含重金属及放射性铀元素废水处理方法

中国污水处理工程网时间：2019-9-16 10:35:13

　　申请日2019.07.10

　　公开(公告)日2019.09.06

　　IPC分类号C02F9/10; B01D53/18; C02F101/20

　　摘要

　　本发明涉及环境保护技术领域，具体的说是一种含重金属及放射性铀元素的废水处理装置及方法，包括树脂吸附单元、扩渗析膜分离单元、酸浓缩蒸发单元、碱式反应沉淀蒸发结晶单元、尾气吸收处理单元等工艺流程，通过对含防辐射性、含盐、含重金属酸性水处理能彻底做到去除分离、达到安全环保要求，回收资源、防辐射性铀元素去除效率高;通过对树脂吸附自动装料、卸料过程实现全自动化保证了人员的安全;通过对硝酸进行浓缩蒸发回收再利用，节约资源;通过对重金属的进行碱式反应沉淀蒸发结晶盐进行液固包装处理;通过对蒸发结晶的尾气进行吸收处理再排放保证尾气排放要求;具有工艺简单、安全环保、资源节约的优点。

　　权利要求书

　　1.一种含重金属及放射性铀元素的废水处理装置及方法，其特征在于，包括树脂吸附单元、扩渗析膜分离单元、酸浓缩蒸发单元、碱式反应沉淀蒸发结晶单元、尾气吸收处理单元等工艺流程，主要包括以下步骤：

　　1)、含有酸、盐、重金属及放射性铀元素废水经泵打入所述树脂吸附单元中进行吸附处理，树脂解析的含有辐射性废水经泵打到煅烧处理工艺;

　　2)、该树脂吸附后的清液排到所述扩渗析膜分离单元，分离酸水与重金属;

　　3)、扩渗析膜分离后洁净酸排到所述酸浓缩蒸发单元进行提浓工艺处理;

　　4)、扩渗析膜分离的重金属残液进入所述碱式反应沉淀蒸发结晶单元进行处理;

　　5)、沉淀盐经过蒸发结晶包装进行固废处理;

　　6)、酸浓缩蒸发的水经过冷凝回收做为膜分离纯水补水;

　　7)、蒸发结晶的尾气经过所述尾气吸收单元洗涤除雾进行排放。

　　2.根据权利要求1所述的一种含重金属及放射性铀元素的废水处理装置及方法，其特征在于：设备仪表管线的特征包括：1)、反应器内液体接触的管道、阀门及其它配件材质为耐腐蚀性材料;2)、所有部件与部件间的焊接均要求满焊，对焊接部位进行探伤处理;3)、设备表面(如罐体、辅助系统等)均需要进行抛光处理(抛光后表面粗糙度：外：Ra2.4，内Ra0.8);4)、设备所涉及到的压力变送器、热偶、数显表、电机、仪表等采用耐腐蚀材料;5)、采用远程控制，联锁报警功能:设备进行过程进行相关的联锁报警功能。

　　3.根据权利要求1所述的一种含重金属及放射性铀元素的废水处理装置及方法，其特征在于：所述树脂吸附单元、所述扩渗析膜分离单元、所述酸浓缩蒸发单元、所述碱式反应沉淀蒸发结晶单元、所述尾气吸收处理单元等工艺流程的所有设备安装采用一体化装置，集中安装在手套箱内，通过手套孔或者远距离进行操作和检修。

　　4.根据权利要求1所述的一种含重金属及放射性铀元素的废水处理装置及方法，其特征在于：所述树脂吸附单元包括含放射性废水槽(1)、废水进料泵(15)、树脂吸附柱(2)以及保安过滤器(113)，所述含放射性废水槽(1)与所述废水进料泵(15)用管道连接，将废水打入到所述树脂吸附柱(2)中，所述树脂吸附柱(2)包括第一吸附柱(2A)和第二吸附柱(2B)，所述第一吸附柱(2A)用于吸附，所述第二吸附柱(2B)用于解析，所述第一吸附柱(2A)与所述第二吸附柱(2B)并联连接，所述树脂吸附柱(2)与所述保安过滤器(113)通过管道相连接，所述树脂吸附柱(2)的残液排到煅烧岗位处理，吸附后的清液排到所述保安过滤器(113)进行再次过滤。

　　5.根据权利要求4所述的一种含重金属及放射性铀元素的废水处理装置及方法，其特征在于：所述扩渗析膜分离单元包括扩渗析膜分离器(4)、重金属收集罐(9)、冷凝液回收泵(19)以及尾气洗涤泵(20)，所述保安过滤器(113)过滤的清液进入所述扩渗析膜分离器(4)中，所述扩渗析膜分离器(4)的一侧用管道与纯水相连接，一部分通过管道与所述冷凝液回收泵(19)、所述尾气洗涤泵(20)相连接，所述扩渗析膜分离器(4)设备下部排出残液与所述重金属收集罐(9)用管道连接。

　　6.根据权利要求1所述的一种含重金属及放射性铀元素的废水处理装置及方法，其特征在于：所述酸浓缩蒸发单元包括蒸发浓缩塔(5)、冷凝器(6)、冷凝液罐(7)以及酸回收泵(18)，所述扩渗析膜分离器(4)排出清液与所述蒸发浓缩塔(5)用管道连接，所述蒸发浓缩塔(5)经过蒸汽加热蒸发浓缩酸与所述冷凝器(6)用管道连接;所述冷凝器(6)冷凝下来的水与所述冷凝液罐(7)用管道连接;所述蒸发浓缩塔(5)浓缩的酸经过所述酸回收泵(18)打入回收系统，所述冷凝液罐(7)冷凝的水经过所述冷凝液回收泵(19)打入所述扩渗析膜分离器(4)作为补水进行利用。

　　7.根据权利要求1所述的一种含重金属及放射性铀元素的废水处理装置及方法，其特征在于：所述重金属收集罐(9)通过管道与重金属残液进料泵(17)连接，设置碱液槽(8)与碱液进料泵(16)用管道连接，所述重金属残液进料泵(17)残液与所述碱液进料泵(16)碱液通过管道一起进入碱式反应器(10)，所述碱式反应器(10)反应的沉淀物进入过滤器(11)过滤沉淀，所述过滤器(11)过滤的沉淀物进入液转固蒸发器(12)进行蒸发结晶盐，所述液转固蒸发器(12)通过管道与固废包装机(13)连接，所述液转固蒸发器(12)的固体排到所述固废包装机(13)进行固废处理。

　　8.根据权利要求7所述的一种含重金属及放射性铀元素的废水处理装置及方法，其特征在于：所述尾气吸收处理单元包括尾气吸收塔(14)、尾气洗涤泵(20)，所述液转固蒸发器(12)的的尾气排放与所述尾气吸收塔(14)用管道连接，所述尾气吸收塔(14)底部排出吸收液与所述尾气洗涤泵(20)用管道连接;所述尾气洗涤泵(20)与所述扩渗析膜分离器(4)用管道连接，吸收液作为扩渗析膜补水进行利用。

　　9.根据权利要求1所述的一种含重金属及放射性铀元素的废水处理装置及方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

　　(1)含有辐射性酸性废水收集罐经过泵打入到树脂吸附柱(2)中，进行废水树脂吸附处理;

　　(2)树脂柱采用吸收、解析两个并联进行吸附处理;

　　(3)准备好的树脂材料使用自动装卸树脂装置装入树脂树内，密封好后使用计量泵将废液定量输送至树脂树内，吸附尾液经过膜分离装置后产生回收酸和分离残液;

　　(4)经过膜分离回收酸的进行浓缩提高浓度后返回系统复用;

　　(5)膜分离残液则转至碱式反应沉淀蒸发结晶单元，使用氢氧化钠作为沉淀剂，在沉淀蒸发结晶反应器内完成碱式沉淀、过滤、蒸发结晶等操作;

　　(6)碱式反应产生的沉淀及结晶物作为固体废物包装处理;

　　(7)碱式反应沉淀蒸发结晶单元产生的尾气经过尾气吸收处理单元处理后达标排放;

　　(8)酸浓缩的冷凝液作为则作为酸浓缩蒸发单元的原料进行复用。

　　说明书

　　一种含重金属及放射性铀元素的废水处理装置及方法

　　技术领域

　　本发明涉及环境保护技术领域，具体的说是一种含重金属及放射性铀元素的废水处理装置及方法。

　　背景技术

　　含铀放射性的酸性水是一类来源广泛的放射性废水，如铀矿的开采和制备、铀的精制和核燃料制造废水、反应堆运行废水、反应堆燃料的后处理废水、生产放射性同位素产生的废水以及使用放射性同位素的工厂和研究部门产生的废水等。原地浸出采铀是将按一定配方配制好的溶浸液,经注液钻孔注入到天然的含矿含水层中,在水力梯度作用下沿矿层渗流,通过对流和扩散作用,选择性地氧化和溶解铀,形成含铀溶液,经抽液钻孔提升至地表,再进行水冶处理得到所需的铀浓缩物产品。由于我国地浸采铀矿山多采用酸法浸出工艺,采区退役后,地下水中的SO4—2、NO3—、U(VI)、H+和重金属离子等许多组分严重超标。若不及时加以治理,这些污染物便会通过渗透迁移作用威胁下游地下水资源,对工农业的生产和人类的饮水安全造成很大的影响。

　　目前普遍采用的吸附法,蒸发浓缩法，萃取法。吸附法是以吸附剂为基础，对放射性元素有很高选择性，成本高，对酸盐不能处理。蒸发浓缩法，使金属杂质和盐一起同时浓缩，部分的废液夹杂放射性、浓缩废液都要进行预处理，处理成本高,效果差。萃取法是加入一种与水不溶解的溶剂，使废酸水中的放射性污染物溶于溶剂中，然后分离溶剂于废水，分离后含有污染物的废水具有较高的放射性，盐于其他金属离子不能完全去除分离。

　　针对以上问题，本发明的一种含重金属及放射性铀元素的废水处理装置及方法，可实现含防辐射元素的去除;重金属及盐的去除收集，不仅节约了资源，还可以回收洁净的酸再利用，达到安全环保排放要求，保护水环境，具有很好的应用前景。

　　发明内容

　　针对现有技术中的问题，本发明提供了一种工艺简单、安全环保、资源节约的含重金属及放射性铀元素的废水处理装置及方法;其创新点在于：采用的去除放射性元素及重金属Fe、Ni、Cr采用了特种树脂吸附工艺、扩渗析膜分离重金属，及酸蒸发浓缩再利用工艺，完全做到安全、环保、一体化集装系统处理设备。

　　本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种含重金属及放射性铀元素的废水处理装置及方法，包括树脂吸附单元、扩渗析膜分离单元、酸浓缩蒸发单元、碱式反应沉淀蒸发结晶单元、尾气吸收处理单元等工艺流程，主要包括以下步骤：1)、含有酸、盐、重金属及放射性铀元素废水经泵打入所述树脂吸附单元中进行吸附处理，树脂解析的含有辐射性废水经泵打到煅烧处理工艺;2)、该树脂吸附后的清液排到所述扩渗析膜分离单元，分离酸水与重金属;3)、扩渗析膜分离后洁净酸排到所述酸浓缩蒸发单元进行提浓工艺处理;4)、扩渗析膜分离的重金属残液进入所述碱式反应沉淀蒸发结晶单元进行处理;5)、沉淀盐经过蒸发结晶包装进行固废处理;6)、酸浓缩蒸发的水经过冷凝回收做为膜分离纯水补水;7)、蒸发结晶的尾气经过所述尾气吸收单元洗涤除雾进行排放。

　　本发明进一步设置为：设备仪表管线的特征包括：1)、反应器内液体接触的管道、阀门及其它配件材质为耐腐蚀性材料;2)、所有部件与部件间的焊接均要求满焊，对焊接部位进行探伤处理;3)、设备表面(如罐体、辅助系统等)均需要进行抛光处理(抛光后表面粗糙度：外：Ra2.4，内Ra0.8);4)、设备所涉及到的压力变送器、热偶、数显表、电机、仪表等采用耐腐蚀材料;5)、采用远程控制，联锁报警功能:设备进行过程进行相关的联锁报警功能。

　　本发明进一步设置为：所述树脂吸附单元、所述扩渗析膜分离单元、所述酸浓缩蒸发单元、所述碱式反应沉淀蒸发结晶单元、所述尾气吸收处理单元等工艺流程的所有设备安装采用一体化装置，集中安装在手套箱内，通过手套孔或者远距离进行操作和检修。

　　本发明进一步设置为：所述树脂吸附单元包括含放射性废水槽、废水进料泵、树脂吸附柱以及保安过滤器，所述含放射性废水槽与所述废水进料泵用管道连接，将废水打入到所述树脂吸附柱中，所述树脂吸附柱包括第一吸附柱和第二吸附柱，所述第一吸附柱用于吸附，所述第二吸附柱用于解析，所述第一吸附柱与所述第二吸附柱并联连接，所述树脂吸附柱与所述保安过滤器通过管道相连接，所述树脂吸附柱的残液排到煅烧岗位处理，吸附后的清液排到所述保安过滤器进行再次过滤。

　　本发明进一步设置为：所述扩渗析膜分离单元包括扩渗析膜分离器、重金属收集罐、冷凝液回收泵以及尾气洗涤泵，所述保安过滤器过滤的清液进入所述扩渗析膜分离器中，所述扩渗析膜分离器的一侧用管道与纯水相连接，一部分通过管道与所述冷凝液回收泵、所述尾气洗涤泵相连接，所述扩渗析膜分离器设备下部排出残液与所述重金属收集罐用管道连接。

　　本发明进一步设置为：所述酸浓缩蒸发单元包括蒸发浓缩塔、冷凝器、冷凝液罐以及酸回收泵，所述扩渗析膜分离器排出清液与所述蒸发浓缩塔用管道连接，所述蒸发浓缩塔经过蒸汽加热蒸发浓缩酸与所述冷凝器用管道连接;所述冷凝器冷凝下来的水与所述冷凝液罐用管道连接;所述蒸发浓缩塔浓缩的酸经过所述酸回收泵打入回收系统，所述冷凝液罐冷凝的水经过所述冷凝液回收泵打入所述扩渗析膜分离器作为补水进行利用。

　　本发明进一步设置为：所述重金属收集罐通过管道与重金属残液进料泵连接，设置碱液槽与碱液进料泵用管道连接，所述重金属残液进料泵残液与所述碱液进料泵碱液通过管道一起进入碱式反应器，所述碱式反应器反应的沉淀物进入过滤器过滤沉淀，所述过滤器过滤的沉淀物进入液转固蒸发器进行蒸发结晶盐，所述液转固蒸发器通过管道与固废包装机连接，所述液转固蒸发器的固体排到所述固废包装机进行固废处理。

　　本发明进一步设置为：所述尾气吸收处理单元包括尾气吸收塔、尾气洗涤泵，所述液转固蒸发器的的尾气排放与所述尾气吸收塔用管道连接，所述尾气吸收塔底部排出吸收液与所述尾气洗涤泵用管道连接;所述尾气洗涤泵与所述扩渗析膜分离器用管道连接，吸收液作为扩渗析膜补水进行利用。

　　本发明进一步设置为：具体包括以下步骤：

　　(1)含有辐射性酸性废水收集罐经过泵打入到树脂吸附柱中，进行废水树脂吸附处理;