申请日2017.04.26
公开(公告)日2017.08.25
IPC分类号G21F9/20; G21F9/06; G21F9/10
摘要
本发明涉及水处理应用技术领域，提供了一种含铀废水高效处理系统，包括依次相互连接的螯合剂添加池、pH调节池、电解池和沉淀池。该系统能够有效去除废水中的铀，且该系统占地面积小，操作运行简单。本发明还提供了一种通过本发明提供的含铀废水高效处理系统实施的含铀废水高效处理方法。其对铀的去除效率高，运用灵活，处理流量大，不易形成二次污染。
摘要附图
权利要求书
1.一种含铀废水高效处理系统，其特征在于，包括依次相互连接的螯合剂添加池、pH调节池、电解池和沉淀池。
2.根据权利要求1所述的含铀废水高效处理系统，其特征在于，所述电解池的一侧设置有进水管，另一侧设置有出水管，所述电解池的底部还设置有排泥管。
3.根据权利要求2所述的含铀废水高效处理系统，其特征在于，所述电解池内设置有多个电絮凝处理单元，每个所述电絮凝处理单元包括位置相对的一个阴极板和一个阳极板，在所述阴极板与所述阳极板之间设置有漏泥板。
4.根据权利要求3所述的含铀废水高效处理系统，其特征在于，所述出水管包括一个出水总管和多个出水分管，多个所述出水分管与多个所述电絮凝处理单元一一对应，每个所述出水分管的一端连接于所述出水总管，每个所述出水分管的另一端设置于与其对应的所述电絮凝处理单元内且与所述电絮凝处理单元连通，且所述出水分管位于所述电絮凝处理单元内的一端的管壁上开设有多个出水孔。
5.根据权利要求3所述的含铀废水高效处理系统，其特征在于，所述螯合剂添加池容量设计为0.256m3，尺寸为0.4m×0.8m×0.8m;所述pH调节池设计容量为0.256m3，设计尺寸为0.4m×0.8m×0.8m;所述电解池设计容量为0.384m3，设计尺寸为0.6m×0.8m×0.8m，所述阴极板或所述阳极板的规格为0.8m×0.8m×0.002m，电极间距为4cm;所述沉淀池设计容量为27m3，设计尺寸为3m×3m×3m。
6.一种含铀废水高效处理方法，其特征在于，通过权利要求1-5任一项含铀废水高效处理系统实施，包括：
将含铀废水中通入所述螯合剂添加池并向所述螯合剂添加池内加入铀酰离子螯合剂，使得废水中的铀转化为U(Ⅵ)-有机配体螯合物得第一废水;
将所述第一废水通入所述pH调节池，调节所述第一废水的pH为6.5-7.0得第二废水;
将所述第二废水通入所述电解池中进行电絮凝反应得第三废水;
将所述第三废水通入所述沉淀池中进行沉淀，沉淀后的干净水由所述沉淀池上部排出。
7.根据权利要求6所述的含铀废水高效处理方法，其特征在于，所述铀酰离子螯合剂选用聚苯胺。
8.根据权利要求6所述的含铀废水高效处理方法，其特征在于，所述螯合剂添加池中所述铀酰离子螯合剂与铀的摩尔比为2.5-4:1，水力停留时间为3-5min。
9.根据权利要求6所述的含铀废水高效处理方法，其特征在于，所述pH调节池的水力停留时间为3-5min;所述沉淀池的水力停留时间为35-45min。
10.根据权利要求6所述的含铀废水高效处理方法，其特征在于，在所述电解池中，电极电压为1.0-1.5V，电流密度为7-10mA/cm2，水力停留时间为5-7min。
说明书
一种含铀废水高效处理系统及处理方法
技术领域
本发明涉及水处理应用技术领域，具体而言，涉及一种含铀废水高效处理系统及处理方法。
背景技术
核电在当前能源紧缺和环境约束的国际背景下，因其清洁、高效、低碳、经济等特性备受各国青睐。天然铀作为核能发电的主要燃料，是核电发展的基础，其供应关系到核电产业运营的稳定性。预计到2020年我国对天然铀的年需求量将达到16400吨。为了满足我国核电事业的发展，必须加大对铀矿资源勘察、开采和选冶力度;然而铀矿的开采与选冶，给矿山所在地带来严重的安全隐患和生态环境破坏;另据报道，许多早年开采目前已经废弃或退役的铀矿山亦能造成周围环境的持久铀污染，铀能与铁和有机物颗粒相互结合而发生潜在释放进入地表水体、土壤及地下水。开展现役及废旧铀矿区铀污染修复与治理，对铀资源的回收利用和生态环境保持具有重大现实意义。
铀矿的开采和选冶(水冶)会产生大量的含铀废水，因其来源广泛，污染扩散性强、范围广，易于形成复合污染(造成生物、土壤及地下水污染)的特点，含铀废水处理已成为各国亟待解决的重要环境问题之一。我国国家标准中允许铀废水排放浓度为0.05mg/L，由铀矿山开采与选冶排放的铀废水质量浓度一般在5.0mg/L，是国家规定允许排放浓度的约100倍。最终，排放的含铀废水可危害生态环境和人类健康。含铀废水的处理一方面可基于铀酰离子的溶解特性采用物理或物化方法实现U(Ⅵ)与废水的分离，另一方面利用铀四价氧化物(UO2)的不溶特性将U(Ⅵ)还原为U(Ⅳ)去除。据此，各类传统水处理技术，主要包括蒸发浓缩、吸附、离子交换、膜分离和化学沉淀，及以生物(微生物、植物、藻类)修复和纳米功能材料吸附为主体的新型水处理技术被广泛应用于含铀废水处理的研究工作，研究成果对于解决铀矿区放射性污染起到重大推进作用。然而，上述含铀废水处理技术在实际工业铀废水处理中均存在一些不足之处，如传统的含铀废水处理技术蒸发浓缩法热能消耗大、设备投资高，吸附法泥浆量大，废水中铀资源富集困难，离子交换法、膜分离法运行成本高、易造成二次污染，化学沉淀法药剂投加量大、工艺复杂。新型生物修复法耐辐射菌种/植物/藻类筛选困难、驯化周期长、受铀浓度冲击负荷差、出水水质不稳定;纳米零价铁和碳纳米材料吸附法纳米材料价格昂贵，且使用后回收困难，Fe0易形成铁泥或铁离子，造成二次污染，纳米碳材料亦会造成水体污染;纳米零价铁易于氧化、聚团，铀吸附效率下降，而碳纳米材料的吸附反应仅能在较窄pH范围条件下进行。具有广泛适用性、运行成本低、绿色环保的含铀废水处理技术仍有待于进一步开发与研究。
电絮凝是电化学技术的一种，可通过絮凝前驱体(电场条件下牺牲性阳极溶出产生的金属离子与阴极产生的OH-反应产生的具有絮凝特性的氢氧化物)的网捕、吸附电中和及阴极电还原反应实现水中金属离子的去除，因具有去除效率高、电能节约及易自动化控制的优点而成为废水中金属离子去除的研究热点。废水中铀以铀酰离子(UO22+)形式存在，具备重金属离子带电、易于扩散和迁移的特点，其还原电位({E0(UO2/UO22+)}=-0.27V)介于Cr({E0(Cr3+/Cr6+)}=-1.33V)、Ni({E0(Ni/Ni2+)}=-0.25V)等金属之间，且相对原子质量、半径远大于Cr、Ni等金属离子，可在电场条件下发生絮凝与电还原反应。然而，采用电絮凝技术处理含铀废水的研究与应用却未见报道。考虑电絮凝技术的成本节约、自动化操作及絮体中铀的沉淀富集特性，开展电絮凝技术含铀废水处理工艺研究，并设计开发集成化处理装置具有较大的工程实践意义。
发明内容
本发明提供了一种含铀废水高效处理系统，旨在改善当前铀矿区低浓度含铀废水处理效率低、能耗大、易于形成二次污染的问题。
本发明提供了一种含铀废水高效处理方法，其采用铀酰离子螯合剂与电絮凝相结合的工艺，对铀的去除效率高、节约电能且无二次污染。
本发明是这样实现的：
一种含铀废水高效处理系统，包括依次相互连接的螯合剂添加池、pH调节池、电解池和沉淀池。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，电解池的一侧设置有进水管，另一侧设置有出水管，电解池的底部还设置有排泥管。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，电解池内设置有多个电絮凝处理单元，每个电絮凝处理单元包括位置相对的一个阴极板和一个阳极板，在阴极板与阳极板之间设置有漏泥板。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，出水管包括一个出水总管和多个出水分管，多个出水分管与多个电絮凝处理单元一一对应，每个出水分管的一端连接于出水总管，每个出水分管的另一端设置于与其对应的电絮凝处理单元内且与电絮凝处理单元连通，且出水分管位于电絮凝处理单元内的一端的管壁上开设有多个出水孔。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，螯合剂添加池容量设计为0.256m3，尺寸为(0.4m×0.8m×0.8m;pH调节池设计容量为0.256m3，设计尺寸为0.4m×0.8m×0.8m;电解池设计容量为0.384m3，设计尺寸为0.6m×0.8m×0.8m，阴极板或阳极板的规格为0.8m×0.8m×0.002m，电极间距为4cm;沉淀池设计容量为27m3，设计尺寸为3m×3m×3m。
一种含铀废水高效处理方法，通过上述含铀废水高效处理系统实施，包括：
将含铀废水中通入螯合剂添加池并向螯合剂添加池内加入铀酰离子螯合剂，使得废水中的铀转化为U(Ⅵ)-有机配体螯合物得第一废水;
将第一废水通入pH调节池，调节第一废水的pH为6.5-7.0得第二废水;
将第二废水通入电解池中进行电絮凝反应得第三废水;
将第三废水通入沉淀池中进行沉淀，沉淀后的干净水由沉淀池上部排出。
本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的含铀废水高效处理系统，螯合剂添加池、pH调节池以及电解池的相互作用，对含铀废水先鳌和处理后电絮凝处理，能够有效去除废水中的铀，且该系统占地面积小，操作运行简单。本发明提供的含铀废水高效处理方法利用铀酰离子的有机配体进行废水中铀酰离子的螯合固定，而后采用电絮凝反应进行U(Ⅵ)-螯合剂沉淀去除的含铀废水处理技术，对铀的去除效率高，运用灵活，处理流量大，不易形成二次污染。
