低温蒸发处理核工业废水的研究

摘要

核工业废水不但含盐量高,且具有一定的放射性,是一种难处理的工业废水。目前,核工业废水的处理仍是废水处理领域的难题。北方核燃料元件有限公司排放的放射性废水,主要是该厂核燃料元件制备过程中精制铀而产生的含铀和硝酸铵的铀精制工艺废水,该废水经硅胶吸附后仍具有微量的放射性,且含盐量高。为解决北方核燃料元件有限公司排放的放射性废水的处理难题,针对该厂废水的特性,提出采用低温蒸发处理核工业废水,核工业废水首先经低温蒸发,蒸发出的水蒸气冷凝后回用,蒸发残液结晶后水泥固化处理,从而可彻底解决核工业废水的污染,并结合水量情况进行了低温蒸发处理核工业废水的工艺设计,为解决北方核燃料元件有限公司的核工业废水处理难题提供了参考。采用正交实验研究了低温蒸发处理核工业废水的工艺,对影响蒸发过程的工艺参数和操作方式进行了优化。提高操作真空度有利于降低操作温度、减少能耗、提高处理能力,但会增加冷凝液中COD的含量,降低冷凝液水质;提高废水酸度有助于降低冷凝液氨氮含量,但会增加冷凝液的COD值;增加加料比有利于改善冷凝液水质,却会降低处理能力。影响冷凝液水质的主要因素是有机物的挥发、游离氨的蒸发和剧烈沸腾时的蒸汽夹带,从而导致蒸发前期和后期的冷凝液水质较差而中期的冷凝液水质较好,宜分段收集利用。在本实验最佳的工艺条件下,即在真空度为0.060MPa下,调节废水pH为3,采用连续加料方式,低温蒸发浓缩5倍,浓缩液冷却后可以结晶,适合水泥固化;冷凝液中不具有放射性,COD为55.36mg/L,TDS为130.56mg/L,色度为0倍,浊度低于3度,可以用作厂区的绿化等杂用水。最后,在实验室研究的基础上,对北方核燃料元件有限公司排放的核工业废水进行了工艺设计和设备选型,为该技术的工业化应用奠定了基础。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题的目的和意义

1.2 核工业废水的特点和危害

1.2.1 核工业废水的来源和特点

1.2.2 核工业废水的危害

1.3 核工业废水的处理方法

1.3.1 核工业废水的物理和物理化学处理法

1.3.2 核工业废水的化学处理法

1.3.3 核工业废水的生物处理法

1.3.4 小结

1.4 蒸发技术的原理和研究应用现状

1.4.1 蒸发技术的原理

1.4.2 蒸发技术的种类

1.4.3 蒸发技术研究应用现状

1.4.4 蒸发技术的应用领域

1.5 低温蒸发的特点

1.6 本课题主要工作

第二章 实验部分

2.1 实验仪器和药品

2.2 实验装置

2.3 水质测定方法

2.3.1 TDS 测定

2.3.2 COD 测定

2.3.3 其它水质测定

2.3.4 废水水质测定结果

2.4 实验内容

2.4.1 冷凝液水质变化规律研究及废水浓缩倍数确定实验

2.4.2 操作参数对冷凝液的影响实验

2.4.3 操作参数的优化实验

第三章 低温蒸发处理核工业废水实验研究

3.1 冷凝液水质变化规律研究及最大浓缩倍数确定

3.1.1 蒸发各阶段冷凝液中COD 的变化规律

3.1.2 蒸发各阶段冷凝液中氨氮含量和pH 值的变化规律

3.1.3 蒸发各阶段冷凝液TDS 的变化规律

3.1.4 最大浓缩倍数确定

3.2 操作参数对冷凝液的影响

3.2.1 操作温度及压力对冷凝液的影响

3.2.2 废水浓度对冷凝液的影响

3.2.3 废水pH 值对冷凝液的影响

3.2.4 进料方式对冷凝液的影响

3.3 操作参数的优化

3.3.1 因素及水平的选取

3.3.2 正交实验表的选取及实验安排

3.3.3 实验结果分析及最佳操作参数的选取

3.3.4 对比实验验证最佳操作参数

3.4 处理效果

3.5 冷凝液和结晶固体的处理

3.6 本章小结

第四章 蒸发工艺设计

4.1 处理对象

4.2 低温蒸发工艺

4.2.1 低温蒸发工艺特点

4.2.2 低温蒸发工艺过程

4.3 低温蒸发工艺的设备选型

4.3.1 物料衡算和能量衡算

4.3.2 主要设备一览表

第五章 结论

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文

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