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放射性废水膜处理—反渗透

反渗透(RO)膜的膜孔径很小,对大多数离子具有很高的截留效率,去污系数很高,因此在放射性废水处理方面得到了广泛的研究与应用.加拿大ChalkRiver实验室在1970年代就开始了反渗透处理放射性废水的研究,他们采用微滤和反渗透组合工艺对放射性废水进行浓缩处理,浓缩液经蒸发处理后进行沥青固化,***后将固化体后装入200升钢桶处置,该工艺***终出水水质均达到排放标准,该套处理设备的处理能力为2200t·a-1.波兰核化学与技术研究所采用3级反渗透工艺处理含铯放射性废水,研究发现,随着废水中溶解性固体(TDS)浓度增加,铯的去除率呈现增加后降低的现象,因此,在运行中应该注意控制废水中TDS.Arnal等(2003a)采用反渗透法处理Acerinox钢铁公司产生的事故放射性废水,采用芳香聚酰***材料的反渗透膜,首先研究了膜组件的抗辐射性能;结果表明,反渗透膜分别经电子加速器照射(5~25Gy)以及采用γ射线照射(0.5~20Gy)后,膜组件的表面结构和分离性能变化很小,用该膜组件处理Acerinox钢铁公司的放射性废水时,其中放射性核素137Cs的去除率大于99%,在进一步实际废水处理中也证明了该工艺是可行的。

  澳大利亚核科学与技术组织(ANSTO)采用超滤与反渗透组合工艺处理低水平放射性废水,详细研究了相关运行参数及处理效果,处理规模为29m3·d-1(为全部实际低水平放射性废水处理量的10%)。

  现场40周的运行结果表明,超滤工艺对α和β活度的去除率分别为96%和82%;运行过程中由于高浓度的表面活性剂的存在,超滤膜通量明显下降,在运行5天后通量由65.9L·m-2·h-1降低至8.2L·m-2·h-1,且污染后即使通过清洗膜通量也只能恢复到40L·m-2·h-1,因此需要进一步开展相应的废水预处理的研究.反渗透实验结果表明,超滤后出水经反渗透处理后总活度去除率近100%,反渗透膜污染后可以通过清洗得到较好的恢复.该现场的实际运行为该工艺进一步大规模应用提供了必要的技术条件。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

  美国的WolfCreek核电厂采用超滤+反渗透+转鼓干燥器处理放射性废水,1998年实现了零排放的目标.由于1999年放射性废水排放标准的提高,洛斯阿拉莫斯国家实验室采用超滤+反渗透主体工艺,替代传统的澄清池+砂滤工艺,经过9个月的改进及调试,取得了成功,各项指标均达到了新的排放标准.美国的NineMilePoint核电站采用的Thermex反渗透系统处理压水堆核电站的地面排水,从1995年到1997年,该系统共处理50300m3的地面排水.德国AWE公司采用蒸发+反渗透+水泥固化组合工艺替代老旧工艺处理放射性废水(Keeneetal.,2006),处理后的废水放射性活度远低于排放标准,同时有效降低了处理成本,且工艺相对简单,易于自动化操作.在印度的卓贝,运行有一套处理能力为100m3·d-1放射性废水的反渗透处理系统,该系统中采用聚酰***材料的卷式反渗透膜,废水的去污因子为8~10。

  此外,美国的Pilgrim、ComanchePeak、Dresden、Bruce等核电站都采用了反渗透技术处理放射性废水.随着反渗透技术的成熟和在放射性废水领域中的广泛与深入研究,我国有关反渗透技术处理放射性废水的研究也逐步开展.在利用反渗透处理模拟-回路废水的研究中发现,废水中含有的硼酸、Ca2+和Na+会降低反渗透对钴的截留率.硼酸质量浓度由2500mg·L-1下降到500mg·L-1时,去除率由79.3%上升到88.8%.此外,在反渗透处理含钚模拟废水的研究中也得到了很好的处理效果;在废水pH=10时,去污效率达到99.94%,体积减容倍数达到12.5.清华大学核能与新能源技术研究院采用两级反渗透结合离子交换工艺,处理该院反应堆产生的实际放射性废水(李俊峰等,2010).长期运行结果表明,两级反渗透工艺对放射性核素的总去除效率大于99.9%。

  反渗透工艺具有去污因子高和操作运行简单等优点,但该工艺也存在一些不足,主要表现在以下几个方面:(1)单级反渗透很难得到较高的去污因子,一般需要多级反渗透才能达到排放要求;(2)运行压力高(4~7MPa),配套需要高压泵,能耗较高;(3)对进水水质要求高,进水浓度对装置影响较大,因此要求进水经过严格的预处理;(4)大多数反渗透只适合处理溶解性固体浓度小于5%~10%的溶液,超过这个浓度时会因渗透压过高而运行困难。

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