组合微滤工艺处理含裂片核素废水的冷试验研究

摘要

微滤工艺和传统工艺相结合处理放射性废水能获得较高的去污因数和浓缩倍数。本文开发了吸附-微滤工艺、混凝共沉淀-微滤工艺分别处理含铯、锶的废水，对混凝-微滤工艺处理锕系元素废水的操作参数进行了优化。
　　 以亚铁氰化钾锌为吸附剂，进行了吸附-微滤工艺处理低浓度含铯废水的冷试验研究，试验中制备的亚铁氰化钾锌的分子式为K2Zn3[Fe(CN)6]2，结构致密，粒径为0.275～17.4μm，对铯具有较好的吸附性能，对铯的吸附行为符合Freundlich等温式和拟二级动力学模型。静态试验表明，吸附剂的投加量为0.330g/L时，对铯的去污因数为75.8，去除率达到了98.7％，而相同参数下的小试规模冷试验对铯的去除效果要好于静态吸附试验，主要原因是曝气过程使吸附剂表面不断更新，从而使旧吸附剂具有持续的吸附能力。吸附剂用量越大，去污因数越大，浓缩倍数越小，吸附剂投加量分别为0.330 g/L、0.165 g/L、0.083 g/L，进水铯浓度为100μg/L左右时，去污因数分别为208.7、128.8、77.2，浓缩倍数分别为539、1218、2306。出水无色透明，浊度最低为0.05 NTU，最高为0.10 NTU。出水中金属元素钙、镁基本不被截留，铁被全部截留。毒性很强的CN-浓度小于0.002 mg/L，达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996)。
　　 以蒙脱石为吸附剂，由于吸附剂投量过高，无法满足工程要求，因而采用吸附-微滤工艺处理含锶废水是不可行的。
　　 以Na2CO3为沉淀剂，以FeCl3为混凝剂，采用混凝共沉淀-微滤工艺处理含锶废水是可行的。序批式运行方式中，当Na2CO3投加量为2000 mg/L，FeCl3投加量为10 mg/L，进水锶浓度为10 mg/L左右时，去污因数达到458，但膜污染严重，限制了工艺的应用范围。在连续式运行方式中，当进水锶浓度为5.3 mg/L，Na2CO3投加量为2000 mg/L，FeCl3投加量为20 mg/L时，平均去污因数为183.6，浓缩倍数达到249。该工艺出水水质较好，浊度小于0.10 NTU。铁基本被全部去除，钙的去除率达到88％以上，镁的去除率较低，水的软化有利于锶的去除。
　　 混凝-微滤工艺处理锕系元素废水的应用规模冷试验运行效果良好，无论主膜组件出水期间，还是辅助膜组件进行浓缩期间，出水的浊度正常。当浓缩倍数为565时，污泥流动性较好，能顺利排出反应器。
　　 参考处理含裂片核素废水和锕系元素废水的试验结果，进行了处理同时含铯、锶混合废水工艺的初步设计，原水首先以Na2CO3为沉淀剂，以FeCl3为混凝剂采用混凝共沉淀-微滤工艺去除锶，然后以亚铁氰化钾锌为吸附剂采用吸附-微滤工艺去除铯。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1膜技术在放射性废水处理中的应用进展

1.1.1反渗透

1.1.2纳滤

1.1.3超滤

1.1.4微滤

1.1.5膜工艺的主要技术参数

1.1.6小结

1.2锶、铯废水处理现状

1.2.1离子交换、吸附法

1.2.2沉淀法

1.2.3膜法

1.2.4生物法

1.2.5小结

1.3课题研究背景和内容

1.3.1课题研究背景

1.3.2课题研究的主要内容

第二章试验装置与分析方法

2.1吸附-微滤工艺试验装置及主要参数

2.1.1试验装置

2.1.2试验装置运行方式

2.2连续式运行方式混凝共沉淀-微滤工艺试验装置及主要参数

2.2.1试验装置

2.2.2试验装置运行方式

2.3主要分析项目和测试方法

第三章吸附-微滤工艺处理含铯废水吸附剂的选择与分析

3.1吸附剂的选择

3.2亚铁氰化钾锌的制备及性质

3.2.1亚铁氰化钾锌的制备

3.2.2形貌及粒径分布

3.2.3分子式的确定

3.3亚铁氰化钾锌吸附性能的研究试验

3.3.1吸附剂投加量对吸附的影响

3.3.2吸附等温线

3.3.3吸附动力学

3.3.4吸附控制机理判断

3.4小结

第四章吸附-微滤工艺处理含铯废水的小试试验

4.1主要工艺参数

4.1.1工艺的主要运行参数

4.1.2吸附剂的投加方式及浓度

4.1.3进水铯浓度

4.2试验结果与分析

4.2.1铯的去除效果

4.2.2处理水量及浓缩倍数

4.2.3出水pH变化

4.2.4出水浊度变化

4.2.5相关金属元素与阴离子的去除效果

4.2.6反应器内悬浮固体浓度的变化

4.2.7膜比通量的变化与膜污染

4.3静态吸附与小试试验中铯去除效果的比较及机理分析

4.3.1解吸附试验

4.3.2旧吸附剂吸附试验

4.3.3反应器内悬浮固体浓度变化对出水铯浓度的影响

4.4小试试验的改进

4.4.1吸附剂投加量为0.165 g／L的小试试验

4.4.2吸附剂投加量为0.083 g／L的小试试验

4.5小结

第五章吸附-微滤工艺处理含锶废水的试验研究

5.1吸附剂的选择

5.1.1蛭石的吸附性能

5.1.2蒙脱石的吸附性能

5.1.3小结

5.2静态吸附试验

5.3小试试验

5.3.1工艺主要运行参数

5.3.2试验结果与分析

5.4小结及建议

第六章化学沉淀-微滤工艺处理含锶废水的试验研究

6.1化学沉淀剂的选择

6.1.1磷酸盐

6.1.2碳酸盐

6.1.3化学沉淀剂的确定

6.2序批式运行方式的小试试验

6.2.1工艺主要运行参数及运行方式

6.2.2试验结果与分析

6.2.3工艺的改进

6.3连续式运行方式的小试试验

6.3.1工艺主要运行参数

6.3.2试验结果与分析

6.4小结与建议

6.4.1主要结论

6.4.2建议

第七章低水平锕系元素废水处理工艺浓缩倍数的优化

7.1试验背景

7.1.1预氧化混凝-微滤工艺处理含镅废水的小试规模试验

7.1.2预氧化混凝-微滤工艺处理含镅废水的应用规模试验

7.2处理锕系元素低放废水的工艺设计

7.2.1试验装置

7.2.2主要工艺参数

7.2.3运行方式

7.3运行结果与分析

7.3.1正常运行试验结果

7.3.2浓缩运行试验结果

7.4小结

第八章处理锶、铯混合废水的组合微滤工艺初步设计

8.1主体工艺设计思路

8.1.1初步设计指导思想

8.1.2主体工艺技术思路

8.1.3主要工艺技术参数

8.2工艺系统初步设计

8.2.1工艺流程

8.2.2工艺主要运行参数

8.3讨论与建议

8.3.1去除锶的处理单元

8.3.2去除铯的处理单元

8.3.3建议

第九章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢