[發明專利]一種處理放射性廢水的方法

有效

• 申請號: 201310103374.1
• 申請日: 2013-03-28
• 公開（公告）號: CN103177784A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 趙璇;李福志;張猛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G21F9/12
• 分類號: G21F9/12
• 代理公司: 北京中創陽光知識產權代理有限責任公司 11003
• 代理人: 尹振啟;沈耀沖

技術領域

本發明涉及一種采用反滲透和連續電除鹽來處理放射性廢水的方法。?

背景技術

以往，對核工業領域的放射性污染廢水進行處理時，通常采用傳統工藝：蒸發＋離子交換。在這種傳統工藝中，放射性廢水經過兩級蒸發處理后，冷凝液進入離子交換樹脂床進行精處理，以滿足環境排放要求；蒸殘液中富集了大量的核素，經固定化處理后，進行長期地質儲存；富集了大量核素的放射性廢離子交換樹脂，經固定化處理后，進行長期地質儲存。傳統工藝的優點在于：技術成熟，去污能力強。缺點在于：能耗高；放射性廢樹脂量大；設備龐大，投資高，操作條件差，腐蝕結垢等問題嚴重。?

膜技術的興起，為放射性廢水處理提供了新的選擇。超濾技術雖然難以去除溶解性的核素離子，但是可以去除水中存在的細微懸浮物、膠體物質、以及部分大分子有機物，由此去除被膠體或顆粒物夾帶，或者與大分子有機物形成絡合物的核素離子。美國的一些研究者利用超濾技術可去除水中膠體態的Co，去除效率達到90％；通過向水中添加大分子絡合劑，可以去除部分錒系元素。反滲透、納濾技術可以去除離子態的核素離子，但是對進水水質有較高的要求。通常情況下，需根據放射性廢水的水質特征，設計具有針對性的膜集成系統。例如美國Nine?Mile?Point核電站，建立了兩級反滲透+離子交換床系統。加拿大原子能有限公司AECL?Chalk?Rive實驗室開發了處理能力達到2200m³/年的微濾+反滲透系統，該系統主要包括錯流微濾、一級反滲透（卷式膜）和二級反滲透（管式膜）。美國Savannah后處理廠采取微濾+離子交換+活性炭+反滲透+離子交換工藝，凈化后的水直接排放，濃縮液蒸發處理。其它應用膜集成系統的核設施如美國Pilgrim核電站，主要工藝包括活性炭過濾+袋濾+反滲透預過濾+反滲透+光氧化+離子交換；美國Wolf?Creek核電站，主要工藝包括超濾+反滲透+離子交換；美國Dresden核電站，主要工藝包括超濾+反滲透+離子交換。中國臺灣核能研究所開發了三級反滲透+離子交換，以確保水質達標。臺灣亞炬企業股份有限公司開發了移動式的放射性廢水處理系統，該系統采用了超濾+反滲透+離子交換的工藝組合。?

利用膜法處理放射性廢水，其基本工藝為預處理+反滲透+離子交換。由于反滲透不能確保最終液態流出物的放射性活度滿足環境排放要求，必須采用離?子交換單元作為精處理單元。核工業中樹脂為一次性使用，不再生，這樣不可避免會產生大量的放射性廢樹脂，而放射性廢樹脂的處理與處置是核工業的一個難題。放射性廢物小量化是核工業中放射性廢水處理的基本原則，放射性廢樹脂的小量化是核工業中放射性廢物小量化的重要內容。因此，研究開發新型技術，提高去除效率的同時，降低放射性二次廢物，特別是放射性廢樹脂的產生量，是非常有意義的。?

放射性廢水處理不同于常規的水處理，難度較大，主要表現在以下幾個方面：1）放射性核素離子的質量濃度極低，處理難度大。以⁹⁰Sr和¹³⁷Cs為例，放射性活度為10Bq/L（環境排放要求），對應的核素質量濃度分別為2.0×10^-13mg/L和3.0×10^-13mg/L。將水中某類金屬離子處理到如此低的水平，超出了常規水處理技術的能力。2）盡可能降低放射性廢物的量。無論采取哪種處理方法，實質上是將放射性核素濃縮富集到液體介質或者固體介質中。液體介質如膜工藝的濃水，蒸發工藝的蒸殘液；固體介質如離子交換樹脂。這些物質最終經固化后成為放射性廢物，進行長期地質儲存。放射性“三廢”處理的一個重要原則就是放射性廢物最小化。因此，放射性廢水處理過程中，對二次廢物產生量的要求，要遠遠高于常規的水處理。3）應同時考慮放射性條件下的設備可操作性與可維護維修性、燃料動力消耗等。?

由此，本發明提出以反滲透＋連續電除鹽技術為核心的放射性污染廢水處理新方法。目前國內外的連續電除鹽技術均以去除水中的強弱電介質、制造高品質的超純水作為目標，無法直接應用于核工業的放射性廢水處理。這是因為：在放射性廢水中，核素離子的濃度往往比常規非放射性離子的濃度低4-5個數量級，商用的連續電除鹽膜堆內填充的樹脂對放射性核素沒有很強的選擇性，電流絕大部分用于水中非放射性離子的去除，對核素離子的去除效率不高，有效電流利用率低，淡水出水的水質不能滿足要求。?

發明內容