申请日2015.07.01
公开(公告)日2015.11.11
IPC分类号C02F103/16; C02F9/08
摘要
本发明涉及一种含铀废水的处理方法，该方法包括调节pH值、超声波处理与过滤等步骤。本发明采用超声波技术与零价铁还原技术相结合，极大的缩短了废水处理时间，由现有技术中常规处理时间60-100min降低到本发明的8-20min;与常规铁粉除铀技术相比，减少零价铁粉投入量75%，渣量大大减少，生产成本和堆存成本降低，该方法pH适用范围广，对原料适用性强，对于高铀含量废水经处理后能达标排放。
权利要求书
1.一种工业含铀废水的处理方法，其特征在于该处理方法的步 骤如下：
A、调节pH值
在搅拌的条件下，往除去固体杂物的工业含铀废水中滴加硝酸或 氢氧化钠水溶液，将所述工业含铀废水的pH值调节至3～7，得到一 种调节pH的工业含铀废水;
B、超声波处理
按照以升计工业含铀废水与以克计铁粉的比为0.5～15：1，往在 步骤A中得到的调节pH的工业含铀废水中加入铁粉，混合，再开启 超声波反应装置，在室温与搅拌的条件下进行超声波处理，得到一种 超声处理工业含铀废水;
C、过滤
让步骤B得到的超声处理工业含铀废水进行抽滤，得到一种清 液和一种含铀废渣;所述的含铀废渣经常规铀化学处理得到含铀产 物;所述的清液经处理达到标准《铀加工与燃料制造设施辐射防护规 定》后排放。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于在步骤A中， 所述的工业含铀废水含铀50～20000μg/L，pH值为1～12。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于在步骤A中， 所述硝酸的浓度是以重量计50～70%;氢氧化钠水溶液的浓度是以重 量计30～99%。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于在步骤B中， 所述铁粉的零价铁含量是以重量计50～98%。
5.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于在步骤B中， 所述铁粉的粒度是80～120目。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于在步骤B中， 所述的搅拌速率是120～180rpm。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于在步骤B中， 所述超声处理是在超声波功率80～2000W与超声频率20～26KHz的条 件下进行的。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于在步骤B中， 所述的超声波处理时间是5～20。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于在步骤C中， 含铀废渣后续处理方法是按照国家危险废物管理制度进行堆存。
10.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于在步骤C中， 所述清液处理方法是按照铀湿法冶金工厂流程用水要求将所述清液 返回循环使用。
说明书
一种工业含铀废水的处理方法
【技术领域】
本发明属于湿法冶金技术领域。更具体地，本发明涉及一种含铀 废水的处理方法。
【背景技术】
我国的水资源相对匮乏，而日趋严重的水污染又加剧了水资源的 短缺，在众多的水污染中，放射性废水污染是对环境污染最严重和对 人类危害最大的污染类型。伴随着原子能工业发展和核燃料循环及核 技术日趋广泛应用，如铀矿开采、铀冶炼、铀矿冶设施退役等，使得 与之密切相关的放射性含铀废水的数量逐渐增多。目前，世界放射性 废水中的放射性核素进入地下水组织，对工农业和人类健康造成重大 的影响。
零价铁因化学性质活泼，具有还原作用、混凝吸附作用和电解作 用，其作为一种重要而廉价的有效材料现在已被应用于处理含铀污染 水体中。赵素芬等人在“零价铁处理含铀废水的试验研究”，《工业水 处理》，7(31)，(2011)中对零价铁粉处理含铀废水进行了实验研究， 含铀废水处理后可达到排放标准，但存在铁粉投加量大，处理成本高， 产生放射性渣量大，对于放射性渣储存带来了极大的压力。CN 201310475208采用纳米铁处理含铀模拟废水，效果显著，但该方法针 对的是含铀模拟废水，它与含铀工业废水存在较大差异，且存在成本 高、难过滤的问题。
超声波在媒质中传播时，产生的机械作用、空化作用及热作用而 产生力学、热学和化学等一系列效应，尤其是声空化作用在空化核爆 炸瞬间产生局部高温高压环境，并对介质产生强烈冲击和高速微射流 冲蚀，为在一般条件下难以实现的化学反应提供了一种非常特殊的物 理环境，打开了化学反应通道，加速了化学反应进行。PetrierC,Jiang Y,LamyMF.，“Ultrasoundandenvironment.sonochemicaldestruction ofchloroaromaticderivatives”，《Environmentalscience&technology》， 32(9)，(1998);吴文军，“用超声波气振技术处理染料废水”，《污染 防治技术》，7(1)，(1994)、CN200810010379等将超声波技术应用 于降解在废水中的有机物，其机理主要基于超声空化效应及由此引发 的一系列自由基氧化反应。胡文勇等人，“超声波/零价铁降解对硝基 苯胺的试验研究”，《环境污染治理技术与设备》，3(6)，(2005)、 胡文勇、郑正，“超声波辐照下零价铁处理硝基氯苯废水的研究”，《工 业用水与废水》，4(36)，(2005)、宋勇、戴友芝，“超声波与零价 铁联合降解五氯苯酚的初步研究”，《湖南工程学院学报》，2(15)， (2005)采用超声波和零价铁协同降解废水中有机物，其效果优于单 独采用超声波或零价铁，但将超声波应用于零价铁处理含铀废水的文 章尚未见报道。
本发明针对现有技术存在的技术缺陷，采用超声波和零价铁协同 作用，解决了现有技术缺陷，实现了资源利用，节约成本，有利于环 境保护。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种工业含铀废水的处理方法。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
一种工业含铀废水的处理方法。
该处理方法的步骤如下：
A、调节pH值
在搅拌的条件下，往除去固体杂物的工业含铀废水中滴加硝酸或 氢氧化钠水溶液，将所述工业含铀废水的pH值调节至3～7，得到一 种调节pH的工业含铀废水;
B、超声波处理
按照以升计工业含铀废水与以克计铁粉的比为0.5～15：1，往在 步骤A中得到的调节pH的工业含铀废水中加入铁粉，混合，再开启 超声波反应装置，在室温与搅拌的条件下进行超声波处理，得到一种 超声处理工业含铀废水;
C、过滤
让步骤B得到的超声处理工业含铀废水进行抽滤，得到一种清 液和一种含铀废渣;所述的含铀废渣经常规铀化学处理得到含铀产 物;所述的清液经处理达到标准《铀加工与燃料制造设施辐射防护规 定》后排放。
根据本发明的一种优选实施方式，在步骤A中，所述的工业含 铀废水含铀50～20000μgU/L，pH值为1～12。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，所述硝酸的 浓度是以重量计50～70%或氢氧化钠水溶液的浓度是以重量计 30～99%。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述铁粉的 零价铁含量是以重量计50～98%。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述铁粉的 粒度是80～120目。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述的搅拌 速率是120～180rpm。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述超声处 理是在超声波功率80～2000W与超声频率20～26KHz的条件下进行 的。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述的超声 波处理时间是5～20min。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中，含铀废渣后 续处理方法是按照国家危险废物管理制度进行堆存.。
根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中，所述清液处 理方法是按照铀湿法冶金工厂流程用水要求将所述清液返回循环使 用。
下面将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种工业含铀废水的处理方法。
该处理方法的步骤如下：
A、调节pH值
在搅拌的条件下，往除去固体杂物的工业含铀废水中滴加硝酸或 氢氧化钠水溶液，将所述工业含铀废水的pH值调节至3～7，得到一 种调节pH的工业含铀废水;
在本发明中，所述的工业含铀废水含有50～20000μgU/L，pH值 为1～12，它们主要来自铀湿法冶金工厂的废水，其中包括铀矿浸出、 固液分离、萃取分离、铀化合物制备等段的综合性废水。所述工业含 铀废水处理后的铀含量是采用电感耦合等离子体发射光谱仪测定的。 pH值是使用由上海仪电科学仪器股份有限公司以商品名PHS-3E型 pH计销售的pH计测定的。
在本发明中，所述工业含铀废水的铀浓度小于50μgU/L时，则 无需处理就可达到排放标准;所述工业含铀废水的铀浓度大于 20000μgU/L时，则铀含量过高，返回铀萃取工段进行回收铀处理， 减少铀的损失，提高铀的回收利用率;因此，该铀浓度为 50～20000μgU/L是合适的，优选地是500～2000μgU/L。
在这个步骤中，使用硝酸时，它的浓度是以重量计50～70%。如 果该浓度低于50%时，则会消耗大量的硝酸，也不利于pH的调节; 如果该浓度高于70%时，则硝酸浓度过高且挥发严重，造成硝酸的浪 费，并严重影响操作环境;硝酸浓度优选地是55～65%，更优选地是 58～62%。
或者使用氢氧化钠时，它的浓度是以重量计30～99%。如果该浓 度低于30%时，则会提高氢氧化钠的使用量，增大渣量;如果该浓度 高于99%时，其氢氧化钠价格过高，增加废水处理成本;氢氧化钠浓 度优选地是40～85%，更优选地是52～72%。
所述工业含铀废水的pH值调节至3～7是恰当的，如果pH值调 节小于3，则消耗硝酸过多，增加处理成本，也不利于环保;由于氢 氧化铀酰具有两性性质，如果pH值调节大于7，氢氧化铀酰可以形 成UO42-和U2O72-等离子，铀又重新回到溶液中，影响除铀效果;优 选地是3.6～6.4，更优选地是4.0～5.6。
B、超声波处理
按照以升计工业含铀废水与以克计铁粉的比为0.5～15：1，往在 步骤A中得到的调节pH的工业含铀废水中加入铁粉，混合，再开启 超声波反应装置，在室温与搅拌的条件下进行超声波处理，得到一种 超声处理工业含铀废水;
在本发明中，所述铁粉的零价铁含量是以重量计50～98%。如果 零价铁含量小于50%，则会使铁粉加入量增高，增大渣量;如果零价 铁含量高于98%，其价格过高，增加废水处理成本;因此，零价铁含 量为50～98%是合适的，优选地是60～88%，更优选地是65～82%。
所述铁粉的粒度是80～120目。铁粉粒度或高或低都是不利的， 因为铁粉粒度过细会增加磨矿成本，粒度过粗会出现反应不完全，导 致铁粉消耗的增加。
在本发明中，工业含铀废水与铁粉的比小于0.5：1，则会使加入 的铁粉过量，造成铁粉的浪费;工业含铀废水与铁粉的比大于15：1， 则会出现铁粉加入量不足，影响除铀效果;因此工业含铀废水与铁粉 的比为0.5～15：1是有利的，优选地是2～12：1，更优选地是5～10： 1。
在这个步骤中，工业含铀废水与铁粉在搅拌速率120～180rpm， 所述超声处理是在超声波功率80～2000W与超声频率20～26KHz的条 件下超声波处理5～60min。
在本发明中，在所述的超声频率与超声波处理时间范围内，如果 超声波功率小于80W，则超声波不起作用;如果超声波大于2000W， 则会使超声波功率密度过高，造成能源的浪费，增加电耗;因此超声 波功率为80～2000W是恰当的，优选地是380～1600W，更优选地是 680～820W。
同样地，在所述的超声波功率与超声波处理时间范围内，如果超 声频率小于20KHz，则频率超出超声波频率范畴;如果超声频率大于 26KHz，则会影响超声波作用效果;因此，超声频率为20～26KHz是 合理的，优选地是22～25KHz，更优选地是23～24KHz。
在所述的超声波功率与超声波频率范围内，如果超声处理时间小 于5min，则除铀过程未完成;如果超声处理时间长于20min，除铀过 程完成后增加电耗，提高废水处理成本;因此，超声处理时间为 5～20min是合理的，优选地是6～18min，更优选地是8～16min。
本发明使用的超声波反应装置是目前市场上广泛销售的产品。
C、过滤
让步骤B得到的超声处理工业含铀废水进行抽滤，得到一种清 液和一种含铀废渣;所述的含铀废渣经常规铀化学处理得到含铀产 物;所述的清液经处理达到标准《铀加工与燃料制造设施辐射防护规 定》(EJ1056-2005)后排放。
所述的常规铀化学处理例如参见文献(路艳等人，“浅谈含铀废 水处理技术”，《工业科技》，2014,43(6)：33-36)描述的处理方法。
在这个步骤中，含铀废渣后续处理方法还可以是按照国家危险废 物管理制度进行堆存。
所述清液处理方法是按照铀湿法冶金工厂流程用水要求将所述 清液返回循环使用。
[有益效果]
本发明的有益效果是：
I、本发明采用超声波技术与零价铁还原技术相结合，极大的缩 短了废水处理时间，由现有技术中常规处理时间60-100min降低到本 发明的5-20min;与常规铁粉除铀技术相比，减少零价铁粉投入量 75%，其渣量也相应减少，生产成本和堆存成本降低;
II、该含铀废水工艺，处理后废水无需静置处理，直接可进行抽 滤工序，工艺时间缩短，并避免安装沉降池，减少占地面积;
III、超声波设备简单，易操作;
IV、该方法适用性强，对于高铀含量废水经处理后能达标排放。
