[發明專利]一種含鈾廢水高效處理系統及處理方法

有效

• 申請號: 201710284697.3
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107093484B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 李鵬;王學剛;王光輝;王立章;易煉;肖叢亮
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: G21F9/20
• 分類號: G21F9/20;G21F9/06;G21F9/10
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳嘯寰

本發明涉及水處理應用技術領域，提供了一種含鈾廢水高效處理系統，包括依次相互連接的螯合劑添加池、pH調節池、電解池和沉淀池。該系統能夠有效去除廢水中的鈾，且該系統占地面積小，操作運行簡單。本發明還提供了一種通過本發明提供的含鈾廢水高效處理系統實施的含鈾廢水高效處理方法。其對鈾的去除效率高，運用靈活，處理流量大，不易形成二次污染。

技術領域

本發明涉及水處理應用技術領域，具體而言，涉及一種含鈾廢水高效處理系統及處理方法。

背景技術

核電在當前能源緊缺和環境約束的國際背景下，因其清潔、高效、低碳、經濟等特性備受各國青睞。天然鈾作為核能發電的主要燃料，是核電發展的基礎，其供應關系到核電產業運營的穩定性。預計到2020年我國對天然鈾的年需求量將達到16400噸。為了滿足我國核電事業的發展，必須加大對鈾礦資源勘察、開采和選冶力度；然而鈾礦的開采與選冶，給礦山所在地帶來嚴重的安全隱患和生態環境破壞；另據報道，許多早年開采目前已經廢棄或退役的鈾礦山亦能造成周圍環境的持久鈾污染，鈾能與鐵和有機物顆粒相互結合而發生潛在釋放進入地表水體、土壤及地下水。開展現役及廢舊鈾礦區鈾污染修復與治理，對鈾資源的回收利用和生態環境保持具有重大現實意義。

鈾礦的開采和選冶(水冶)會產生大量的含鈾廢水，因其來源廣泛，污染擴散性強、范圍廣，易于形成復合污染(造成生物、土壤及地下水污染)的特點，含鈾廢水處理已成為各國亟待解決的重要環境問題之一。我國國家標準中允許鈾廢水排放濃度為0.05mg/L，由鈾礦山開采與選冶排放的鈾廢水質量濃度一般在5.0mg/L，是國家規定允許排放濃度的約100倍。最終，排放的含鈾廢水可危害生態環境和人類健康。含鈾廢水的處理一方面可基于鈾酰離子的溶解特性采用物理或物化方法實現U(Ⅵ)與廢水的分離，另一方面利用鈾四價氧化物(UO₂)的不溶特性將U(Ⅵ)還原為U(Ⅳ)去除。據此，各類傳統水處理技術，主要包括蒸發濃縮、吸附、離子交換、膜分離和化學沉淀，及以生物(微生物、植物、藻類)修復和納米功能材料吸附為主體的新型水處理技術被廣泛應用于含鈾廢水處理的研究工作，研究成果對于解決鈾礦區放射性污染起到重大推進作用。然而，上述含鈾廢水處理技術在實際工業鈾廢水處理中均存在一些不足之處，如傳統的含鈾廢水處理技術蒸發濃縮法熱能消耗大、設備投資高，吸附法泥漿量大，廢水中鈾資源富集困難，離子交換法、膜分離法運行成本高、易造成二次污染，化學沉淀法藥劑投加量大、工藝復雜。新型生物修復法耐輻射菌種/植物/藻類篩選困難、馴化周期長、受鈾濃度沖擊負荷差、出水水質不穩定；納米零價鐵和碳納米材料吸附法納米材料價格昂貴，且使用后回收困難，Fe⁰易形成鐵泥或鐵離子，造成二次污染，納米碳材料亦會造成水體污染；納米零價鐵易于氧化、聚團，鈾吸附效率下降，而碳納米材料的吸附反應僅能在較窄pH范圍條件下進行。具有廣泛適用性、運行成本低、綠色環保的含鈾廢水處理技術仍有待于進一步開發與研究。

電絮凝是電化學技術的一種，可通過絮凝前驅體(電場條件下犧牲性陽極溶出產生的金屬離子與陰極產生的OH^-反應產生的具有絮凝特性的氫氧化物)的網捕、吸附電中和及陰極電還原反應實現水中金屬離子的去除，因具有去除效率高、電能節約及易自動化控制的優點而成為廢水中金屬離子去除的研究熱點。廢水中鈾以鈾酰離子(UO₂²⁺)形式存在，具備重金屬離子帶電、易于擴散和遷移的特點，其還原電位({E⁰(UO₂/UO₂²⁺)}＝-0.27V)介于Cr({E⁰(Cr³⁺/Cr⁶⁺)}＝-1.33V)、Ni({E⁰(Ni/Ni²⁺)}＝-0.25V)等金屬之間，且相對原子質量、半徑遠大于Cr、Ni等金屬離子，可在電場條件下發生絮凝與電還原反應。然而，采用電絮凝技術處理含鈾廢水的研究與應用卻未見報道。考慮電絮凝技術的成本節約、自動化操作及絮體中鈾的沉淀富集特性，開展電絮凝技術含鈾廢水處理工藝研究，并設計開發集成化處理裝置具有較大的工程實踐意義。

發明內容