2023年-超滤—反渗透—电渗析组合工艺处理放射性废水.docx

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1、超滤一反渗透一电渗析组合工艺处理放射性废水论文作者：陆晓峰楼福乐毛伟钢 梁国明李国祯刘光全摘要：介绍用超滤-反渗透-电渗析组合工艺处理放射化学实 验室排出的低水平放射性废水。叙述了内压管式超滤器、中 空纤维反渗透器及电渗析器在废水处理中的脱盐、去污等效 果，及两种清洗方法对超滤膜通量恢复的比较等。由“三膜” 组合工艺组成的URE流程去污因子高达3.2x103,为放射性 废水的处理提供了一种新的方法。关键词：放射性废水超滤反渗透电渗析组合工艺一、前百我所于七十年代起开展用“四台电渗析器”和“电渗析器- 填充床电渗析器”两个流程来处理放射性废水，获得了成功。 但也发现在处理本所放化实验室排除的放射

2、性废水时，效果 不理想。主要是该废水中，组分复杂，特别是含有的有机大 分子、络合物等，很难用电渗析工艺去除，影响了净化效果 。近年来，我们研制了 YM型磺化聚飒超滤膜，并做了超 滤膜处理放射性废水的探索试验。对反渗透处理放射性废 水的方法也作了研究。在此基础上，综合各种处理手段的 优点，提出了用超滤（UF）反渗透（RO）电渗析（ED）反渗透445.248.289.222.91.1495.00.230/1003 .全流程去污效果全流程热试运行中，用供弱放射性测量装置测定总0, HP-Ge探头S-85多道分析器系统测总每2小时取样测量 一次，URE流程的去污效果及用热释光方法测定3H的情况 见表7

3、。URE流程热试验的结果表明：放射性的去除主要依靠反 渗透（总0和总y的去污率分另I为95.0%和93.7%）。该流 程对3H无去除效果。表中最高剂量积累是在超滤和反渗透 装置的一固定区域内，定时用0-Y辐射仪检测其放射性强度, 发现热试期间最高剂量始终没有超过7.74xl0-6c/kg,表明超 滤器和反渗透器不会引起剂量积累。4 ,全流程评价根据全流程的冷、热试验结果，对URE流程作出如下 评价：超滤工艺取代了原流程中的凝聚沉降，减少了固体废 物的处置设备，废水体积减缩比高，运行稳定，操作方便。超滤对废水中有机物去除效果明显，出水浊度低，满足了反 渗透的进水要求，改善了下游工艺的净化效果。采

4、用海棉球 机械清洗的方法，可适当恢复其通量，清洗时不影响生产, 不产生两次废液。表7 URE流程去污效果工艺单元脱盐率(%)总B比放(Bq/L) xlO3进液 出液总P去污率(%)去污因子总 y (Bq/L) 进液出 液超滤98.885.7435.41.5190170反渗透84.92.280.11495.020.058.503.70电渗析18.82.301.3541.31.758.5044.40离子交 换98.40.1440.0027698.152.23.700.81URE流程99.8399.973200工艺单元总y去污率(%) 去污因子浓缩倍数；最高剂量率 :积累(c/kg) xlO-6各单

5、元渗出 液3H比放 (Bq/L) xlO6超滤10.51.111.87.744.81反渗透93.715.87.744.66电渗析24.11.345.84.88离子交 换78.14.64.66URE流程99.57234.645.8*原水的3H比放为4.77X106,最浓水的3H比放为 4.55x106。反渗透代替电渗析和填充床电渗析淡化效果显著(表 8)。在实际使用中反渗透的安装和运行要比电渗析或填充 床电渗析简便得多。反渗透既可除去离子，也可除去复杂的 大分子等物质，使净化效果提高。本试验中采用的反渗透器 为低压型，在含盐量升高时其脱盐率和去污率下降，如在今 后的试验中选用高压或中压型反渗透器

6、，可望克服这一弱点, 并可进一步提高脱盐、去污能力，以省去后级的离子交换单 元，使流程更简化。表8电渗析与反渗透去污效果比较设备名称脱盐率 (%)出液比放 (Bq/L)去污因 子淡化电渗析器(两台98.4140.639.0串联）淡化电渗析器（第三台）97.066.62.1填充床电渗析器99.662.916.3反渗透器84.9113.920.0将四台电渗析器流程、电渗析-填充床电渗析器流程及 URE流程在处理本所放化实验室废水的情况作一比较。显然 URE流程具有较高的去污能力（表9）。表9三种流程处理低放废水去污效果比较流程名称废水比放（Bq/L）去污因子浓缩倍 数四台电渗析器4.59X1037

7、2100电渗析-填充床电 渗析器1.75X104280100URE8.88X103320045. 8参考文献1 W R Herald R CRoberts,MLM-2448,2538,2864,2795(1976-1981)2楼福乐，水处理技术，1981,（增刊）：13楼福乐，水处理技术，1984, (5) ： 354陆晓峰，水处理技术，1988, (3) ： 81Treating the radioactive waste water by UF,RO and ED combined technological processAbstractThe UF,RO and Ed combined

8、 technological process was used to treat the low-level radioactive waste water coming from the radiochemistry laboratory in our institute. This paper referred to the percentage of desalination and decontamination and their function in the technological process. And a comparison was made of the clean

9、ing efficiency using the chemical method and the spongeball method. The URE process was found to have a good decontamination efficiency, its D.F. reaching 3.2x103.The results of the low-level radioactive waste water.Key words: radioactive waste water, ultrafiltration, reverse osmosis, electrodialysi

10、s, treatment, combined technological process组合工艺（简称URE流程）处理低水平放射性废水的新工b乙。二、流程与设备处理低放废水URE流程见图1。采用本所研制YM型内 压管式超滤器（磺化聚碉超滤膜，截留分子量为2万），膜 面积1.5m2,纯水通量250L/h,（压力0.25Mpa）。反渗透 器为海洋二所研制的HRC型中空纤维组件，膜面积40m2, 纯水通量270L/h（压力1.3Mpa）。电渗析器为400mmx800mm, 一级一段，膜对40对，由本所组装。放化实验室排出的低放废水进入沉降槽，静止澄清24h 后，上清液放入超滤原水槽，经超滤处理后，渗

11、透液进入中 间槽。同时启动反渗透器和电渗析器，反渗透器进一步脱盐 和去污，渗透液可直接排放或流入混床进一步处理。电渗析 起浓缩作用。超滤和电渗析处理的最终浓缩液留待固化处理。 三个单元均采用循环式操作。三、全流程冷试验运行冷试验累计运行147.5h,共处理模拟废水14m3。模拟废 水按实际放射性废水组份配制，具体配方为:NaHCCh 60mg/L, NaNO3146mg/L, NaCl 128mg/L, CaCl2 88mg/L, MgCh71mg/L,Na2so4 7mg/L, 30%TBP-煤油 50mg/L,机油 50mg/L, 洗涤剂50mg/L。冷试验运行情况分述如下：1沉降槽2 U

12、F原水槽3献囱4超滤器5浓水槽6电渗析器7中间槽8离子交换柱9反渗透器图1 URE流程图1.超滤单元在URE流程中，UF作为预处理除去大部分有机物和大 分子物质，以保证R0的进水要求，提高ED的浓缩效果。脱盐效果与普通超滤膜不同，由于磺化聚碉超滤膜是荷电的，因 而具有一定的脱盐能力。但脱盐率随原水中含盐量的增加和 pH值的下降而降低（表1）。表1原水含盐量、pH对脱盐率的影响原水含盐量（mg/L）原水pH 值渗透液含盐量（mg/L）脱盐率（%）98068998.3101059387.11050410004.8影响通量的因素原水的组成、浓度和温度都影响UF的通量。当原水不含有机物（指没有加入机油

13、、洗涤剂等）和含有机物时的通量分别为73.87L/m2h和58.30L/m2ho此外随着料液浓度的提高，通量逐渐下降。而随着料液温度的提高，通量逐渐增加。浊度和化学耗氧量的变化经超滤后，废水的浊度大大下降，确保了反渗透的进水要求。废水COD值下降表明，大部分有机物已被去除，使下游工艺处理更易进行（表2）。表2浊度COD值的变化原水浊度 （mg/L）渗透液浊 度（mg/L）平均去浊 率（）原水COD (mg/L)渗透液COD(mg/L)COD平均下降率（）6615750199.924865 8780.21428膜的清洗方法试验随着运行时间的延长，超滤通量逐渐下降，试验用化学 清洗法、海面球机械清

14、洗法及其结合的方法来清洗，以恢复 通量（图2）采用化学清洗法可较好地恢复通量，但再次运 行时通量衰减较快，且有两次废液产生。而海面球机械清洗 时，只要将球洗阀门旋转180度，使存放于阀门内的海面球 随料液进入管膜内，海面球擦洗膜面后又回归入球阀内待用。 清洗后的起始通量虽不如化学清洗法高，但通量可在较长时 间内保持稳定。该方法简单，不影响生产，不产生两次废液， 适合于放射性废水处理时采用。00o o o o o O o o o o O5 0 5 0 52 2 11UW/Z 明W图2清洗试验效果比较1 .化学清洗后通量；2.化学清洗后再球洗的通量；3.球洗后通量2 .反渗透单元在URE流程中，R

15、0用作深度净化。试验中对R0在流 程中的位置及其他影响因素作了探索。反渗透在URE流程中的位置在起初的设想中，URE流程为：UF-RO-ED,废水经超 滤处理后，进入反渗透，由反渗透脱盐并浓缩2倍后，再由 电渗析作进一步浓缩。但试验发现，当反渗透的进料液含盐 量由于浓缩而增加时，其脱盐率下降，渗透液的含盐量也提 高，加重了尾端处理的负担。为更好地发挥反渗透的作用， 将其位置改为：UF-ED-RO,即经超滤处理后的料液先由电 渗析脱盐，使料液含盐量降至500mg/L时，再由反渗透作进 一步脱盐，经试验改动后，反渗透的脱盐率可稳定在85%。通量变化在起始的40h运行中，R0的通量从141L/h降至

16、112L/h (1.3Mpa),但在以后的100多小时运行中通量基本保持稳 定，不再下降。可以认为由于采用UF作为预处理手段，RO 膜受污染的程度大大降低。初始阶段的通量下降是由于膜的 压密效应引起的。3 .电渗析和离子交换单元电渗析和离子交换在URE流程中主要分别作为浓缩和 后级深度净化（表3, 4） o工艺单 元进料液 含盐量 mg/L渗出液 含盐量 mg/L脱盐 率最浓水 含盐量 mg/L浓缩倍 数电流效 率电渗析1510134211.17.5X10449.745.2离子交 换280199.6表3电渗析和离子交换单元冷试验结果表4 URE流程冷试验结果汇总工艺单 元平均处理量（L/h）平

17、均脱盐率（%）COD平均下降率（%）浓缩倍 数体积*浓缩比超滤706.98056反渗透9085.782.5电渗析7511.149.7离子交 换9099.6总计99.993.649.746.7本积浓缩比二进料液体积/浓缩排污液体积四、放射性废水处理试验在全流程冷试验运行的基础上，进行了低放废水的处理 试验。低放废水来自本所放化实验室实际污水，废水比放为 7.4kBq/L,核素主要90Sr-90Y和0Cs,废水含盐量为800mg/L, 为进一步验证膜对有机物的去除能力，仍向废水中加入与冷 试验时相同的有机组份。热试验总计运行了 104.5h,处理放 射性废水7.5m3o试验中对反渗透单元的进水浓度

18、对脱盐、 去污的影响作了进一步测定，对高价离子的去除情况也作了 分析。1.原水含盐量对反渗透单元去污率的影响同冷试验结果相同，当原水含盐量较高时，R0脱盐率 下降，去污率也下降。通过先启动ED,使RO的进料液含 盐量保持在500mg/L左右时，R0脱盐率可达90%以上，去 污率也提高到95%以上(表5)。表5原水含盐量对反渗透单元去污率的影响原水含盐 量(mg/L )渗透液含 盐量(mg/L )脱盐率(%)原水放 射性计 数(cpm)渗透液 放射性 计数 (cpm)去污率(%)165086047.96.540.5092.4445.448.289.27.160.2097.22 .对高价离子的去除

19、效果热试验中测定了 UF和R0对废水中Ca2+、Fe3+离子的去除率(表6) o结果表明:UF和R0对二价离子的去除率都高于对混合 离子的去除效果。对价态较复杂、价态较高的铁离子的去除 率接近100%,表明了膜分离方法去除高价的复杂离子是极 为有效的。表6超滤、反渗透对CM+、Fe3+的去除效果7 艺 单 元原水混 合离子 含量 (mg/L )渗透 液混 口窗 子含 量 (mg/L )混合 离子 去除 率 (% )原水 Ca2+ 含量 (mg/L )渗透 液 Ca2+含 量 (mg/L )Ca2+ 去除 率 (%)原水 Fe3+ 含量 (mg/L )渗透 液Fe3 +含量 (mg/L )Fe3+ 去除 率 (% )起流74066010.857.846.419.70.130100