申请日2018.08.17
公开(公告)日2018.12.25
IPC分类号G21F9/06; G21F9/12
摘要
本发明公开了一种含铀低放废水生态化净化处理系统及处理方法。含铀低放废水生态化净化处理系统是层状结构，由上到下的分别为20～30cm的富集植物吸收层、20～30cm的改性沸石净化层、20～30cm的砾石集水层构成，它的上面有1cm的PVC滴灌管且管与管间距50cm构成的滴灌管网;砾石集水层中有穿孔排水管。含铀低放废水经滴灌管网由上到下分别经过富集植物吸收层、改性沸石净化层、砾石集水层处理净化3～5h，净化后的出水由砾石集水层中穿孔排水管排出。本发明能够低成本的有效解决铀矿冶、铀尾矿等放射性污染水体中铀的放射性及重金属毒性的双重污染问题。
权利要求书
1.一种含铀低放废水生态化净化处理系统，其特征在于，它是一种层状结构，由上到下的分别为20～30cm的富集植物吸收层、20～30cm的改性沸石净化层、20～30cm的砾石集水层构成;它的上面有1cm的PVC滴灌管且管与管间距50cm构成的滴灌管网;砾石集水层中有穿孔排水管。
2.如权利要求1所述的含铀低放废水生态化净化处理系统，其特征在于，所述的富集植物吸收层由粒径为3～5mm的沙土组成，厚度为20～30cm;富集植物吸收层上种植的铀富集植物为铁苋、狗尾草、牛鞭草、芦苇、香蒲中的一种或两种及以上组成。
3.如权利要求1所述的含铀低放废水生态化净化处理系统，其特征在于，所述的改性沸石净化层由粒径为3~5mm的改性沸石组成，厚度为20～30cm;改性沸石净化层中的改性沸石的制备是将浮石经破碎、筛分、研磨得到筛分粒径为3mm浮石颗粒，以1000g浮石颗粒加入2000m1浓度为1.0mol/L硝酸溶液的比例进行浸泡酸洗，浸泡时间4h，过滤后用清水洗涤至滤液pH=6.5，滤渣在95℃下烘干3h，于600℃温度下焙烧6h，自然冷却后制得的。
4.如权利要求1所述的含铀低放废水生态化净化处理系统，其特征在于，所述的砾石集水层由粒径为5~10mm的砾石组成，厚度为20～30cm。
5.一种利用权利要求1所述的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，其特征在于，它是将含铀低放废水用1cm的PVC滴灌管且管与管间距50cm构成的滴灌管网进入该生态化净化处理系统，由上到下的分别经过富集植物吸收层、改性沸石净化层、砾石集水层净化处理，停留时间为3～5h，净化后的出水经砾石集水层中的穿孔排水管排出。
说明书
一种含铀低放废水生态化净化处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及废水的生态化净，特别涉及含铀低放废水的生态化净化处理。
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生态化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：一种含铀低放废水生态化净化处理系统，它是一种层状结构，由上到下的分别为20～30cm的富集植物吸收层、20～30cm的改性沸石净化层、20～30cm的砾石集水层等组成;它的上面有1cm的PVC滴灌管且管与管间距50cm构成的滴灌管网;砾石集水层中有穿孔排水管。
所述的富集植物吸收层由粒径为3～5mm的沙土组成，厚度为20～30cm;富集植物吸收层上种植的铀富集植物为铁苋(Acalypha wilkesiana Muell. Arg)、狗尾草(Setaria viridis L. Beauv)、牛鞭草(Hemarthria altissima Poir. Stapf et C. E. Hubb)、芦苇(Phragmites australis Cav. Trin. ex Steu)、香蒲(Typha orientalis Presl)中的一种或两种及以上的组合;所述的改性沸石净化层由粒径为3~5mm的改性沸石组成，厚度为20～30cm;改性沸石净化层中的改性沸石制备是将浮石经破碎、筛分、研磨得到筛分粒径为3mm浮石颗粒，以1000g浮石颗粒加入2000m1浓度为1.0mol/L硝酸溶液的比例进行浸泡酸洗，浸泡时间4h，过滤后用清水洗涤至滤液pH=6.5，滤渣在95℃下烘干3h，于600℃温度下焙烧6h，自然冷却后制得改性浮石;所述的砾石集水层由粒径为5~10mm的砾石组成，厚度为20～30cm。
一种利用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由1cm的PVC滴灌管且管与管间距50cm构成的滴灌管网进入生态化净化处理系统，由上到下的分别经过富集植物吸收层、改性沸石净化层、砾石集水层等净化处理的停留时间为3～5h，净化后的出水经砾石集水层中穿孔排水管排出。
本发明利用含铀低放废水生态化净化处理系统通过滴灌管网将低放废水输入富集植物吸收层，富集植物吸收层中的铀富集植物对低放废水中的铀进行植物萃取净化，富集植物根系对低放废水中的铀进行吸附固定，改性沸石净化层再将富集植物吸收处理后废水中的残余铀进一步吸附固定净化，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生态化净化处理。
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：含铀低放废水生态化净化处理系统由上到下的分别为富集植物吸收层、改性沸石净化层、砾石集水层等构成，它的上面有1cm的PVC滴灌管且管与管间距50cm构成的滴灌管网;砾石集水层中有穿孔排水管。
富集植物吸收层由粒径为3mm的沙土组成，厚度为20cm。富集植物吸收层上种植的铀富集植物为铁苋(Acalypha wilkesiana Muell. Arg)。改性沸石净化层由粒径为3mm的改性沸石组成，厚度为20cm。改性沸石净化层中的改性沸石制备是将浮石经破碎、筛分、研磨得到筛分粒径为3mm浮石颗粒，以1000g浮石颗粒加入2000m1浓度为1.0mol/L硝酸溶液的比例进行浸泡酸洗，浸泡时间4h，过滤后用清水洗涤至滤液pH=6.5，滤渣在95℃下烘干3h，于600℃温度下焙烧6h，自然冷却后制得改性浮石。砾石集水层由粒径为5mm的砾石组成，厚度为20cm。
含铀低放废水由1cm的PVC滴灌管且管与管间距50cm构成的滴灌管网进入生态化净化处理系统，含铀低放废水在生态化净化处理系统中的停留时间为3h后，净化后的出水经砾石集水层中穿孔排水管排出。含铀低放废水净化处理率>90%以上，实现含铀低放废水低成本的生态化净化处理。
实施例2：含铀低放废水生态化净化处理系统由上到下的分别为富集植物吸收层、改性沸石净化层、砾石集水层等构成，它的上面有1cm的PVC滴灌管且管与管间距50cm构成的滴灌管网;砾石集水层中有穿孔排水管。
富集植物吸收层由粒径为5mm的沙土组成，厚度为30cm。富集植物吸收层上种植的铀富集植物为狗尾草(Setaria viridis L. Beauv)。改性沸石净化层由粒径为5mm的改性沸石组成，厚度为30cm。
改性沸石净化层中的改性沸石制备是将浮石经破碎、筛分、研磨得到筛分粒径为5mm浮石颗粒，以1000g浮石颗粒加入2000m1浓度为1.0mol/L硝酸溶液的比例进行浸泡酸洗，浸泡时间4h，过滤后用清水洗涤至滤液pH=6.5，滤渣在95℃下烘干3h，于600℃温度下焙烧6h，自然冷却后制得改性浮石。砾石集水层由粒径为10mm的砾石组成，厚度为30cm。
含铀低放废水由1cm的PVC滴灌管、管与管间距50cm构成的滴灌管网进入生态化净化处理系统，含铀低放废水在生态化净化处理系统中的停留时间为5h后，净化后的出水经砾石集水层中穿孔排水管排出。含铀低放废水净化处理率>90%以上，实现含铀低放废水低成本的生态化净化处理。
实施例3：含铀低放废水生态化净化处理系统由上到下的分别为富集植物吸收层、改性沸石净化层、砾石集水层等构成，它的上面有1cm的PVC滴灌管且管与管间距50cm构成的滴灌管网;砾石集水层中有穿孔排水管。
富集植物吸收层由粒径为4mm的沙土组成，厚度为25cm。富集植物吸收层上种植的铀富集植物为芦苇(Phragmites australis Cav. Trin. ex Steu)。
改性沸石净化层由粒径为4mm的改性沸石组成，厚度为25cm。
改性沸石净化层中的改性沸石制备是将浮石经破碎、筛分、研磨得到筛分粒径为4.5mm浮石颗粒，以1000g浮石颗粒加入2000m1浓度为1.0mol/L硝酸溶液的比例进行浸泡酸洗，浸泡时间4h，过滤后用清水洗涤至滤液pH=6.5，滤渣在95℃下烘干3h，于600℃温度下焙烧6h，自然冷却后制得改性浮石。砾石集水层由粒径为7.5mm的砾石组成，厚度与为25cm。
含铀低放废水由1cm的PVC滴灌管且管与管间距50cm构成的滴灌管网进入生态化净化处理系统，含铀低放废水在生态化净化处理系统中的停留时间为3.5h后，净化后的出水经砾石集水层中穿孔排水管排出。含铀低放废水净化处理率>90%以上，实现含铀低放废水低成本的生态化净化处理。
实施例4：含铀低放废水生态化净化处理系统由上到下的分别为富集植物吸收层、改性沸石净化层、砾石集水层等构成，它的上面有1cm的PVC滴灌管且管与管间距50cm构成的滴灌管网;砾石集水层中有穿孔排水管。
富集植物吸收层由粒径为3mm的沙土组成，厚度为20cm。富集植物吸收层上按任意比例混合种植的铀富集植物为铁苋(Acalypha wilkesiana Muell. Arg)和狗尾草(Setaria viridis L. Beauv)等。
改性沸石净化层由粒径为3mm的改性沸石组成，厚度为30cm。改性沸石净化层中的改性沸石制备是将浮石经破碎、筛分、研磨得到筛分粒径为3mm浮石颗粒，以1000g浮石颗粒加入2000m1浓度为1.0mol/L硝酸溶液的比例进行浸泡酸洗，浸泡时间4h，过滤后用清水洗涤至滤液pH=6.5，滤渣在95℃下烘干3h，于600℃温度下焙烧6h，自然冷却后制得改性浮石。
砾石集水层由粒径为5mm的砾石组成，厚度为25cm。
含铀低放废水由1cm的PVC滴灌管且管与管间距50cm构成的滴灌管网进入生态化净化处理系统，含铀低放废水在生态化净化处理系统中的停留时间为4.5h后，净化后的出水经砾石集水层中穿孔排水管排出。含铀低放废水净化处理率>90%以上，实现含铀低放废水低成本的生态化净化处理。
实施例5：含铀低放废水生态化净化处理系统由上到下的分别为富集植物吸收层、改性沸石净化层、砾石集水层等构成，它的上面有1cm的PVC滴灌管且管与管间距50cm构成的滴灌管网;砾石集水层中有穿孔排水管。
富集植物吸收层由粒径为5mm的沙土组成，厚度为25cm。富集植物吸收层上按任意比例混合种植的铀富集植物为牛鞭草(Hemarthria altissima Poir. Stapf et C. E. Hubb)、芦苇(Phragmites australis Cav. Trin. ex Steu)的香蒲(Typha orientalis Presl)等。
改性沸石净化层由粒径为4mm的改性沸石组成，厚度为30cm。改性沸石净化层中的改性沸石制备是将浮石经破碎、筛分、研磨得到筛分粒径为4mm浮石颗粒，以1000g浮石颗粒加入2000m1浓度为1.0mol/L硝酸溶液的比例进行浸泡酸洗，浸泡时间4h，过滤后用清水洗涤至滤液pH=6.5，滤渣在95℃下烘干3h，于600℃温度下焙烧6h，自然冷却后制得改性浮石。
砾石集水层由粒径为8mm的砾石组成，厚度为20cm。
含铀低放废水由1cm的PVC滴灌管且管与管间距50cm构成的滴灌管网进入生态化净化处理系统，含铀低放废水在生态化净化处理系统中的停留时间为5h后，净化后的出水经砾石集水层中穿孔排水管排出。含铀低放废水净化处理率>90%以上，实现含铀低放废水低成本的生态化净化处理。
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。