放射性污水處理技術及應用價格

放射性污水處理技術

放射性廢水中的放射性物質(zhì)應盡可能作出安全的處理并轉移到安全的地方，使它對人和其他生物的危害減輕到限度。

放射性廢水按所含的放射性濃度可分為兩類，一類為高水平放射性廢液，一類為低水平放射性廢水。前者主要是核燃料后處理循環(huán)產(chǎn)生的廢液，而后者則產(chǎn)生于核燃料前處理（包括鈾礦開采、水冶、精煉、核燃料制造等過程中產(chǎn)生的含鈾、鐳等的廢水）、核燃料后處理的其他工序，以及原子能發(fā)電站，應用放射性同位素的研究機構、醫(yī)院、工廠等排出的廢水。

原子能機構(IAEA)建議按放射性濃度水平將放射性廢水分為五類，其處理方法以及處理裝置屏蔽要求見表。

放射性核素用任何水處理方法都不能改變其固有的放射性衰變特性，其處理一般按兩個基本原則：①將放射性廢水排入水域(如海洋、湖泊、河流、地下水)，通過稀釋和擴散達到無害水平。這一原則主要適用于極低水平的放射性廢水的處理。②將放射性廢水及其濃縮產(chǎn)物與人類的生活環(huán)境長期隔離，任其自然衰變。這一原則對高、中、低水平放射性廢水都適用。

濃縮處理：有化學沉淀、離子交換、蒸發(fā)、生物化學、膜分離、電化學等方法，常用的方法是前三種。放射性廢水的處理效果，通常用去污系數(shù)(DF)和濃縮系數(shù)(CF)表示。前者的定義是廢水原有的放射性濃度C0與其處理后剩余放射性濃度C之比，即DF=C0/C；后者的定義是廢水的原有體積與其處理后濃縮產(chǎn)物的體積之比，即CF=V原水/V濃縮。蒸發(fā)法、 離子交換法和化學沉淀法的代表性去污系數(shù)的數(shù)量級分別為104～106、10～103和10。

化學沉淀法：使沉淀劑與廢水中微量的放射性核素發(fā)生共沉淀作用的方法。通用的沉淀劑有鐵鹽、鋁鹽、磷酸鹽、 高錳酸鹽、石灰、蘇打等。對銫、釕、 碘等幾種難以去除的放射性核素要用特殊的化學沉淀劑。例如，放射性銫可用亞鐵氰化鐵、亞鐵氰化銅或亞鐵氰化鎳共沉淀去除；也可用粘土混懸吸附──絮凝沉淀法去除。放射性釕可用硫化亞鐵、仲高碘酸鉛共沉淀法等去除。放射性碘可用磺化鈉和硝酸銀反應形成碘化銀沉淀的方法去除；也可用活性炭吸附法去除。沉淀污泥需進行脫水和固化處理。有效的脫水方法是凍結-融化-真空或壓力過濾。

離子交換法：放射性核素在水中主要以離子形態(tài)存在，其中大多數(shù)為陽離子，只有少數(shù)核素如碘、磷、碲、鉬、锝、氟等通常呈陰離子形式。因此用離子交換法處理放射性廢水往往能獲得高的去除效率。采用的離子交換劑主要有離子交換樹脂和無機離子交換劑。大多數(shù)陽離子交換樹脂對放射性鍶有高的去除能力和大的交換容量；酚醛型陽樹脂能有效地除去放射性銫，大孔型陽樹脂不僅能去除放射性陽離子，還能通過吸附去除以膠體形式存在的鋯、鈮、鈷和以絡合物形式存在的釕等。

無機離子交換劑具有耐高溫、耐輻射的優(yōu)點，并且對銫、鍶等長壽命裂變產(chǎn)物有高度的選擇性。常用的無機離子交換劑有蛭石、沸石（特別是斜發(fā)沸石）、凝灰?guī)r、錳礦石、某些經(jīng)加熱處理的鐵礦石、鋁礦石以及合成沸石、鋁硅酸鹽凝膠、磷酸鋯等。

離子交換劑以單床（一般為陽離子交換劑床），雙床（陽樹脂床→陰樹脂床串聯(lián)）和混合床（陽、陰樹脂混裝的床）的形式工作。

蒸發(fā)法：用蒸發(fā)法處理含有難揮發(fā)性放射性核素的廢水可以獲得很高而穩(wěn)定的去污系數(shù)和濃縮系數(shù)。此法需要耗用大量蒸發(fā)熱能。所以主要用于處理一些高、中水平放射性廢液。用的蒸發(fā)器有標準型、水平管型、強制循環(huán)型、升膜型、降膜型、盤管型等。蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的霧末隨同蒸汽進入冷凝液,使其中的放射性增強,因此需設置霧末分離裝置，如旋風分離器、玻璃纖維填充塔、線網(wǎng)分離器、篩板塔、泡罩塔等。此外還要考慮起沫、腐蝕、結垢、爆炸等潛在危險和輻射防護問題。

用上述方法處理后的放射性廢水，排入水體的可通過稀釋，排入地下的可通過土壤對放射性核素的吸附和地下水的稀釋等作用，達到安全水平。

濃縮產(chǎn)物固化處理：化學沉淀污泥、離子交換樹脂再生廢液、失效的廢離子交換劑、吸附劑和蒸發(fā)濃縮殘液等放射性濃縮產(chǎn)物，要作固化處理。對固化體要求是：放射性核素的浸出率小，耐久和耐撞擊，在輻射以及溫度、濕度等變化的情況下不變質(zhì)。主要有水泥和瀝青兩種固化法。水泥固化法的優(yōu)點是工藝和設備簡單，費用低,其固化體耐壓、耐熱，比重為 1.2～2.2，可以投入海洋。缺點是固化體的體積比原物大，放射性浸出率較高。瀝青固化法的優(yōu)點是其固化體放射性浸出率比水泥固化體小2～3個數(shù)量級，而且固化后的體積比原來的??；缺點是工藝和設備復雜，固化體容易起火和爆炸，在大劑量輻射下會變質(zhì)等。此外還在研究塑料固化法。

高水平放射性廢液處理：高水平放射性廢液大都貯存于地下池中。初是用碳鋼池外加鋼筋混凝土池貯存堿性廢液，后來用不銹鋼池外加鋼筋混凝土池貯存酸性廢液。貯存池中設有冷卻盤管或冷凝裝置以導出廢液釋出的衰變熱，另外還裝有液溫、液位、滲漏等監(jiān)測裝置以及廢液循環(huán)、通氣凈化裝置等（見圖）。 　　對高水平放射性廢液的固化處理是采用流化床煅燒法、噴霧煅燒法、罐內(nèi)煅燒法和轉窯煅燒法，將廢液轉變成氧化物固體；或者采用玻璃固化法，將廢液燒制成磷酸鹽坡璃、硼硅酸鹽玻璃、硅酸鹽玻璃、霞石正長巖玻璃、玄武巖玻璃等。玻璃固化法的優(yōu)點是固化體密實,在水、酸性和堿性水溶液中的浸出率小，為10-7克／(厘米2·日)數(shù)量級;固化體傳熱率大,固化體的灰塵發(fā)生量小。但是設備復雜,并且需要使用耐高溫(900～1200℃)和耐腐蝕的材料；此外，一些放射性核素的揮發(fā)問題尚未解決。

放射性廢物的處置：長壽命的放射性核素的半衰期長達幾十年甚至上萬年，因此必須使它們與人類生活環(huán)境隔離。這種貯藏或處置為長期的、性的。放射性廢物的終處置分為陸地處置和海洋處置兩類。陸地處置方法有：在人造貯藏庫內(nèi)貯藏；在廢礦坑如巖鹽礦坑內(nèi)貯藏；在土中埋藏和壓注入深的地層中等。海洋處置的一種方法是將低水平放射性廢液排入海中，依靠擴散和稀釋達到無害化；另一種方法是將放射性固體廢物封入容器投入深2000～10000米的海域。

但是上述處置方法都不能完全防止對環(huán)境的污染。為此，還研究用火箭將極高水平的放射性廢物發(fā)射到宇宙空間,或者使用大輸出功率的高密度中子源反應堆、高能質(zhì)子加速器或核聚變反應堆，對裂變產(chǎn)物中的長壽命核素（如90鍶、137銫、85氪、99锝、129碘等）進行中子照射，使之發(fā)生核轉變，但這兩種處置法都還未實際應用。

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