一種工業(yè)含鈾廢水的處理方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于濕法冶金技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種含鈾廢水的處理方法?！尽颈尘凹夹g(shù)】】
[0002]我國(guó)的水資源相對(duì)匱乏，而日趨嚴(yán)重的水污染又加劇了水資源的短缺，在眾多的水污染中，放射性廢水污染是對(duì)環(huán)境污染最嚴(yán)重和對(duì)人類危害最大的污染類型。伴隨著原子能工業(yè)發(fā)展和核燃料循環(huán)及核技術(shù)日趨廣泛應(yīng)用，如鈾礦開采、鈾冶煉、鈾礦冶設(shè)施退役等，使得與之密切相關(guān)的放射性含鈾廢水的數(shù)量逐漸增多。目前，世界放射性廢水中的放射性核素進(jìn)入地下水組織，對(duì)工農(nóng)業(yè)和人類健康造成重大的影響。
[0003]零價(jià)鐵因化學(xué)性質(zhì)活潑，具有還原作用、混凝吸附作用和電解作用，其作為一種重要而廉價(jià)的有效材料現(xiàn)在已被應(yīng)用于處理含鈾污染水體中。趙素芬等人在“零價(jià)鐵處理含鈾廢水的試驗(yàn)研究”，《工業(yè)水處理》，7 (31)，(2011)中對(duì)零價(jià)鐵粉處理含鈾廢水進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，含鈾廢水處理后可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但存在鐵粉投加量大，處理成本高，產(chǎn)生放射性渣量大，對(duì)于放射性渣儲(chǔ)存帶來了極大的壓力。CN201310475208采用納米鐵處理含鈾模擬廢水，效果顯著，但該方法針對(duì)的是含鈾模擬廢水，它與含鈾工業(yè)廢水存在較大差異，且存在成本高、難過濾的問題。
[0004]超聲波在媒質(zhì)中傳播時(shí)，產(chǎn)生的機(jī)械作用、空化作用及熱作用而產(chǎn)生力學(xué)、熱學(xué)和化學(xué)等一系列效應(yīng)，尤其是聲空化作用在空化核爆炸瞬間產(chǎn)生局部高溫高壓環(huán)境，并對(duì)介質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊和高速微射流沖蝕，為在一般條件下難以實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)提供了一種非常特殊的物理環(huán)境，打開了化學(xué)反應(yīng)通道，加速了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行。PetrierC, Jiang Y, LamyM F.，“Ultrasound and environment, sonochemical destruct1n ofchloroaromaticderivatives，，，《Environmental science&technology》，32 (9)，(1998);吳文軍，“用超聲波氣振技術(shù)處理染料廢水”，《污染防治技術(shù)》，7 (I)，(1994)、CN 200810010379等將超聲波技術(shù)應(yīng)用于降解在廢水中的有機(jī)物，其機(jī)理主要基于超聲空化效應(yīng)及由此引發(fā)的一系列自由基氧化反應(yīng)。胡文勇等人，“超聲波/零價(jià)鐵降解對(duì)硝基苯胺的試驗(yàn)研究”，《環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備》，3(6)，(2005)、胡文勇、鄭正，“超聲波輻照下零價(jià)鐵處理硝基氯苯廢水的研究”，《工業(yè)用水與廢水》，4(36)，(2005)、宋勇、戴友芝，“超聲波與零價(jià)鐵聯(lián)合降解五氯苯酚的初步研究”，《湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào)》，2 (15)，(2005)采用超聲波和零價(jià)鐵協(xié)同降解廢水中有機(jī)物，其效果優(yōu)于單獨(dú)采用超聲波或零價(jià)鐵，但將超聲波應(yīng)用于零價(jià)鐵處理含鈾廢水的文章尚未見報(bào)道。
[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷，采用超聲波和零價(jià)鐵協(xié)同作用，解決了現(xiàn)有技術(shù)缺陷，實(shí)現(xiàn)了資源利用，節(jié)約成本，有利于環(huán)境保護(hù)。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006][要解決的技術(shù)問題]
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種工業(yè)含鈾廢水的處理方法。
[0008][技術(shù)方案]
[0009]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0010]一種工業(yè)含鈾廢水的處理方法。
[0011 ] 該處理方法的步驟如下:
[0012]A、調(diào)節(jié) pH 值
[0013]在攪拌的條件下，往除去固體雜物的工業(yè)含鈾廢水中滴加硝酸或氫氧化鈉水溶液，將所述工業(yè)含鈾廢水的PH值調(diào)節(jié)至3?7，得到一種調(diào)節(jié)pH的工業(yè)含鈾廢水；
[0014]B、超聲波處理
[0015]按照以升計(jì)工業(yè)含鈾廢水與以克計(jì)鐵粉的比為0.5?15:1，往在步驟A中得到的調(diào)節(jié)pH的工業(yè)含鈾廢水中加入鐵粉，混合，再開啟超聲波反應(yīng)裝置，在室溫與攪拌的條件下進(jìn)行超聲波處理，得到一種超聲處理工業(yè)含鈾廢水；
[0016]C、過濾
[0017]讓步驟B得到的超聲處理工業(yè)含鈾廢水進(jìn)行抽濾，得到一種清液和一種含鈾廢渣；所述的含鈾廢渣經(jīng)常規(guī)鈾化學(xué)處理得到含鈾產(chǎn)物；所述的清液經(jīng)處理達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)《鈾加工與燃料制造設(shè)施輻射防護(hù)規(guī)定》后排放。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟A中，所述的工業(yè)含鈾廢水含鈾50?20000 μ g U/L，pH 值為 I ?12。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟A中，所述硝酸的濃度是以重量計(jì)50?70%或氫氧化鈉水溶液的濃度是以重量計(jì)30?99%。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟B中，所述鐵粉的零價(jià)鐵含量是以重量計(jì)50?98%。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟B中，所述鐵粉的粒度是80?120目。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟B中，所述的攪拌速率是120?180rpmo
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟B中，所述超聲處理是在超聲波功率80?2000W與超聲頻率20?26KHz的條件下進(jìn)行的。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟B中，所述的超聲波處理時(shí)間是5?20mino
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟C中，含鈾廢渣后續(xù)處理方法是按照國(guó)家危險(xiǎn)廢物管理制度進(jìn)行堆存.。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟C中，所述清液處理方法是按照鈾濕法冶金工廠流程用水要求將所述清液返回循環(huán)使用。
[0027]下面將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
[0028]本發(fā)明涉及一種工業(yè)含鈾廢水的處理方法。
[0029]該處理方法的步驟如下:
[0030]A、調(diào)節(jié) pH 值
[0031]在攪拌的條件下，往除去固體雜物的工業(yè)含鈾廢水中滴加硝酸或氫氧化鈉水溶液，將所述工業(yè)含鈾廢水的PH值調(diào)節(jié)至3?7，得到一種調(diào)節(jié)pH的工業(yè)含鈾廢水；
[0032]在本發(fā)明中，所述的工業(yè)含鈾廢水含有50?20000 μ g U/L，pH值為I?12，它們主要來自鈾濕法冶金工廠的廢水，其中包括鈾礦浸出、固液分離、萃取分離、鈾化合物制備等段的綜合性廢水。所述工業(yè)含鈾廢水處理后的鈾含量是采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定的。PH值是使用由上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司以商品名PHS-3E型pH計(jì)銷售的pH計(jì)測(cè)定的。
[0033]在本發(fā)明中，所述工業(yè)含鈾廢水的鈾濃度小于50 μ gU/L時(shí)，則無需處理就可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；所述工業(yè)含鈾廢水的鈾濃度大于20000 μ gU/L時(shí)，則鈾含量過高，返回鈾萃取工段進(jìn)行回收鈾處理，減少鈾的損失，提高鈾的回收利用率；因此，該鈾濃度為50?20000 μ gU/L是合適的，優(yōu)選地是500?2000 μ g U/L。
[0034]在這個(gè)步驟中，使用硝酸時(shí)，它的濃度是以重量計(jì)50?70%。如果該濃度低于50%時(shí)，則會(huì)消耗大量的硝酸，也不利于pH的調(diào)節(jié)；如果該濃度高于70%時(shí)，則硝酸濃度過高且揮發(fā)嚴(yán)重，造成硝酸的浪費(fèi)，并嚴(yán)重影響操作環(huán)境；硝酸濃度優(yōu)選地是55?65%，更優(yōu)選地是58?62%。
[0035]或者使用氫氧化鈉時(shí)，它的濃度是以重量計(jì)30?99%。如果該濃度低于30%時(shí)，則會(huì)提高氫氧化鈉的使用量，增大渣量；如果該濃度高于99%時(shí)，其氫氧化鈉價(jià)格過高，增加廢水處理成本；氫氧化鈉濃度優(yōu)選地是40?85%，更優(yōu)選地是52?72%。
[0036]所述工業(yè)含鈾廢水的pH值調(diào)節(jié)至3?7是恰當(dāng)?shù)模绻鹥H值調(diào)節(jié)小于3，則消耗硝酸過多，增加處理成本，也不利于環(huán)保；由于氫氧化鈾酰具有兩性性質(zhì)，如果PH值調(diào)節(jié)大于7，氫氧化鈾?？梢孕纬蒛O42和U2O72等離子，鈾又重新回到溶液中，影響除鈾效果；優(yōu)選地是3.6?6.4，更優(yōu)選地是4.0?5.6。
[0037]B、超聲波處理
[0038]按照以升計(jì)工業(yè)含鈾廢水與以克計(jì)鐵粉的比為0.5?15:1，往在步驟A中得到的調(diào)節(jié)pH的工業(yè)含鈾廢水中加入鐵粉，混合，再開啟超聲波反應(yīng)裝置，在室溫與攪拌的條件下進(jìn)行超聲波處理，得到一種超聲處理工業(yè)含鈾廢水；
[0039]在本發(fā)明中，所述鐵粉的零價(jià)鐵含量是以重量計(jì)50?98%。如果零價(jià)鐵含量小于50 %，則會(huì)使鐵粉加入量增高，增大渣量；如果零價(jià)鐵含量高于98 %，其價(jià)格過高，增加廢水處理成本；因此，零價(jià)鐵含量為50?98%是合適的，優(yōu)選地是60?88%，更優(yōu)選地是65 ?82%。
[0040]所述鐵粉的粒度是80?120目。鐵粉粒度或高或低都是不利的，因?yàn)殍F粉粒度過細(xì)會(huì)增加磨礦成本，粒度過粗會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)不完全，導(dǎo)致鐵粉消耗的增加。
[0041 ] 在本發(fā)明中，工業(yè)含鈾廢水與鐵粉的比小于0.5:1，則會(huì)使加入的鐵粉過量，造成鐵粉的浪費(fèi)；工業(yè)含鈾廢水與鐵粉的比大于15:1，則會(huì)出現(xiàn)鐵粉加入量不足，影響除鈾效果；因此工業(yè)含鈾廢水與鐵粉的比為0.5?15:1是有利的，優(yōu)選地是2?12:1，更優(yōu)選地是5?10:lo
[0042]在這個(gè)步驟中，工業(yè)含鈾廢水與鐵粉在攪拌速率120?180rpm，所述超聲處理是在超聲波功率80?2000W與超聲頻率20?26KHz的條件下超聲波處理5?60min。
[0043]在本發(fā)明中，在所述的超聲頻率與超聲波處理時(shí)間范圍內(nèi)，如果超聲波功率小于80W，則超聲波不起作用；如果超聲波大于2000W，則會(huì)使超聲波功率密度過高，造成能源的浪費(fèi)，增加電耗；因此超聲波功率為80?2000W是恰當(dāng)?shù)?，?yōu)選地是380?1600W，更優(yōu)選地是680?820W。
[0044]同樣地，在所述的超聲波功率與超聲波處理時(shí)間范圍內(nèi)，如果超聲頻率小于20KHz，則頻率超出超聲波頻率范疇；如果超聲頻率大于26KHz，則會(huì)影響超聲波作用效果；因此，超聲頻率為20?26KHz是合理的，優(yōu)選地是22?25KHz，更優(yōu)選地是23?24KHz。
[0045]在所述的超聲波功率與超聲波頻率范圍內(nèi)，如果超聲處理時(shí)間小于5min，則除鈾過程未完成；如果超聲處理時(shí)間長(zhǎng)于20min，除鈾過程完成后增加電耗，提高廢水處理成本；因此，超聲處理時(shí)間為5?20min是合理的，優(yōu)選地是6?18min，更優(yōu)選地是8?16min0
[0046]本發(fā)明使用的超聲波反應(yīng)裝置是目前市場(chǎng)上廣泛銷售的產(chǎn)品。
[0047]C、過濾
[0048]讓步驟B得到的超聲處理工業(yè)含鈾廢水進(jìn)行抽濾，得到一種清液和一種含鈾廢渣；所述的含鈾廢渣經(jīng)常規(guī)鈾化學(xué)處理得到含鈾產(chǎn)物；所述的清液經(jīng)處理達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)《鈾加工與燃料制造設(shè)施輻射防護(hù)規(guī)定》(EJ1056-2005)后排放。
[0049]所述的常規(guī)鈾化學(xué)處理例如參見文獻(xiàn)(路艷等人，“淺談含鈾廢水處理技術(shù)”，《工業(yè)科技》，2014，43 (6):33-36)描述的處理方法。
[0050]在這個(gè)步驟中，含鈾廢渣后續(xù)處理方法還可以是按照國(guó)家危險(xiǎn)廢物管理制度進(jìn)行堆存。
[0051]所述清液處理方法是按照鈾濕法冶金工廠流程用水要求將所述清液返回循環(huán)使用。
[0052][有益效果]
[0053]本發(fā)明的有益效果是:
[0054]1、本發(fā)明采用超聲波技術(shù)與零價(jià)鐵還原技術(shù)相結(jié)合，極大的縮短了廢水處理時(shí)間，由現(xiàn)有技術(shù)中