DE69309244T2

DE69309244T2 - Verfahren zur Entseuchung radioaktivkontaminierten Bodens

Info

Publication number: DE69309244T2
Application number: DE69309244T
Authority: DE
Inventors: Albert Joseph Dietrich; David Charles Grant; Edward Jean Lahoda
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1992-12-29
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1997-09-25
Anticipated expiration: 2013-12-15
Also published as: ES2100479T3; CA2112289A1; EP0605136A3; EP0605136B1; EP0605136A2; US5640701A; DE69309244D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entseuchung eines Bodens, der mit einer radioaktiven Art verseucht ist. Diese Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Entseuchung von mit Uran und Radium verseuchtem Boden, indem man wahlweise die radioaktive Verseuchung entfernt, ohne wünschenswertes organisches Material zu entfernen, das den Boden für nachfolgenden Pflanzenwachstum anreichert. Das Verfahren der Erfindung ergibt eine Auswaschungslösung, die fur weitere Behandlung und Wiederbenutzung geeignet ist.
Die Verseuchung von Böden, Erzen oder anderen Materialien mit radioaktiven Arten wie Uran, Radium, und Thorium ist ein gewöhnliches Umgebungsproblem. Die radioaktive Verseuchung ist in einer grossen Änzahl von Fällen durch verschiedene Bruchteile verteilt, die üblicherweise in Boden gefünden werden, einschliesslich Kies, Sänden, Tonerden und Schlick, Vegetation, organischer Substanz und Grundwasser. Radioaktive Verseuchungen können in Bergbaustätten angefünden werden, radioaktiven Verarbeitungsanlagen, und sogar Wohngebieten. Es ist in allen Fällen notwendig, den Boden oder das andere Material zu entfernen oder zu reinigen.
Es werden typischerweise zwei Ännäherungen benutzt, um verseuchten Boden zu behandeln. Die erste Annäherung verwickelt Verfahren zum Verhindern oder Einschränken der Verteilung der Verseuchung zu der sofortigen Umgebung. Die Änwendung solcher Verfahren ist aber problematisch, da irgendein Versagen wahrscheinlich ein weitverbreitetes Lecken von Verseuchungen durch Grundwasser in benachbarte Land- und Wassergebiete ergibt, und eine verschlechternde Wirkung auf Flora Fauna und Menschen hat.
Die zweite Ännäherung verwickelt Verfahren zum Entfernen oder Zerstören einer Verseuchung von dem Boden, die auch "Reinigen" oder "Entseuchen" des Bodens genannt wird. Eine geeignete Entseuchungstechnik verwickelt das Ausgraben des verseuchten Bodens, und das Wiedervergraben in einem anderen Gebiet. Die Praxis des Aufgrabens des Bodens in einem Gebiet, nur um sie wieder in einem anderen Gebiet zu vergraben, ist aber teuer und wird umweitmässig weniger akzeptierbar.
Es sind andere Techniken für Entseuchung an der Stätte oder woanders entwickelt worden. U.S. Patent Nr. 4783253 (Ayres et al.) beschreibt zum Beispiel ein Verfahren zum Behandeln einer wasserunlöslichen Verseuchung, die eine gleichlaufende Wasserströmung benutzt, um leichtere unverseuchte Teilchen von schwereren verseuchten Teilchen fortzutragen. Der Teilchenschlamm wird unter Benutzung eines spiralförmigen Trennungsgeräts, einer Zentrifuge, eines Filters oder dergleichen entwässert.
Schwermetallverseuchungen, unter Einschluss von radioaktiven Arten, können auch durch Grössentrennungstechniken von dem Boden entfernt werden, wie von neigbaren Tischen, oder von Grössentrennung in einer Mineralschüttelrutsche mit gleichlaufender Strömung. Grössentrennung und Auswaschungsstechniken werden in U.S. Patent Nr. 5045240 (Skriba et al.) und U.S. Patent Nr.5128068 (Lahoda et al.) beschrieben.
Den oben erwähnten Techniken sind mehrere Einschränkungen zugeordnet. Jedes der beschriebenen Verfahren entzieht dem Boden wertvolles organisches Material wie Humus, das für nachfolgenden Pflanzenwachstum wichtig ist. Zusätzlich sprechen solche Verfahren nicht die Behandlung von feiner Vegetation wie Wurzelhaaren an, die wahrscheinlich auch verseucht sind. Ein anderer Nachteil der oben erwähnten Entseuchungsverfahren ist, dass sie nicht für alle Bodenarten geeignet sind.
Es wird ein vereinfachtes Verfahren zum Behandeln von grossen Materialvolumen verschiedener Arten benötigt, und die lösliche Teile von gefährlichem oder radioaktivem Abfall enthalten, um das saubere von dem verseuchten Material zu trennen, und das verseuchte Material zu konzentrieren. Das Verfahren sollte insbesonders erfolgreich die radioaktiven Verfahren von verschiedenen Bodenarten entfernen, ohne erwünschte Materialien zu entfernen. Es besteht ein weiterer Bedarf nach einem Verfahren, das die Verseuchungsstoffe wirksam zurückgewinnen kann, wenn sie von dem Boden entfernt worden sind was eine minimale Menge an Ausrüstungen, Chemikalien erfordert, und das weiterhin das Verarbeiten von zurückgewonnenen Verseuchungsstoffen wie Metallen oder anderen verkäuflichen Mineralien gestattet. Es ist eine der Aufgaben dieser Erfindung, ein solches Verfahren zu liefern.
Daher besteht die vorliegende Erfindung aus einem Verfahren zum Behandeln von Material, das mit einer löslichen radioktiven Art verseucht ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte. Liefern von verseuchtem Boden; Einführen einer wässrigen Extraktionslösung in den Boden, wobei die Extraktionslösung einen pH-Wert hat, der höher oder gleich ungefähr 7,5 ist; Trennen feiner Vegetation von dem Boden und der Extraktionslösung; Einführen einer Säure in den Boden in einer Menge, die ausreicht, um den pH-Wert der Extraktionslösung zu verringern; Trennen des Bodens von der Extraktionslösung; und Entfernen der radioaktiven Art von der Extraktionslösung.
Um den erforderten Entseuchungsständen gerecht zu werden, ist es im allgemeinen notwendig, dass die optimalen Extraktionsbedingungen benutzt werden,. Wie Figur 1 darstellt, ergibt Erhöhen des pH-Werts der Extraktionslösung eine erhöhte Löslichkeit von radioaktiven Verseuchungsstoffen, in diesem Fall Uran, in die Extraktionslösüng (was wünschenswert ist). Um Verseuchungsstoffentfernung zu maximieren, muss der pH-Wert des Extrationsmittels daher relativ hoch gehalten werden. Wie in Figur 2 dargestellt ist, erhöht sich aber auch die Löslichkeit und Mobilisierung von natürlichen organischen (das heisst, auf Kohlenstoff beruhenden) Materialien wie Humus (was nicht erwünscht ist), wenn der pH-Wert der Extraktionslösung erhöht wird, um Verseuchungsstoffentfernung zu verbessern.
Das neue Verfahren der vorliegenden Erfindung erstrebt wahlweise gefährliche, radioaktive Arten zur Lösung, Verteilling, Mobilisierung und Entfernung von dem Boden ohne gleichzeitige Entfernung von erwünschtem organischem Material wie Humus und dergleichen. Weiterhin findet Entfernung von Verseuchungsstoff von der Extraktionslösung durch ein Ionenaustauschmittel durch Benutzung der neuen Verfahren der Erfindung relativ ungestört statt, das heisst, ohne irgendeine Störung von Humus und anderen organischen Materialien, was gestattet, dass die Extraktionslösung wiederverwertet werden kann.
Dieses Ziel wird durch die Verfahren der Erfindung erreicht, die durch Einführen einer wässrigen Extraktionslösung in den verseuchten Boden gekennzeichnet sind, worin die Extraktionslösung einen pH-Wert hat, der höher als oder gleich ungefähr 7,5 ist, und in einer Menge zugegeben wird, die ausreicht, um die radioaktive Art zu lösen, zu mobilisieren, oder in der Lösung zu verteilen. Man folgt diesem Schritt durch Einführen einer Säure in den Boden in einer Menge, die ausreicht, um den pH-Wert der Extraktionslösung zu verringern, und um im wesentlichen das ganze organische Material von der Extraktionslösung zu entfernen. Zugabe von Säure ergibt Gerinnung und/oder Fällung von erwünschtem organischem Material, einschliesslich von Humus, was es von der Extraktionslösung entfernt, ohne die radioaktive Art zu fällen, die im wesentlichen in Lösung bleibt. Bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung ist es wesentlich, dass die Verringerung des pH-Werts der Extraktionslösung vor der Trennung der gereinigten feinen Bodenkomponenten (wie Tonerden oder Schlick) von dem verseuchten Extraktionsmittel durchgeführt wird. Man fand, dass die Bodenteilchen notwendige Adsorptionsstätten liefern, die bei der Gerinnung/Fällung der organischen Substanz helfen.
Dieses Verfahren benutzt in einer bevorzugten Ausführungsform eine einzigartige wässrige Extraktionslösung, die Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat umfasst, oder andererseits Ammoniumcarbonat, was einen Boden ergibt, der sich leicht setzt, was die Verteilungsprobleme überwindet, die anderen Prozessen zugeordnet sind. Daher werden unter Benutzung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung relativ reine Bodenteilchen leicht von der verseuchten Extraktionslösung getrennt. Zusätzlich ergibt die Benutzung von Ämmoniumcarbonat dem Boden zugegebenen, leicht verfügbaren Stickstoff, was seinerseits die Fähigkeit des Bodens verbessert, neuen Pflanzenwachstum zu tragen.
Ein anderer neuer Gesichtspunkt der Erfindung ist die Behandlung von verseuchtem Boden in Gegenwart von feiner Vegetation wie Wurzelhaaren, die nicht akzeptierbare Verseuchungshöhen enthalten können. Eine solche feine Vegetation enthält Verseuchung, die von einer Extraktionslösung nicht leicht gelöst oder mobilisiert werden kann. Das Verfahren der Erfindung liefert einen Schritt zur Trennung und Entfernung der feinen Vegetation von dem Boden.
Daher liefern die Verfahren der Erfindung Systeme, die an der Stätte oder von ihr entfernt angewandt werden können, und die grössere Mengen von Boden oder anderem Material, die Teile von gefährlichen oder radioaktiven Arten enthalten, in einer wirtschaftlichen und energiesparenden Weise handhaben können. Die Verfahren der Erfindung entseuchen verseuchten Boden in der Gegenwart von Tonerden- und Schlickteilchen, organischer Substanz, und feiner Vegetation wirksungsvoll. Weiterhin ergeben die Verfahren der Erfindung eine Anreicherung des gereinigten Bodens, um zukünftigen Pflanzenwachstum zu fördern, und die Reinigung und Wiederverwertung von Extraktionslösungen.
Man kann ein vollständiges Verstehen der Erfindung von der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen gewinnen, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird, in denen.
Figur eine Kurve ist, die einen Vorteil der vorliegenden Erfindung demonstriert, die nämlich die Wirkung von sich erhöhendem pH-Wert der Extraktionslösung auf den Bodenuranstand darstellt.
Figur 2 eine Kurve ist, die die Wirkung von sich erhöhendem pH-Wert der Extraktionslösung auf den gesamten organischen Kohlenstoffstand des Bodens darstellt.
Figur 3 eine Kurve ist, die einen zweiten Vorteil der vorliegenden Erfindung demonstriert; die nämlich die erhöhte Uraneladung auf Ionenaustauschharz darstellt, das benutzt wird, um benutzte Extraktionslösungen nach den Verfahren der vorliegenden Erfindung zu behandeln.
Die vorliegende Erfindung ist auf Verfahren zum Behandeln von verschiedenen Arten von teilchenförmigen Materialien gerichtet, und insbesonders Boden, die mit mit löslichen radioaktiven Arten verseucht sind. Während dieser Prozess hauptsächlich für die Entfernung von radioaktivem Material beschrieben wird, wie Uran, Radium, Cäsium, Cobalt, Strontium, Americium, Thorium, Plutonium, Ceriuni, Rubidium und Mischungen davon, und dergleichen, umfasst sie auch Entfernung von anderen gefährlichen Arten wie Kupfer, Blei, oder Quecksilber in löslicher Gestalt. Dieses Verfahren kann auch benutzt werden, um Schlamm, Niederschläge, Schrottplatzstaub, und dergleichen zu behandeln.
Der hier benutzte Ausdruck "Boden" schliesst alle Formen von einer teilchenförmigen Substanz ein, an die sich Verseuchungen haften können, wie zum Beispiel Kies, Sände, Tonerde, feine Teile, Sand, Gestein, Humus, usw..
Der hier benutzte Ausdruck "erwünschtes organisches Material" schliesst alle Formen von einer organischen Substanz ein, die Nährstoffe an den Boden liefert, um Pflanzenwachstum zu fördern, wie zum Beispiel Humus, Huminsaure usw.
Es ist normal, dass radioaktive Verseuchung in einem bestimmten Bruchteil oder Bruchteilen des Bodens in löslicher Form vorhanden ist. Lösliche kationische Verseuchungsstoffe werden sich zum Beispiel auf den negativ geladenen Tonerdenbruchteil der Böden austauschen. Die lösliche Verseuchung adsorbiert sich auch wahrscheinlich auf den Humusbruchteil des Bodens, und ist wahrscheinlich auch in feiner Vegetation vorhanden.
Obwohl das Verfahren der Erfindung auf Bodenteilchen irgendeiner Grösse und mit irgendeiner Zusammensetzung angewandt werden kann, wird das Verfahren der Erfindung idealerweise auf vorbehandelte Teile des verseuchten Bodens angewandt, oder der verseuchten Prozessströme (das heisst, Extraktionslösungen, die bei der Entfernung von Verseuchungsstoffen von verseuchtem Boden benutzt werden), die kleine bis feine Bodenteilchen (sage weniger als ungefähr 1000 Mikrometer, vorzugsweise weniger als ungefähr 100 Mikrometer) enthalten, Tonerden- und Schlickteilchen, organische Substanz wie Humus, und feine Vegetation einschliesslich Wurzelhaaren und dergleichen.
Das Material, das behandelt werden soll, ist in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgegrabener Boden. Anfänglich wird ausgegrabener Boden verarbeitet, um grosse Gegenstände wie Holzstücke, Vegetation, Beton, Gesteine und anderen Schutt mit Durchmessern höher als ungefähr 150 mm (ungefähr 6 Zoll) zu entfernen. Grosse Gegenstände können durch Filtern des ausgegrabenen Bodens durch ein Sieb oder einen Filter entfernt werden. Diese grösseren Gegenstände können auf Verseuchung geprüft werden, und, falls notwendig, mit der Verseuchungsstoffextraktionslösung gespült werden, mit Wasser gespült werden, auf Restverseuchungsstoffe geprüft werden, und als ein Teil des wiedergewonnenen Bodens an die Stätte zurückgegeben werden. Andererseits können die grossen Gegenstände zerdrückt werden und zu dem verseuchten Boden mit kleinerer Grösse zugegeben werden. Der Boden kann dann in einem mechanischen Grössentrenngerät wie zum Beispiel einer sich drehenden Trommel oder einem vibrierenden Filtergerät verarbeitet werden, um den Zubringungsboden zu sortieren und mit einer Verseuchungsstoffextraktionslösung vorzuwaschen. Die mittleren bis kleineren Bodenteilchen und das verseuchte Abwasser kann dann in irgendeiner Anzahl von Weisen behandelt/getrennt werden. Die mittleren Teilchen können zum Beispiel von den kleineren Teilchen und den feinen Teilchen unter Benutzung eines Filters oder Siebs oder anderen Grössentrenntechniken getrennt werden. Die mittleren Bodenteile können dann mit der Verseuchungsstoffextraktionslösung gewaschen werden, mit Wasser gespült werden, auf Restverseuchungsstoffe geprüft werden, und als wiedergewonnerner Boden an die Stätte zurückgegeben werden. Andererseits können die mittleren bis kleineren Bodenteilchen und das Abwasser in einem Gegenstromströmungsgrössentrenngerät wie einer Mineralschüttelrutsche verarbeitet werden, in einem Abreibungsschrubber, der Mineralschlamm oder feine Teilchen von ihnen löst, abgeschliffen werden, und dann in einem zweiten gleichlaufenden Strömungsgrössentrenngerät gespült werden
Danach werden der von dem Vorbehandlungsprozess (der vorzugsweise mittlere bis kleine Teilchen enthält) gereinigte Boden und das verseuchte Abwasser getrennt. Der gereinigte Boden wird einem nachfolgenden Waschen mit einem sauberen Extraktionsmittel und/oder Wasser unterzogen, um so viel wie möglich von der verseuchten Extraktionsflüssigkeit zu entfernen, und kann dann wiederum auf Verseuchung geprüft werden. Die radioaktiven Verseuchungsstoffe, die kleineren Bodenteilchen (geringer als ungefähr 100 Mikrometer) und die feinen Teilchen, Tonerden- und Schlickteilchen, die feine Vegetation, und die löslichen Komponenten des Bodens werden im allgemeinen mit dem Abwasser fortgetragen, und werden durch Benutzung der neuen Verfahren der Erfindung behandelt.
Der Boden (typischerweise eine wie oben beschriebene Schlammmischung) wird mit einer wässrigen Extraktionslösung gemischt, die die radioaktiven Verseuchungsstoffe entweder als Teilchen oder als Lösung zu der Extraktionslösung übertragen wird. Die zum Waschen des Bodens benutzte Lösung wird von der Verseuchung, die entfernt werden soll, abhängig sein. Die Lösung wird für lösliche Verseuchungsstoffe ein Extraktionsmittel (das heisst Auswaschungsmittel) enthalten. Es sind viele Extraktionsmittel bekannt, und gewöhnliche Ektraktionsmittel, die zum Auswaschen von radioaktiven Komponenten geeignet sind, schliessen zum Beispiel Kaliumcarbonat ein, Kaliumbicarbonat, Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat, Natriumchlorid, Essigsäure, Natriumhypochlorid, Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat, und andere. Eine bevorzugte Extraktionslösung der Erfindung umfasst eine Mischung von Kaliumcarbonat und Natriumcarbonat. Eine andere bevorzugte Extraktionslösung umfasst Ammoniumcarbonat. Je nach dem pH-Wert der Extraktionslösung bestehen geeignete Carbonatextraktionsmittel in Bicarbonatgestalt. Der hier benutzte Ausdruck "Carbonat" schiesst daher Bicarbonatformen der Extraktionsmittel ein. Carbonate von Natrium und Kalium werden gegenüber Ammonium bevorzugt, wenn die Einführung eines unnatürlichen Kations (das heisst eines Kations, das nicht natürlich in dem Boden vorkommt) wie Ammonium nicht gestattet sein kann. Wässrige Lösungen der bevorzugten Zusammensetzungen entfernen Uran wirkungsvoll, und überraschenderweise sogar Radium auf umweltlich akzeptierbare Stände. Es können zum Beispiel Radiumhöhen von zwischen 5 und 15 Picocurie pro Gramm Boden erreicht werden, je nach der Tiefe des Bodens.
Die Extraktionslösung sollte einen pH-Wert haben und in einer Menge zugegeben werden, die ausreicht, um wenigstens ungetahr 10 Gewichts%, vorzugsweise ungefähr 20 Gewichts%, bevorzugt wenigstens ungefähr 30 Gewichts%, noch bevorzugter wenigstens ungefähr 40 Gewichts%, und am meisten bevorzugt ungefähr 50 Gewichts% des Verseuchungstoffs in Lösung zu lösen, zu verteilen, und/oder zu mobilisieren. Daher sollte die Extraktionslösung je nach den Eigenschaften und dem Aufbau des Bodens, der behandelt werden soll, einen pH-Wert grösser als oder gleich ungefähr 7,5 haben, vorzugsweise grösser als oder gleich ungefähr 8,0, bevorzugt grösser als oder gleich ungefähr 8,5, noch bevorzugter grösser als oder gleich ungefähr 9, und am meisten bevorzugt grösser als oder gleich ungefähr 9,5. Die Extraktionslösung kann auch einen pH-Wert grösser als oder gleich ungefähr 10 haben. Wie in Figur 1 angezeigt ist, kann der pH-Wert der Extraktionslösung eingestellt werden, um die erwünschte Menge von Verseuchungsstoffentfernung zu erreichen. Für Lösungen aus Natrium- und Kaliumcarbonat, oder Ammoniumcarbonat sollte die Konzentration der Lösung ungefähr 0,001 M oder höher sein, vorzugsweise zwischen ungefähr 0,01 und 0,02 M.
Feine Vegetation und insbesonders Wurzelhaare adsorbieren nicht akzeptierbare Höhen einer Verseuchung, die von einer Extraktionslösung nicht leicht gelöst, verteilt und oder mobilisiert werden kann. Die Verfahren der Erfindung erfordern Trennen dieses verseuchten Bruchteils von dem verseuchten Boden und dem Abwasser nach der Behandlung mit der Extraktionslösung. Trennung kann unter Benutzung irgendeiner in der Technik bekannten Art vervollständigt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die feine Vegetation von dem Boden abgeschwebt und/oder verflüssigt, und dann unter Benutzung von irgendeinem geeigneten Mittel wie zum Beispiel einem vibrienden Filter gesammelt.
Wenn die radioaktiven Arten ausreichend in der Lösung gelöst oder verteilt sind, dann wird der pH-Wert der Extraktionslösung durch Einführung einer Säure veningert. Die Säure wird in einer Menge zugegeben, die ausreicht, um den pH-Wert der Extraktionslösung zu verringern, und vorzugsweise, um im wesentlichen das ganze organische Material von der Extraktionslösung zu entfernen. Man hat gefunden, dass organische Substanz im allgemeinen und Humus insbesonders durch Verringern des pH-Werts der Extraktionslösung auf weniger als oder gleich ungefähr 10, vorzugsweise auf weniger als oder gleich ungefähr 9, bevorzugt auf weniger als oder gleich ungefähr 8, bevorzugter auf weniger als oder gleich ungefähr 7 im wesentlichen von der Extraktionslösung durch Fällung und/oder Gerinnung entfernt werden, ohne das Verseuchungsmittel wesentlich zu fällen. Aus den oben erklärten Gründen ist es wesentlich, dass der pH-Wert der Extraktionslösung vor der Trennung der Extraktionslösung von dem gewaschenen Boden verringert wird.
Man hat gefunden, dass durch Benutzung der Verfahren der Erfindung weniger als 500 ppm des ganzen organischen Kohlenstoffs in der Extraktionslösung bleibt, vorzugsweise weniger als 350 ppm, bevorzugt weniger als 250 ppm, bevorzugter weniger als 150 ppm, und am meisten bevorzugt weniger als 100 ppm. Daher kann die Säure in einer Menge zugegeben werden, um im wesentlichen das ganze organische Material von der Extraktionslösung zu entfernen.
Akzeptierbare Säuren schliessen eine oder mehrere Mineralsäuren ein, die von der Gruppe äusgewählt sind, die aus Salzsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Perchlorsäure, Kohlensäure, und Mischungen davon besteht. Salzsäure ist besonders bevorzugt. Geeignete Säurekonzentrationen können von Fachleuten leicht bestimmt werden. Es werden stark konzentrierte Säuren bevorzugt.
In dem nächsten Schritt der Erfindung wird der Boden von der Extraktionslösung unter Benutzung von irgendeinem in der Technik bekannten Verfahren getrennt. In diesem Schritt wird der Boden vorzugsweise mit einem Flockungsmittel und/oder einem Gerinnungsmittel behandelt, um im wesentlichen das ganze erwünschte organische Material und die Bodenteilchen zu fällen oder gerinnen zu lassen. Flockungsmittel und/oder Gerinnungsmittel sind im Handel erhältlich und wohlbekannte Materialien. Der Boden wird dann einschliesslich irgendeines Fällungsmittels und Gerinnungsmittels von der Extraktionslösung unter Benutzung eines geeigneten Mittels wie zum Beispiel Filtration getrennt. Der extrahierte, gewaschene Boden sollte mit reinem Wasser gespült werden, um im wesentlichen alle restlichen Spuren von Verseuchungsmittel zu entfernen.
So dass der Bodenentseuchungsprozess kostengünstig ist, muss der gelöste, verteilte Verseuchungsstoff von der stark verseuchten Extraktionslösung entfernt werden, um zu gestatten, dass die Extraktionslösung wiederverwertet wird. Daher wird die verseuchte Extraktionslösung in dem nächsten Schritt gereinigt, wonach ein Teil davon oder das Ganze wieder benutzt wird.
Wenn die Verseuchutigsstoffe radioaktive Verbindungen oder Schwermetalle einschliessen, dann kann die stark verseuchte Lösung durch ein Ionenaustauschbett gegeben werden, um die löslichen Metalle zu entfernen. Diese Art der Prozedur ist wohlbekannt. Ionenaustauschkugeln oder dergleichen, normalerweise synthetische organische Polymere oder natürliche Zeolitteilchen mit Durchmessern über ungefähr 300 Mikrometern, die darin wohlbekannt sind, dass sie die vorhandenen Verseuchungsstoffe anziehen, würden den grössten Anteil der gelösten radioaktiven Verseuchungen anziehen und entfernen. Wie Figur 3 zeigt, verringert die Gegenwart von bei einem pH-Wert von 9,5 erzeugten organischen Materialien die Fähigkeit des Ionenaustauschharzes, radioaktive Verseuchungsstoffe von der Extraktionslösung zu entfernen, während die organischen Materialien bei einem pH-Wert von 8 ausreichend unlöslich sind, um den Ionenaustauschprozess nicht nachteilig zu beeinflussen.
Je nach der Extraktionslösung und der Form des Verseuchungsstoffes kann ein anionisches oder kationisches Material benutzt werden. Nützliche Ionenaustauschmaterialien schliessen ein stark säurehaltiges kationisches Harz ein, das schwefelhaltige Funktionalgruppen mit einem Styrencopolymer und dergleichen für Radium enthält; und ein stark basisches anionisches Harz, das quaternäre ammoniumhaltige Funktionalgruppen mit einem Styren- oder Styrendivinylbenzencopolymer und dergleichen für Uran und Thorium enthält.
Statt einer Ionenaustauschsäule kann ein Fällungsgerät als ein Ionenenfernungsapparat benutzt werden. Die Lösung könnte zum Beispiel mit Eisenhydroxid, Bariumsulfat oder dergleichen gemischt werden, um Radium oder Thorium zu fällen oder miteinander zu fällen, oder mit Hydroxid, um Thorium oder Uran zu fällen, oder mit Peroxid, um Uran zu fällen. Andere Ionenaustausch- oder Fällungsmaterialien könnten je nach den verwickelten gefährlichen oder radioaktiven Materialen benutzt werden. Es können zum Beispiel auch andere Adsorptionsmedien wie Zeolite oder behandelte Tonerden benutzt werden, um die Verseuchungsstoffe zu entfernen.
Die Fähigkeit, Bodenentseuchung unter Benutzung der Verfahren der Erfindung durchzuführen, wird in dem folgenden Beispiel demonstriert.

BEISPIEL

Boden, der umweltbedingt nicht akzeptierbare Höhen von Uran und Radium enthält, wurde unter Benutzung einer 0,2 M Ammoniumbicarbonatlösung mit einem pH-Wert zwischen 8,5 und 9,5 gewaschen. Der ausgegrabene Boden, der bis zu 40 Gewichtsprozent Tonerde enthielt, wurde mit dem Extraktionsstoffe bis zu einer Minute in Berührung gebracht. Bis zu 60 Gewichtsprozent der Verseuchung wurde von dem Extraktionsstoff entfernt.
Wurzelhaarvegetation, die hohe Höhen von von nicht löslicher Verseuchung (bis zu 400 ppm Uran und 20pCi/g Radium) enthielten, wurden von der Boden/Extraktionslösungsmischung getrennt. Der pH-Wert der Lösung wurde dann auf einen pH-Wert von weniger als 8 verringert, unter Benutzung von konzentriertem HCl. Der reine Boden wurde von dem verseuchten Extraktionsstoff durch Absetzung, Filtration und Spülen getrennt. Die Extraktionsstofflösung wurde dann durch Ionenaustausch erfolgreich behandelt, und wieder benutzt. Der saubere Boden konnte Pflanzenwachstum tragen.
Von dem Obigen kann man sehen, dass die Erfindung ein einfaches, aber doch sehr wirkungsvolles Verfahren zum Behandeln von einem Boden, der mit einer radioaktiven Art verseucht ist, liefert. Das Verfahren der Erfindung kann an der Stätte oder von ihr entfernt unter Benutzung irgendeiner der hier beschriebenen Bodenreinigungsverfahren durchgeführt werden.
Mit der nun vollständig beschriebenen Erfindung sollte es klar sein, dass sie auch in anderen spezifischen Formen oder Veränderungen verkörpert werden kann, ohne von ihrem Sinn oder wesentlichen Kennzeichen abzuschweifen.

Claims

1. Verfahren zum Behandeln von mit einer löslichen radioaktiven Art verseuchtem Material, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a. Liefern von verseuchtem Boden;

b. Einführen einer wässrigen Extraktionslösung in den Boden, wobei die Extraktionslösung einen pH-Wert hat, der höher oder gleich ungefähr 7,5 ist;

c. Trennen feiner Vegetation von dem Boden;

d. Einführen einer Säure in den Boden in einer Menge, die ausreicht, um den pH-Wert der Extraktionslösung zu verringern;

e. Trennen des Bodens von der Extraktionslösung; und

f. Entfernen der radioaktiven Art von der Extraktionslösung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material, das behandelt werden soll, wenigstens eine lösliche radioaktive Art enthält, die von der Gruppe ausgewählt ist, die aus Uran, Radium, Cäsium, Cobalt, Strontium, Americium, Thorium, Plutonium, Cerium, Rubidium und Mischungen davon besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (a) umfasst, verseuchten Boden zu liefern, der Bodenteilchen, Ton- und Schlammteilchen, Humus und feine Vegetation umfasst.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (b) umfasst, eine wässrige Extraktionslösung einzuführen, die Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat, oder Ammoniumcarbonat umfasst.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Extraktionslösung einen pH-Wert hat, der höher als oder gleich ungefähr 8 ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (c) die folgenden Schritte umfasst:

i. Schweben und/oder Verflüssigen der feinen Vegetation von dem Boden; und

ii. Aufsammeln der Vegetation.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (d) umfasst, wenigstens eine Säure einzuführen, die von der Gruppe ausgewählt ist, die aus Salzsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure, Perchlorsäure, oder einer Mischung davon besteht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure Salzsäure ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Säure in einer Menge zugegeben wird, die ausreicht, um im wesentlichen das ganze organische Material von der Extraktionslösung zu entfernen.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure in einer Menge zugegeben wird, die ausreicht, um den pH-Wert des Extraktionslösung auf weniger als oder gleich ungefähr 9 zu verringern.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (e) die weiteren folgenden Schritte umfasst:

i. Behandeln des Bodens mit einem Flockungsmittel und/oder einem Gerinnungsmittel, um im wesentlichen das ganze erwünschte organische Material und den Boden gerinnen zu lassen, und

ii. das Gerinnungsmittel dann von der Extraktionslösung durch Abscheiden, Zentrifugierung, und/oder Filtration zu trennen.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (f) umfasst, die radioaktive Art von der Extraktionslösung durch wenigstens ein Mittel zu entfernen, das von Ionenaustausch, Fällung, und zeolithischer Adsorption ausgewählt wird.