膜法处理核电站事故情况下应急生活饮用水研究

摘要

福岛事故后，核电站附近受到放射性污染的地表水带来了去除核素的问题。本文回顾了核电发展历史上的三次核事故及其对核电站附近地表水的污染。发生核事故后，地表水沾染的核素主要为131I、137Cs、134Cs等。131I为短半衰期核素，其在地表水中的活度在短期内降低很快。常规水处理技术可用来去除地表水中长寿命核素，但去除效果不佳。
　　本文研究了纳滤膜及反渗透膜去除目标核素效果,并通过对核事故下地表水中含有的核素的特点、种类及危害程度的调研确定了将Co2+、Cs+、Sr2+作为核素处理对象。在考察膜处理影响因素的同时也介绍了纳滤、反渗透分离模型及规律，最后讨论了反渗透为核心的组合工艺去除模拟地表水中核事故释放的核素的可行性。通过实验得出以下结论：
　　（1）实验采用平板型纳滤膜装置，考察了运行压力、进水 pH、停开机时间等因素对非放射性模拟溶液中Co2+、Cs+、Sr2+等离子的截留率及电导率的影响。随着平板纳滤膜装置运行压力的增大，纳滤膜对目标核素的去除率变大；出水电导率数值也变小。但是，当压力增大至1.2MPa后，纳滤膜对核素的去除率反而降低；出水电导率数值也增大。当压力为1MPa时，纳滤膜对 Co2+、Cs+、Sr2+的去除率为98.5％、95.4%、98.4%。若进水溶液为碱性，纳滤膜对 Co2+、Cs+、Sr2+离子的去除率均>97%。
　　（2）实验中采用TW30-1812低压反渗透膜组件，考察了进水核素浓度、运行压力、进水 pH、无机离子干扰等因素对非放射性模拟溶液中Co2+、Cs+、Sr2+等离子的截留率及出水电导率的影响。结果表明，进水核素的浓度对核素截留率的影响不大；随着进水pH值的增大，反渗透膜对核素的截留率增大，当pH>9时，核素的截留率变化缓慢；进水Ca2+离子浓度变化对Cs+离子截留率的影响最大，当Ca2+离子浓度增大为250mg/L时，Cs+离子的截留率下降到77.4%。
　　（3）利用混凝沉淀、砂滤、活性炭、反渗透膜组合工艺处理模拟地表水，能有效降低 TOC、核素及电导率数值。混凝剂的最佳投加量为50mg/L；若溶液为碱性时有利于混凝效果。反渗透膜对降低TOC、核素浓度及电导率贡献最大，对Co2+、Cs+、Sr2+的去除率分别为99.8%、91.6%、99.7%。经过组合工艺的处理，水样中TOC数值从7.19mg/L降低至0.148mg/L。

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第一章 绪论

1.1 重大核事故对水质的污染

1.2 饮用水常规处理技术

1.3 饮用水中核素去除技术

1.4 以膜法为核心的组合工艺饮用水处理现状

1.5 课题研究意义及主要内容

第二章 实验装置及方法

2.1 纳滤法处理废水

2.2 反渗透法处理废水

2.3 组合工艺处理受污染地表水

2.4 分析项目及测试方法

2.5 膜污染及其清洗

2.5 小结

第三章 纳滤法处理核沾染水

3.1 纳滤分离机理与性能表征

3.2 纳滤法实验结果与讨论

3.3 小结

第四章 反渗透法处理核沾染水

4.1 反渗透分离机理与分离特性

4.2 反渗透实验结果与讨论

4.3 小结

第五章 混凝共沉淀-反渗透工艺处理污染地表水

5.1 地表水水质

5.2 混凝烧杯实验

5.3混凝-吸附-膜组合工艺实验

5.5 小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的学术成果

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