申请日2014.01.08
公开(公告)日2014.04.09
IPC分类号G21F9/06
摘要
本发明涉及一种放射性含锶废水的处理方法及装置;使水力旋流反应器中的放射性含锶废水与碳酸钙晶种、碳酸钠通过水力旋流搅拌进行化学反应，使碳酸锶在碳酸钙晶种表面沉积，形成大粒径密实的晶体颗粒物快速沉淀到水力旋流底部，以去除部分放射性锶离子;小颗粒的碳酸锶和晶种随上清液进入膜分离器，并与氯化铁反应，颗粒物经中空纤维膜分离后进一步去除放射性锶离子，使出水的放射性大幅度降低。该方法形成的颗粒物粒径大、结构密实、沉降性能好，有效克服了化学沉淀法去污因数低、产泥量大的缺点，也解决了膜分离工艺中膜污染严重的弊端，是一种经济实用的放射性含锶废水处理方法。
权利要求书
1.一种放射性含锶废水的处理方法，其特征是步骤如下：
1)投加晶种：向水力旋流反应器一次性加入300-800mg/L提前制备的碳酸钙晶种， 在水力旋流反应器排空前，不再投加晶种;
2)水力搅拌预处理：向水力旋流反应器投加1000g/L的碳酸钠，使放射性废水中的 锶离子与碳酸钙晶种、碳酸钠通过水力旋流搅拌生成大粒径密实颗粒物，沉积到水力旋流 反应器底部;
3)处理的放射性废水进入膜分离器，同时投加以Fe3+计的铁盐3.0mg/L，在曝气搅拌 作用下继续反应生成颗粒物，经中空纤维膜分离后出水。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是放射性废水中锶离子的质量浓度为5-10mg/L。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的放射性含锶废水在水力旋流反应器中的停留 时间为45-60分钟。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是所述的放射性含锶废水在膜分离器中的停留时间为 45-60分钟。
5.实现权利要求1的放射性含锶废水的处理装置，其特征是废水储罐(1)经过提升泵(2) 和进水流量计(14)连接到水力旋流反应器(3)锥体底部的进口，水力旋流反应器(3) 上清液管道连接膜分离器(6)进口;膜分离器(6)内的中空纤维膜(7)出水管经过出 水泵(11)和出水流量计(16)与电磁阀(13)连接;碳酸钠储药桶(5)经过碳酸钠加药 泵(4)连接到水力旋流反应器(3)锥体底部的进药口，氯化铁储药桶(10)经过氯化铁 加药泵(9)连接到膜分离器(6)的进药口，鼓风机(8)经过空气流量计(15)连接到 膜分离器底部的进气口;液位计(12)安装在膜分离器(6)的上部。
6.如权利要求5所述的装置，其特征是所述的水力旋流反应器由锥体和圆柱体组成，锥角 为38°±2°，锥体和圆柱体的体积比为1:3。
7.如权利要求5所述的装置，其特征是所述的中空纤维膜为水处理中常用的微滤膜或超滤 膜。
说明书
一种放射性含锶废水的处理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种放射性废水处理技术，确切地说是从废水中去除放射性锶 离子。
背景技术
放射性锶(90Sr和89Sr)是由235U和239Pu核裂变产生的，广泛存在于放射 性废水中。2011年3月日本福岛核电站因地震引发放射性物质泄漏，排出的废 水中含有大量的放射性锶。90Sr半衰期长达28.9年，生物毒性强，聚集在人体骨 骼内难以排出，因此需要将它从放射性废水中去除，以保护环境和人体健康。
化学沉淀法工艺流程简单，操作方便，运行费用低，适用于锶浓度为常量 或微量的放射性废水处理;然而，化学沉淀法形成的污泥粒径小、沉降性能较 差，因而该方法的污泥量产大，浓缩倍数(处理的放射性废水总体积与残余的放 射性污泥体积之比)仅为10-20，而且去污因数(原水放射性锶活度浓度与出水 放射性锶活度浓度的比值)仅为10-100，放射性废水中的锶离子去除率较低。化 学沉淀-微滤(或超滤)组合工艺，虽然解决了化学沉淀法中固液分离困难的缺 点，使浓缩倍数有了较大的提高，但其代价是造成严重的膜污染，而且去污因 数增加的幅度有限。
采用化学沉淀法或者化学沉淀-微滤(或超滤)组合工艺处理放射性锶离子 浓度较低的废水时，根据溶度积原理，为达到相同的放射性锶离子去除效果，需 要显著增大沉淀剂的投加量。针对此问题，通常向放射性废水中投加非放射性的 锶离子，利用放射性锶离子和非放射性锶离子具有相同化学性质的特点，使放射 性锶离子和非放射性锶离子同时沉淀去除，从而减少沉淀剂的投加量。
与常规化学沉淀法相比，机械搅拌共沉淀法虽然提高了浓缩倍数和去污因 数，但提高的幅度并不显著，而且增加的机械设备对辐射防护的要求提高，操 作、维护、运行管理困难。反渗透技术除锶运行费用较高;离子交换和连续电 除盐对废水含盐量有严格的限制，且前者会产生大量的放射性废树脂，造成后 续固体废物处理困难、费用较高，而后者的耗电量较高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出了水力旋流搅拌和中空纤维膜分 离联用的方法来去除废水中的放射性锶离子。采用水力旋流搅拌和微滤(或超滤) 联用，费用低，操作简单方便，自动化程度高，既可以使含锶污泥形成大粒 径、结构密实、沉降性能好的颗粒物，降低了后续微滤膜(或超滤膜)的污染， 又提高了锶的去污因数和浓缩倍数，是一种经济实用的放射性废水除锶方法。
该方法使水力旋流反应器中的放射性含锶废水与碳酸钙晶种、碳酸钠通过水 力旋流搅拌进行化学反应，使碳酸锶在碳酸钙晶种表面沉积，形成大粒径密实的 晶体颗粒物快速沉淀到水力旋流底部，以去除部分放射性锶离子;小颗粒的碳酸 锶和晶种随上清液进入膜分离器，并与氯化铁反应，颗粒物经中空纤维膜分离后 进一步去除放射性锶离子，使出水的放射性大幅度降低。
本发明的技术方案如下：
一种放射性含锶废水的处理方法，步骤如下：
1)投加晶种：向水力旋流反应器一次性加入300-800mg/L提前制备的碳酸 钙晶种，在水力旋流反应器排空前，不再投加晶种;
2)水力搅拌预处理：向水力旋流反应器投加1000mg/L的碳酸钠，使放射 性废水中的锶离子与碳酸钙晶种、碳酸钠通过水力旋流搅拌生成大粒径密实颗粒 物，沉积到水力旋流反应器底部;
3)处理的放射性废水进入膜分离器，同时投加以Fe3+计的铁盐3.0mg/L， 在曝气搅拌作用下继续反应生成颗粒物，经中空纤维膜分离后出水。
所述放射性废水中锶离子的质量浓度为5-10mg/L。
所述的放射性含锶废水在水力旋流反应器中的停留时间为45-60分钟。
所述的放射性含锶废水在膜分离器中的停留时间为45-60分钟。
本发明的放射性含锶废水的处理装置，废水储罐1经过提升泵2和进水流量 计14连接到水力旋流反应器3锥体底部的进口，水力旋流反应器3上清液管道 连接膜分离器6进口;膜分离器6内的中空纤维膜7出水管经过出水泵11和出 水流量计16与电磁阀13连接;碳酸钠储药桶5经过碳酸钠加药泵4连接到水力 旋流反应器3锥体底部的进药口，氯化铁储药桶10经过氯化铁加药泵9连接到 膜分离器6的进药口，鼓风机8经过空气流量计15连接到膜分离器底部的进气 口。液位计12安装在膜分离器6的上部。
所述的水力旋流反应器由锥体和圆柱体组成，锥角为38°±2°，锥体和圆柱体 的体积比为1:3。
所述的中空纤维膜为水处理中常用的微滤膜或超滤膜。
本发明的有益效果在于：通过本发明的实施，能够显著提高放射性锶的去污 因数和浓缩倍数，在提高锶去除效果的同时减少放射性废物的产量，减少放射性 污染对环境和公众的潜在危害。基于该方法的反应器可以根据需要设计成固定式 或移动式装置，设计规模也可以灵活选取，适用于核设施含锶废水处理以及突发 核污染时废水的应急处理，应用前景广阔，环境效益显著。