DE69106204T2

DE69106204T2 - Verhandlungsverfahren für alkalische Abfallflüssigkeit.

Info

Publication number: DE69106204T2
Application number: DE69106204T
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Kamei; Wataru Shirato
Original assignee: Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd
Priority date: 1990-04-25
Filing date: 1991-04-22
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2011-04-23
Also published as: BR9101622A; JPH047084A; CA2040538C; JP2889967B2; DE69106204D1; UA22107A1; EP0454028A2; AU621258B2; CA2040538A1; KR910018067A; KR930012043B1; RU2053960C1; US5104549A; EP0454028A3; EP0454028B1; AU7515691A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von alkalischem Abfallwasser, das ionische und/oder kolloidale Substanzen enthält.
Nuklearbrennstoffe wie Brennstoffe auf der Basis von Uran oder Thorium verbleiben in den Abwasserflüssigkeiten, die bei der Verarbeitung von Nuklearbrennstoffen zu entsorgen sind. Verfahren unter Verwendung von Adsorbentien wie von geliertem Persimmon-Tannin, Chelate bildenden Harzen oder von hydratisiertem Titanoxid sind bisher als Abwasserbehandlungsverfahren für Abwasserflüssigkeiten dieser Art bekannt geworden.
Bei diesen Abwasserflüssigkeiten können allerdings Uran und Thorium nicht nur im ionischen Zustand, sondern auch in der Form winziger Kolloidsubstanzen vorliegen. Die ionischen Substanzen lassen sich durch die vorgenannten herkömmlichen Verfahren adsorbieren und beseitigen, die kolloidalen Substanzen können jedoch nicht erfolgreich entfernt werden.
Das Dokument JP-A- 63 182 568 offenbart die Verwendung von fixiertem Tannin, das mit dem Abfallwasser in Kontakt gebracht wird, welches Aktinidenelemente enthält.
Die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung hat bereits früher ein neues Abfallbehandlungsverfahren unter Verwendung von Tannin entwickelt, das in JP-2-2051 offenbart wurde. Diese Parallelanmeldung, die noch nicht veröffentlicht ist, beschreibt ein Verfahren, wobei man Tannin in einer Lösung auflöst, die das zu beseitigende Material enthält, einen Aldehyd der Lösung zufügt und des weiteren Ammoniak zu dieser Lösung gibt, um einen Niederschlag zu erzeugen, der das Tannin als Hauptbestandteil enthält und das zu entfernende Material auf dem Niederschlag abfängt und festhält. Dieses Behandlungsverfahren ist auf die Behandlung von Abfallflüssigkeiten anwendbar, in denen Uran und Thorium sogar in kolloidalem Zustand vorliegen. Das Verfahren ist jedoch ziemlich kompliziert, weshalb Verbesserungen angestrebt wurden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abfallbehandlungsverfahren für eine alkalische Abfallflüssigkeit anzugeben, das einfach im Betrieb abläuft und in wirksamer Weise nicht nur die ionischen Substanzen, sondern auch die kolloidalen Substanzen aus der Abfallflüssigkeit zu beseitigen vermag.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Abfallbehandlungsverfahren einer alkalischen Abfallflüssigkeit zur Verfügung gestellt, worin die zu entfernenden Substanzen in ionischen und kolloidalen Zuständen vorliegen, wobei die Stufen umfasst sind, in denen man:
gepulvertes Tannin der Abfallflüssigkeit zufügt, um eine Feststoffsubstanz zu erzeugen, die im wesentlichen aus dem Tannin zusammengesetzt ist, und um die zu beseitigenden Substanzen auf der Feststoffsubstanz abzufangen und daran festzuhalten; und man
im Anschluß daran die Abfallflüssigkeit filtriert, um dadurch die Feststoffsubstanz unter Einschluß der zu beseitigenden Substanzen abzutrennen.
Gewisse Abfallflüssigkeiten, die bei der Herstellung und Verarbeitung von Nuklearbrennstoffen anfallen und abfließen, sind alkalisch. Beispielsweise enthält die Abfallflüssigkeit, die aus dem Uran-Anreicherungsverfahren anfällt, NH&sub4;F zusätzlich zu den Nuklearbrennstoffen wie denen von Uran und Thorium und weist einen pH von ca. 10 auf. In dieser alkalischen Abfallflüssigkeit liegen Uran und Thorium nicht nur im ionischen Zustand, sondern auch in winzig kleinen kolloidalen Zuständen vor.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere dahingehend entwickelt und entsprechend ausgestaltet, die vorgenannte alkalische Abfallflüssigkeit zu behandeln, und es ist dadurch gekennzeichnet, daß Tannin- Pulver der Abfallflüssigkeit zugefügt wird, um eine Feststoffsubstanz zu erzeugen, die im wesentlichen aus dem Tannin besteht und um die zu beseitigenden Substanzen auf der Feststoffsubstanz abzufangen und daran festzuhalten, und daß man dann die Abfallflüssigkeit filtriert, um dadurch die Feststoffsubstanz unter Einschluß der zu beseitigenden Substanzen zu entfernen.
Insbesondere wird zuerst gepulvertes Tannin der Abfallflüssigkeit wie sie ist zugefügt. Als die auszuwählende Art von Tannin ist ein kondensiertes Tannin bevorzugt, wie Quebracho-Tannin, Akazien-Tannin, Mangroven-Tannin, Fichten- Tannin, Gambier-Tannin, Acacatechin- und Eichenrinden-Tannin. Dies deshalb, weil die Ausfällung gründlicher erfolgt, verglichen mit anderen Typen von Tannin, wie hydrolysierbarem Tannin.
Dann wird die Abfallflüssigkeit ausreichend gerührt, so daß das gepulverte Tannin und die Abfallflüssigkeit in Kontakt miteinander vermischt werden. Im Ergebnis löst sich einiges Tannin auf, und einiges verbleibt unaufgelöst, und es bilden sich feste Flockmittel-Niederschläge, die im wesentlichen aus Tannin bestehen. Das Uran und Thorium in der Abfallflüssigkeit werden auf diesen Niederschlägen abgefangen und festgehalten. Beim vorgenannten Ablauf ist es bevorzugt, daß die Rührzeit auf nicht weniger als 20 Minuten, jedoch auch nicht auf eine sehr viel längere Zeitdauer festgelegt wird. Die am meisten bevorzugte Rührzeit beträgt 25 bis 35 Minuten.
Anschließend wird die Abfallflüssigkeit einem herkömmlichen Filterverfahren unterzogen, um dadurch die Feststoffsubstanzen aus der Feststofflüssigkeit abzutrennen. Auf diese Weise werden in der Abfallflüssigkeit enthaltenes Uran und Thorium abgetrennt und wiedergewonnen. Bei der vorliegenden Verfahrensweise wird es bewerkstelligt, daß die ionischen Substanzen an den festen Niederschlägen mittels Adsorption abgefangen und festgehalten werden können, wobei die kolloidalen Substanzen koagulierend sedimentiert werden (Mitfällung), wenn das in der Abfallflüssigkeit gelöste Tannin infolge des Rührvorgangs in der alkalischen Atmosphäre ausfällt.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung kann das Tannin in der Pulverform wie es ist eingesetzt werden, so daß es nicht notwendig ist, jedwedes einschlägige Adsorbens im vorhinein herzustellen und zuzubereiten. Daher ist das Verfahren einfach in Betrieb und Handhabung und sehr wirtschaftlich. Da sich die ionischen und kolloidalen Substanzen gleichzeitig entfernen lassen, ist das Verfahren ausserdem sehr gut durchführbar und wirkungsvoll.
Die vorliegende Erfindung wird nun in konkreter Weise durch die folgenden Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

Es wurden 250 ml Abfallflüssigkeit von pH 10 herangezogen, die 6,90 x 10&sup0; Bq/cm³ α-Nuklid (U), 4,16 x 10&sup0; Bq/cm³ β- Nuklid (Th), 44,0 g/l NH&sub3; und 27,7 g/l F enthielten. Danach wurden 100 mg Tannin-Pulver vom kondensierten Typ der Abfallflüssigkeit zugefügt, die dann 35 Minuten lang gerührt und mittels eines herkömmlichen Verfahrens filtriert wurde. Im entstandenen Filtrat war das α-Nuklid (U) auf eine Konzentration von 2,57 x 10&supmin;¹ Bq cm³ herabgesetzt, und dessen Wiedergewinnungsprozentsatz betrug 96,3%, während das β- Nuklid (Th) auf eine Konzentration von 4,62 x 10&supmin;² Bq/cm³ herabgesetzt war und dessen Wiedergewinnungsprozentsatz 88,9% betrug.

Beispiel 2

Es wurde eine Abfallflüssigkeit herangezogen, die ähnlich der von Beispiel 1 war, jedoch 6,40 x 10&sup0;Bq/cm³ α-Nuklid (U) und 2,26 x 10&sup0; Bq/cm³ β-Nuklid (Th) enthielt. Dann wurde dieselbe Menge kondensiertes Tannin-Pulver wie in Beispiel 1 zugefügt und die Abfallflüssigkeit 30 Minuten lang gerührt und dann filtriert. Auf diese Weise wurde im entstandenen Filtrat das α-Nuklid (U) auf eine Konzentration von 3,70 x 10&supmin;² Bq/cm³ verringert, und dessen Wiedergewinnungsprozentsatz betrug 99,4%, während das β-Nuklid (Th) auf eine Konzentration von 3,30 x 10&supmin;² Bq/cm³ herabgesetzt wurde, wobei dessen Wiedergewinnungsprozentsatz 85,4% betrug.

Vergleichsbeispiel.

Anstatt des Pulvers aus kondensiertem Tannin wurde ein unlösliches Tannin-Adsorbens eingesetzt, und es wurden dieselben Verfahrensabläufe wie in Beispiel 1 wiederholt. In diesem Fall wurden 40,4 bis 63,5% des Urans und Thoriums wiedergewonnen.
Wie aus den obigen experimentellen Ergebnissen klar ersichtlich, erweist sich die Verwendung von Tannin-Pulver als sehr wirksam, um das α-Nuklid (U) und das β-Nuklid (Th) der Abfallflüssigkeit zu verringern. Dies deshalb, weil nicht nur die α- und β-Nuklide im ionischen Zustand, sondern auch diejenigen im kolloidalen Zustand aus der Abfallflüssigkeit in Beispielen 1 und 2 entfernt wurden, wohingegen nur die Nuklide im ionischen Zustand im Vergleichsbeispiel beseitigt wurden.
Wie oben beschrieben, können im Verfahren der Erfindung das Uran und Thorium in sehr wirksamer Weise entfernt werden, sogar wenn sie in der Abfallflüssigkeit in winzig kleiner kolloidaler Form vorliegen. Daher erweist sich das Verfahren als sehr wirksam und in der Praxis von großem Wert.
Ferner ist es, solange das zu verwendende Tannin gepulvert eingesetzt wird, nicht notwendig unlösliches Tannin vorab herzustellen. Daher ist das Verfahren im Betriebsablauf einfach und sehr wirtschaftlich.
Zudem können die nach der Abfallbehandlung verbleibenden Tannin-Niederschläge bezüglich des Volumens mittels einer Veraschung verringert werden, so daß die Emission bzw. Ausbringung fester Abfälle herabgesetzt werden können. Ferner können die Veraschungsprodukte aus reinem Uranoxid zusammengesetzt sein, das sich daher erneut verwenden läßt.
Offensichtlich sind viele Abänderungen und Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung angesichts des oben Dargelegten möglich. Es sollte deshalb klar sein, daß innerhalb des Rahmens der anhängigen Ansprüche die Erfindung in anderer Weise als hierin einschlägig beschrieben durchgeführt werden kann.

Claims

1. Abfallbehandlungsverfahren für eine alkalische Abfallflüssigkeit, in der die zu beseitigenden Substanzen in ionischen und kolloidalen Zuständen vorliegen, welches durch Stufen gekennzeichnet ist, in denen man:

gepulvertes Tannin der Abfallflüssigkeit zufügt, um eine Feststoffsubstanz zu erzeugen, die im wesentlichen aus dem Tannin besteht, und um die zu beseitigenden genannten Substanzen an der genannten Feststoffsubstanz abzufangen und daran festzuhalten; und man

im Anschluß daran die genannte Abfallflüssigkeit filtriert, um dadurch die genannte Feststoffsubstanz unter Einschluß der zu beseitigenden genannten Substanzen abzutrennen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die zu beseitigenden genannten Substanzen Nuklearbrennstoffmaterialien sind, einschließlich Uran und Thorium.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das genannte Tannin ein kondensiertes Tannin ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, worin das genannte kondensierte Tannin aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Quebracho-Tannin, Akazien-Tannin, Mangroven-Tannin, Fichten-Tannin, Gambier-Tannin, Acacatechin- und Eichenrinden-Tannin.