钠中的一种。
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