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CN108986947A - 一种组合式含铀低放废水净化处理系统及处理方法 - Google Patents

一种组合式含铀低放废水净化处理系统及处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种组合式含铀低放废水净化处理系统及处理方法。该废水净化处理系统由上到下的分别为10～20cm裂解改性稻壳阻留层、10～20cm腐殖质吸附层、10～20cm碱活化改性皮革吸附层、10～20cm裂解改性竹绒净化层等构成，它的裂解改性竹绒净化层中有穿孔排水管。使用时，含铀低放废水由上到下分别经过裂解改性稻壳阻留层、腐殖质吸附层、碱活化改性皮革吸附层、裂解改性竹绒净化层等净化处理5～6h后由穿孔排水管排出。本发明能低成本的有效解决铀矿冶、铀尾矿等放射性污染水体中铀对水体环境的放射性及重金属毒性的双重污染问题。

Description

一种组合式含铀低放废水净化处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及含铀低放废水净化处理，具体涉及含铀低放废水的净化系统及处理方法。
背景技术
含铀低放废水主要包括铀矿的开采、选冶和纯化转化的废水，核设施退役、核设施去污洗涤、核反应堆废水、乏燃料后处理、放射性同位素产生与应用废水、铀尾矿滩面及渗水等含铀废水。核武器的生产及实验废水以及其他某些工业，如铀、社、镭矿物提炼稀土元素等废水。
按照我国《放射性废物分类标准》（GB 9133-1995），含铀废水大部分属于第Ⅰ级低放废液，浓度小于或等于4×106Bq/L。这些废水量大、核素浓度较低，存在的主要问题是处理处置投资多、能耗高、需要持续处理的时间长、处理效率低等。这些低放废水进入环境后造成水和土壤污染并可能通过多种途径进入人体，对环境和人类造成危害。如何有效的处理这些大量的低放废水直接关系到核工业的可持续发展问题，是一个迫切需要解决的重大问题。
对铀矿冶废水的治理，无论是国内还是国外，大致可以分为物理、化学以及生物的处理方法，或者它们两者或三者的结合。化学（混凝）沉淀、离子交换、蒸发浓缩、吸附是处理低放射性含铀废水的4种基本工艺。然而，传统的处理工艺都具有较大的局限性，首先是技术费用高，其次是处理量小，对于要求快速、彻底处理或修复的地方，难以大规模处理受放射性污染的水体。对于类似于铀矿冶退役尾矿库渗水情况来讲，由于其具有的渗水点多、渗水量较大、渗水铀浓度较低、渗水处理时间特别长等特点，因此使其处理费用过高。同时，传统处理工艺都存在一个沉淀物二次处理的问题，增加了处理难度及经济压力。近年来，国内外逐步开始关注一些新的处理方法和技术，如膜分离、微生物吸附、可渗透反应墙、零价铁处理法以及生物修复即放射性含铀废水的生态处理方法等。然而，这些新型的处理技术或方法不是仍处于试验研究阶段，难以用于实际废水处理的原因就是处理费用太高。特别值得注意的是，将生态处理技术用于处理放射性废水污染的尝试正受到越来越大的关注。由于退役核设施含铀放射性废水的处理将持续数十年甚至上百年，传统的化学及物理的处理方式难以适应长期运行的需求，迫切需要寻找更为经济和环保的处理技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种组合式处理低放废水的方法，为低成本的解决铀矿冶、铀尾矿等含铀废水对水体环境的放射性及重金属双重污染提供技术服务。
本发明的技术方案是：一种组合式含铀低放废水生态化净化处理系统，它是层状结构，由上到下的分别为10～20cm裂解改性稻壳阻留层、10～20cm腐殖质吸附层、10～20cm碱活化改性皮革吸附层、10～20cm裂解改性竹绒净化层构成，裂解改性竹绒净化层中有穿孔排水管。
裂解改性稻壳阻留层由粒径为1～3mm的膨化裂解稻壳组成，厚度为10～20cm。裂解改性稻壳阻留层中膨化裂解稻壳的制备是将稻壳粗碎后，用挤压膨化机在120～160℃裂解改性后，过筛，制得膨化裂解稻壳。
腐殖质吸附层由腐殖酸含量为30%以上的泥炭组成，厚度为10～20cm。
碱活化改性皮革吸附层由粒径为3~5mm的改性皮革组成，厚度10～20cm。碱活化改性皮革吸附层中碱活化改性皮革的制备是将皮革加工的边角废料，浸泡于纯水中48 h后，剪切成3~5mm的颗粒，于40℃干燥12 h。加入皮革颗粒重量2倍的0.5 mol/L 的NaOH溶液，40℃恒温振荡箱中控温碱水解活化4h，过滤，洗涤至中性，冷冻12 h, 干燥12 h后制得碱活化改性皮革。
裂解改性竹绒净化层由粒径为2~3mm的裂解改性竹绒组成，厚度为10～20cm。裂解改性竹绒净化层中裂解改性竹绒的制备是将竹块粗碎后，用挤压拉丝机在120～160℃挤压拉丝改性后，过筛，制得裂解改性竹绒。
一种利用组合式含铀低放废水生态化净化处理系统处理含铀低放废水的方法，它是将含铀低放废水导入组合式含铀低放废水生态化净化处理系统中，含铀低放废水由上到下分别经过裂解改性稻壳阻留层、腐殖质吸附层、碱活化改性皮革吸附层、裂解改性竹绒净化层净化处理，停留时间为5～6h，净化后的出水经裂解改性竹绒净化层中穿孔排水管排出。
本发明利用一种组合式含铀低放废水净化处理系统通过裂解改性稻壳阻留层对低放废水中的颗粒杂质进行阻留，并吸附净化降低一部分铀含量。腐殖质吸附层将经过裂解改性稻壳阻留层的铀进一步吸附固定。碱活化改性皮革吸附层再将腐殖质层吸附固定处理后的残余铀进一步吸附净化处理。裂解改性竹绒净化层最后完成深度净化处理，通过多层深度净化系统处理后的低放废水达标排出，净化处理率＞90%以上，对含铀低放废水可实现低成本的净化处理。而且，本发明含铀低放废水净化处理系统处理材料均采用天然可再生、全生物降解的生物质基吸附材料，使用废弃后的低放废水净化处理系统可生物快速减容减量最小化处理，保护环境，防止废弃物二次污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
一种组合式含铀低放废水生态化净化处理系统由上到下的分别为裂解改性稻壳阻留层、腐殖质吸附层、碱活化改性皮革吸附层、裂解改性竹绒净化层等构成。
裂解改性稻壳阻留层由粒径为1mm的膨化裂解稻壳组成，厚度为10cm。裂解改性稻壳阻留层中膨化裂解稻壳的制备是将稻壳粗碎后，用挤压膨化机在120℃裂解改性后，过筛，制得膨化裂解稻壳。
腐殖质吸附层由腐殖酸含量为30%以上的泥炭组成，厚度为10cm。
碱活化改性皮革吸附层由粒径为3mm的改性皮革组成，厚度10cm。碱活化改性皮革吸附层中碱活化改性皮革的制备是将皮革加工的边角废料，浸泡于纯水中48 h后，剪切成3mm的颗粒，于40℃干燥12 h。加入皮革颗粒重量2倍的0.5 mol/L 的NaOH溶液，40℃恒温振荡箱中控温碱水解活化4h，过滤，洗涤至中性，冷冻12 h, 干燥12 h后制得碱活化改性皮革。
裂解改性竹绒净化层由粒径为2mm的裂解改性竹绒组成，厚度为10cm。裂解改性竹绒净化层中裂解改性竹绒的制备是将竹块粗碎后，用挤压拉丝机在120℃挤压拉丝改性后，过筛，制得裂解改性竹绒。
组合式含铀低放废水净化处理方法是根据低放废水处理量在不同的柱形体中由下到上的分别装填形成10cm的裂解改性竹绒净化层、10cm的碱活化改性皮革吸附层、10cm的腐殖质吸附层、10cm的裂解改性稻壳阻留层等。含铀低放废水由上到下分别经过裂解改性稻壳阻留层、腐殖质吸附层、碱活化改性皮革吸附层、裂解改性竹绒净化层等净化处理的停留时间为5h，净化后的出水经裂解改性竹绒净化层中穿孔排水管排出。
实施例2：
一种组合式含铀低放废水生态化净化处理系统由上到下的分别为裂解改性稻壳阻留层、腐殖质吸附层、碱活化改性皮革吸附层、裂解改性竹绒净化层等构成。
裂解改性稻壳阻留层由粒径为3mm的膨化裂解稻壳组成，厚度为20cm。裂解改性稻壳阻留层中膨化裂解稻壳的制备是将稻壳粗碎后，用挤压膨化机在160℃裂解改性后，过筛，制得膨化裂解稻壳。
腐殖质吸附层由腐殖酸含量为30%以上的泥炭组成，厚度为20cm。
碱活化改性皮革吸附层由粒径为5mm的改性皮革组成，厚度20cm。碱活化改性皮革吸附层中碱活化改性皮革的制备是将皮革加工的边角废料，浸泡于纯水中48 h后，剪切成5mm的颗粒，于40℃干燥12 h。加入皮革颗粒重量2倍的0.5 mol/L 的NaOH溶液，40℃恒温振荡箱中控温碱水解活化4h，过滤，洗涤至中性，冷冻12 h, 干燥12 h后制得碱活化改性皮革。
裂解改性竹绒净化层由粒径为3mm的裂解改性竹绒组成，厚度为20cm。裂解改性竹绒净化层中裂解改性竹绒的制备是将竹块粗碎后，用挤压拉丝机在160℃挤压拉丝改性后，过筛，制得裂解改性竹绒。
组合式含铀低放废水净化处理方法是根据低放废水处理量在不同的柱形体中由下到上的分别装填形成20cm的裂解改性竹绒净化层、20cm的碱活化改性皮革吸附层、20cm的腐殖质吸附层、20cm的裂解改性稻壳阻留层等。含铀低放废水由上到下分别经过裂解改性稻壳阻留层、腐殖质吸附层、碱活化改性皮革吸附层、裂解改性竹绒净化层等净化处理的停留时间为6h，净化后的出水经裂解改性竹绒净化层中穿孔排水管排出。
实施例3：
一种组合式含铀低放废水生态化净化处理系统由上到下的分别为裂解改性稻壳阻留层、腐殖质吸附层、碱活化改性皮革吸附层、裂解改性竹绒净化层等构成。
裂解改性稻壳阻留层由粒径为2mm的膨化裂解稻壳组成，厚度为15cm。裂解改性稻壳阻留层中膨化裂解稻壳的制备是将稻壳粗碎后，用挤压膨化机在145℃裂解改性后，过筛，制得膨化裂解稻壳。
腐殖质吸附层由腐殖酸含量为30%以上的泥炭组成，厚度为15cm。
碱活化改性皮革吸附层由粒径为4mm的改性皮革组成，厚度15cm。碱活化改性皮革吸附层中碱活化改性皮革的制备是将皮革加工的边角废料，浸泡于纯水中48 h后，剪切成4mm的颗粒，于40℃干燥12 h。加入皮革颗粒重量2倍的0.5 mol/L 的NaOH溶液，40℃恒温振荡箱中控温碱水解活化4h，过滤，洗涤至中性，冷冻12 h, 干燥12 h后制得碱活化改性皮革。
裂解改性竹绒净化层由粒径为2.5mm的裂解改性竹绒组成，厚度为15cm。裂解改性竹绒净化层中裂解改性竹绒的制备是将竹块粗碎后，用挤压拉丝机在145℃挤压拉丝改性后，过筛，制得裂解改性竹绒。
组合式含铀低放废水净化处理方法是根据低放废水处理量在不同的柱形体中由下到上的分别装填形成15cm的裂解改性竹绒净化层、15cm的碱活化改性皮革吸附层、15cm的腐殖质吸附层、15cm的裂解改性稻壳阻留层等。含铀低放废水由上到下分别经过裂解改性稻壳阻留层、腐殖质吸附层、碱活化改性皮革吸附层、裂解改性竹绒净化层等净化处理的停留时间为5.5h，净化后的出水经裂解改性竹绒净化层中穿孔排水管排出。
本发明申请中各组分用量、比例，除特别指明的以外，均为质量百分含量或质量比。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。

Claims (9)

1.一种组合式含铀低放废水生态化净化处理系统，其特征在于，它是层状结构，由上到下的分别为10～20cm裂解改性稻壳阻留层、10～20cm腐殖质吸附层、10～20cm碱活化改性皮革吸附层、10～20cm裂解改性竹绒净化层构成，裂解改性竹绒净化层中有穿孔排水管。
2.根据权利要求1所述组合式含铀低放废水生态化净化处理系统，其特征在于，所述的的裂解改性稻壳阻留层由粒径为1～3mm的膨化裂解稻壳组成，厚度为10～20cm。
3.根据权利要求2所述组合式含铀低放废水生态化净化处理系统，其特征在于，所述的裂解改性稻壳阻留层中膨化裂解稻壳的制备是将稻壳粗碎后，用挤压膨化机在120～160℃裂解改性后过筛制得的。
4.根据权利要求1所述组合式含铀低放废水生态化净化处理系统，其特征在于，所述的腐殖质吸附层由腐殖酸含量为30%以上的泥炭组成，厚度为10～20cm。
5.根据权利要求1所述组合式含铀低放废水生态化净化处理系统，其特征在于，所述的碱活化改性皮革吸附层由粒径为3~5mm的改性皮革组成，厚度10～20cm。
6.根据权利要求5所述组合式含铀低放废水生态化净化处理系统，其特征在于，所述的碱活化改性皮革的制备是将皮革加工的边角废料，浸泡于纯水中48 h后，剪切成3~5mm的颗粒，于40℃干燥12 h；加入皮革颗粒重量2倍的0.5 mol/L 的NaOH溶液，40℃恒温振荡箱中控温碱水解活化4h，过滤，洗涤至中性，冷冻12 h, 干燥12 h后制得的。
7.根据权利要求1所述组合式含铀低放废水生态化净化处理系统，其特征在于，所述的裂解改性竹绒净化层由粒径为2~3mm的裂解改性竹绒组成，厚度为10～20cm。
8.根据权利要求6所述组合式含铀低放废水生态化净化处理系统，其特征在于，所述的裂解改性竹绒的制备是将竹块粗碎后，用挤压拉丝机在120～160℃挤压拉丝改性后，过筛，制得的。
9.一种利用组合式含铀低放废水生态化净化处理系统处理含铀低放废水的方法，它是将含铀低放废水导入组合式含铀低放废水生态化净化处理系统中，含铀低放废水由上到下分别经过裂解改性稻壳阻留层、腐殖质吸附层、碱活化改性皮革吸附层、裂解改性竹绒净化层净化处理，停留时间为5～6h，净化后的出水经裂解改性竹绒净化层中穿孔排水管排出。
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