（环境工程专业论文）混凝微滤工艺处理含镅和含铬废水及膜污染的研究.pdf

中文摘要 工、i k 废水由于其污染物成分复杂、毒性大，对人和环境有很大的危害，陵1 j j ：l ， 残究_ 照缎水处蠼对接遴社会灼r 持续发震具有缀重要的实际意义e 骥分壤技术 作为门新型学科，与混凝相结合用f 处理各种：i ：= 业废水，具有r 弩地小、i ：艺简 弹等许多传统工艺无法比拟的钱点。本课题重点研究溜凝一微滤工艺处理含 2 4 a m 放射性废水和台铬废水的可行性及优化方絮。 处理放射性废水主要分为“冷实验”、膜清洗和露实验”i 部分。冷实验采用 自束东代替原水投加铁盐来观察膜的耐污染能力，膜清洗厢来研究膜污染后的清 洗，豇案，热实验燃来考察装置处烈实际放射牲废水的效累。在热实验中发现，装 後直接处理原水效果不联想，调节迸永p h 值为2 4 后投入k m n 0 4 预氧化水t ； 的钙机物鞠表面活性剂后，再投加裂凝剂f e 2 + f e 3 + ，出水水质非常好。i 。i 燎水禽 ”a m 藏瓣住活躞墨1 1 9 e + 0 4b q l 鞋于，处理后出承a m 活度低于封 放标准，去 污系数( d e c o n t a m i n a t i o nf a c t o r ，d f ) 达4 7 6 0 0 。冷实验中，装鬻实际运千r 四个 闫处理永鼙达5 1 7 7 6l ，撵淀2 8l ，膜趣橘量嘲3 7 5l m 2 h m 下降列3 4 4l 庙 1 1 3 21 h m 。通过对膜的清洗，可知造成膜表丽污染的主要物质为钙镁化合物。采用 後藏滋凝镦滤_ i 艺处理放袈整浚裹，毒永满霆谗放标准，设备篱荦，写施少。 经文献检索，该技术居国际领先水平，国内外来她有同类试验报道。 采j g 海凝一微滤二l ：艺处箨含镑缓承霹分为藩凝试验酚浚帮装鹫运行酚袋。茁 溉凝试验c f l 通过 k 较不同还原剂对铬的去除效果，确定采用硫酸醒铁为最佳还原 捌，羟蠲节缀拳媾 鸯2 4 簿毅麓硫馥驻铁反庭效柒最经。，l 、试装羲楚邂含锈 废水运行稳定时出水水质理想，六价铬浓度在o 0 1m e d l 以下，总铬浓度存0 5 獭j l 班h 浊度懿j 二0 5n t u 。共运行3 6 2 兮鲻麓，处理零量l1 5 8 4l ，糕余污 溅7 l ，浓缩倍率为1 6 5 5 。当f 矿过景并且温度黼于3 0 时有铁氧体形成。 运行巾阻力琏m l s s 浓度豹臻长恧璞大。总隧力毽疆缝貘瓣力、黢污絷隧 力和浓差极化及滤饼层阻力。通过对各部分阻力的计算，了解运行中膜| i _ l 力各部 分的变化蟪铐，； 毛歌有效的方法减缓骥鲍污染。 炎缝两： 放射性泼水销含铬废水混凝一微滤工艺膜污染去污系数 a b s t r a c t t h ei n d u s t r i a lw a s t e w a t e ro f t e nd o e sg r e a th a r mt ot h eh u m a n a 1 1 dn a t u r ed u et o i t sc o m p l e x p o l l u t a n t sa n dg r e a tt o x i c i t y , s oi t i sv e r ys i g n i f i c a n tt od ot h er e s e a r c ho n t h et r e a t n l e n to ft h ei n d u s t r i a lw a s t e w a t e r c o m p a r e dt ot r a d i t i o n a l p r o c e s s ，t h e m e m b r a n e p r o c e s s ，e m e r g e d a san e w t e c h n o l o g y , h a sm a n ya d v a n t a g e ss u c h a ss m a l l r e a c t o rv o l u m er e q u i r e da n ds i m p l es t r u c t u r ew h e nc o m b i n e dw i t ht h ec o a g u l a t i o n t e c h n o l o g yt ot r e a tv a r i o u si n d u s t r i a lw a s t e w a t e r t h i sp a p e r f o c u s e do nt h ef e a s i b i l i t y o ft h et r e a t m e n to fw a s t e w a t e rc o n t a i n i n ga ma n dc rb yc o a g u l a t i o n w m i c r o f i l t r a t i o n p r o c e s s 。 t h et r e a t m e n to fr a d i o a c t i v ew a s t e w a t e rc o n t a i n i n g2 4 a mc a nb ed i v i d e di n t o t h r e ep a r t s ：c o l de x p e r i m e n t ，m e m b r a n ew a s h i n ga n dh o te x p e r i m e n t ，t h et a pw a t e r w a su s e dt or e p l a c et h er a d i o a c t i v ew a s t e w a t e ra n dt h ef e r r i cc h l o r i d ew a sd o s e dt o o b s e r v et h e a n t i f o u l i n ga b i l i t y o ft h em e m b r a n ei nt h ec o l d e x p e r i m e n t t h e m e m b r a n e v f l s h i n gw a sc a r r i e do u t od e v i s et h eb e s tw a s h i n gm e t h o d t h ef e l n o v a i e f f i c i e n c yo f 2 4 1 a mb y t h ei n t e g r a t e dc o a g u l a t i o n - m i c r o f i l t m t i o nd e v i c ew a s o b s e r v e d i nt h eh o te x p e r i m e n t i tw a sf o u n dt h eq u a l i t yo f t h ee f f l u e n tw a g p o o rw i t h o u tt h e p r e t r e a t m e n to ft h ei n f l u e n t l a t e rt h ep hv a l u eo ft h ei n f l u e n tw a sa d j u s t e dt o2 4 a n dk m n 0 4w a sd o s e dt or e m o v et h eo r g a n i c sa n ds u r f a c t a n t si nt h ei n f l u e n t ，t h e n f e 4 f e ”w a sd o s e da n dt h eq u a l i t yo ft h ee f f l u e n tb e c a m ev e r yg o o d w h e nt h e a c t i v i t yo f 。“a mi nt h ei n f l u e n tw 黼1 1 9 e + 0 4b q l t h a to f t h ee f f l u e n tw a sm u c h l e s st h a nt h e p e r m i t t e dd i s c h a r g e dv a l u ei nt h en a t i o n a ld i s c h a r g es t a n d a r d t h e d e c o n t a m i n a t i o nf a c t o r ( d f ) c a l lh eu pt o4 7 6 0 0 。n m - i n gt h ef o u rm o n t h s r n nt i m e ， t h ev o h l m eo f t h et r e a t e dw a s t e w a t e rw a s517 7 6l a n dt h et o t a lv o l u m e o f s l u d g ew a s o n l y2 8l t h e s p e c i f i cm e m b r a n ef l u xd r o p p e df r o m3 7 5l c m z hmt o3 4 4l l m 2 - h m t h ec o m p o u n d so fc a l c i u ma n dm a g n e s i u m c o m p o s e dt h em a i nc o n t a m i n a n t so ft 1 1 e m e m b r a n e t h e k n t e g r a t e dc o a g u l a t i o n - m i c r o f i t t r a t i o np r o c e s + f o rt h et r e a t m e n t 。ft h e r a d i o a c t i v ew a s t e w a t e r c o n t a i n i n g2 ”a mh a sm a n ya d v a n t a g e ss u c ha sg o o de f f i u e n t q u a l i t ) ；s i m p l ep r o c e s sf l o w s h e e t ，s m a l lr e a c t o rv o l u m ea n d o n ，i ti so f a d v a n e d l e v e l 抽t h ew o r l da n dn os h n i l a r r e p o r tw a sf o u n da f t e rt h ed o c u m e 玎ts e a r c h e s t h et r e a t m e n to f c h r o m i u mb yc o a g u l a t i o n 。m i c r o f i l t m t i o np r o e e s s 溯sd i v 避文l ! n - t ot w op a r t s ：j a rt e s t 壁a g 。a n dd e v i c ee x p e r i m e n t s t a g e a f t e rt h ec o m p a r i s o no f r e m o v a le f f i c i e n c yo fc h r o m i u mb yv a r i o u sr e d u c e ri nt h ec o a g u l a t i o ne x p e r i m e n t f e s 0 4w a sc h o s e na st h eb e s tr e d u c e ra n dt h eb e s tp ho f t h ei n f l u e n ts h o u l db e a d j u s t e dt o2 4f o rb e s tr e a c t i o nc o n d i t i o n a f t e rt h et r e a t m e n tb yt h ed e v i c e ，t i l e q u a l h yo ft h ee f f l u e n tw a sv e r yg o o d t h ec o n c e n t r a t i o no fc r ( v 1 1i n e f f l u e n tw a s u n d e r0 0 m g la n dt h a to ft o t a lc h r o m i u mw a su n d e r0 5m g l t h ed e v i c er a n3 6 2 c y c l e s t r e a t e dw a s t e w a t e ro f1 15 8 4 la n dt h ec o n d e n s e 份c t o rw a s1 6 5 5 i tw a s f o u n dt h ef e r r i t ew a sf o r m e dw h e n 搿+ i s s u r p l u sa n dt h et e m p e r a t u r eo f t h ew a t e r i s h i g h e rt h a n3 0 。c t h em e m b r a n er e s i s t a n c e n c r e a s e dw i t ht h e n c r e a s eo fm l s s t h et o t a l r e s i s t a n c ec o n s i s t e do f m e m b r a n er e s i s t a n c e ，t h er e s i s t a n c eo f m e m b r a n ef o u l i n ga n d t h er e s i s t a n c eo fc o n c e n t r a t i o n p o l a r i z a t i o n a f t e rt h et h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o n 。t h e c h a n g eo f t h et h r e er e s i s t a n c e sw a ss h o w n d u r i n gt h eo p e r a t i o na n dv a l i dm e m b r a n e w a s h i n gm e t h o dw a s d i s c u s s e dt o w a r dd i f f e r e n tc o n t a m i n a n t s k e y w o r d s ：r a d i o a c t i v e w a s t e w a t e r ；a m ；w a s t e w a t e r c o n t a i n i n gc h r o m i u m ； c o a g u l a t i o n m i c r o f i l t r a t i o np r o c e s s ；m e m b r a n ef o u l i n g ；d e c o n t a m i n a t i o nf a c t o r 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：讯卫立 签字日期： ：z o o ，年，月，日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨洼盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权垦洼拦可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：豫卫支 导师签名：厩死早 签字| _ i = i 期：2 9 。岁年f 月，日 签字日期： 2 ；年，月2 同 第一章绪论 1 1 工业废水现状 第一章绪论 水是宝贵的自然资源，是人类和一切生物赖以生存的物质基础。 全球总贮水量估计为1 3 9 1 0 ”m 3 ，但其中淡水总量仅为o 3 6 x 1 0 ”一。除去 冰j i l j h 冰帽外，可利用的淡水总量不足世界总贮水量的1 。这部分淡水与人类的 关系最密切，并且具有经济利用价值1 1 j 。 人类早期对水资源的开发利用，主要是在农业、航运、水产养殖和水能利用等 方面，而用于工业和城市生活的水量很少，直到本世纪初，工业和城市生活用水仍 只占总用水量的1 2 左右。随着人类文明的进步，对水资源的需要量越来越大，平 均每年以3 5 的速率递增，其中工业用水和城市生活用水从1 9 5 0 年总用水量的 2 2 7 增长到1 9 8 5 年总用水量的3 4 6 ，工业用水的比例不断增加，近4 0 年来全世 界工业用水增加了7 倍，而农业用水量仅增加了2 倍i l 】。 一方面，工业用水需要量的不断增加与可供使用的水资源总量不变的矛盾愈来 愈突出；另一方面，工业废水造成人为的污染又反过来加剧了可用水资源的缺乏。 工业废水来源复杂，按产品和加工对象的可分为冶金废水、电镀废水、造纸废水、 无机化工废水、有机合成化工废水、炼焦煤气废水、石油化工废水、酸洗废、化学 肥料废水、农药废水、制药废水、印染废水、制革废水、造纸废水及电站废水等： 按所含污染物的主要成分可分为含氰废水、含铬废水、含锅废水、含汞废水、含酚 废水、含油废水、含有机磷废水、含酸废水、含碱废水和放射性废水。各种工业废 水带入水体的污染物品种繁多，有的污染物有毒，有的虽然不具毒性然而会造成水 体硬度增高、有色、臭味等有害效应。从排放量大和影响广泛的角度看，工业废水 中主要的污染物是砷、铬、汞、镉、铅、酚、氰化物、有机氯化物、有机磷化合物 等有毒物质；以及酸、碱、盐、蛋白质、纤维素、脂肪、油类等有害物质【2 】o 工业 牛产过程中产生的废水成分复杂，尤其含有多种重金属离了，对人和生物有很强的 毒害作用，直接排放后在环境中长期累积，必须经过严格的处理方可排放，最大限 度地减小对环境的影响。1 ：e i 是目前在我国，工业废水的处理能力远远的低于废水的 第一一强络沦 捧敖能力，大量瀚羔照绞索未经处理藏葭接耱教翔瘩钵中，使褥我辫大多数豹泌滚 湖泊以及近海，一鲢污染。在对我闽1 1 4 万公单的河段进行临测的结果表明，水质一： l 类强f ，盘藏跫我翻遴鬻辑说鹚j 麓像为农韭髑零熬承俸已经；譬至g ，鞠成l 夏l ：。 其中，松辽河、黄河、i f ；j ；河以及淮河这几个流域的水污染精为严藏。槲中央电视f 泌息，在璇查详份豹1 6 3 痊滏泊水痒中，煮近列分之一受到了不酾程度的污染。 蝗城市的供水水源地水腻恶化，直接影响到人民健康。同时，我圈近牛以j 二的近 海海域受到_ 污染”1 。因北，如孵莱取有效的手段控制工业废水财环境的污染是辨 常值得研究的溧题，育礅要的深远意义。 舅漪蓬内外王业菠永处理中出现了 鸟= 多囊技术、菠c 艺，捌如奥氧法、活蛙炭 法、i ? e n t o n 试剂法、电解法、紫外光法、膜法等及其组合，其中膜技术由j 。其f 1 5 水 妓累好、占地小，被认为是虽有 狺途豹神疗法。 1 2 膜分离技术 1 2 。1 黢分离技术概遴 膜分离( m e m b r a n es e p a r a t i o n ) 足揩在某种推动力作用下，利用膜的选择透过 蠖避行分离窝垂续戆方法。这基豹膜是撩在一秘滚体耪内袋是疆糖流薅辛 ： 氏之耀黪 层溥的凝聚相物质( 剐态或液态) ，它把流体分为两个甄不相通的部分，但两部分 之阉可以送行物蔟转递1 4 】。无论楚圈态簇逐是滚态骥都必缳具有聪个臻显的特征： 是必须有两个界面，两个界面与两侧流体接触，_ 是膜其有选择透过性i ，j 以使流 体中的干中或l 种物质通过，而将其它物质裁整。 目前的膜分离技术有：微滤( m i c r o f i l t r a t i o n ，m f ) 、超滤( u l t r a f i l t r a t i o n u f ) 、 纳滤( n a a o f i l t r a t i o n ，n f ) 、反渗透( r e v e r s e o s m o s i s ，r o ) 、渗媛( d i a l y s i s ，d ) 、电渗 祈( e l e c t r o d i a l y s i s ，e d ) 、渗透汽化( p e r v a p o r a t i o n ，p v ) 、膜蒸馏( m e m b r a n e d i s t i l l a t i o n ， m d ) 、膜孳取( m e m b r a n e e x t r a c t i o n ，m e ) 等。腆分离黝攫动力可以是膜灏测的垭 力差、电位筹或浓度差。z k 处n q - , 常阻援力差为摊动力，采用的膜技术青微滤、超 滤、纳滤和反渗透。反渗透是利用膜有选撵的滤过溶剂( 通常是水) 而截慰离r 物 矮扮性质，以媵两绷静圭琏筹为推动力，克服溶剂的渗透乐，使溶剂通过反渗透膜i 听 实现对液体混合物分离的膜过程。与反渗透相比，微滤和超滤的操 f 压力低、透水 麓天n 镛滤是在及渗透箴过程靛幕确l ：发瓣起来的新擘援力驱动濮，选择t 降奔于反 渗透和趟滤之间，分离性能优良忱 第一亭绪论 簇拨莛搴孝科r 。 。势为有祝材辩帮冤税奉孝辩，藩者又分为天然改臻鞭籽巍赢分f 复 合材料。i - ：l 前，臌的产量、，吼种、功能和应用以相机岛分子聚合物材料制成的脱及 其过程为，l 二。校据貘过滤! 盎力霹 撵动力蚕颡，露分为女l 压受耪撼墩黧；攫搦貘鳃嚣 ( m e m b r a n em o d u l e ) 形式4 i 同可分为，f 板式、管式、螺旋卷式、毛细管式和i ”宁乡下 缝式：搬掇嶷缀传绁合方式否网，。l j l 分惫分懑式、鞲裹式积抟式( 没没式) 。 1 2 2 胺分离技术在污水处理中的应用 近 。1 年来，膜分离技术应用f 分广泛，小仅能应用t 纯水制备、食r r m 7 牛产、 医药台成种海水淡化，还熊赢媸于宁i 亏水处理和自源、化t 生产过程中1 6 l 。此外，脱 技术丐其德技术稻结合形成，许多= 拿：新的处理工邕，如膜技术与传统活悔污澹法维 成的聪卜物反应器、膜技术j 絮凝沉淀结合组成的膜絮凝反应嚣都i 开始应j j “r 给水 处邂霹蹿摹农处理中。 蟆分高技术引入到污水处理领域，形成r 伞新的污永处理方法，渐它1 i 其他技 术的结合对污求照殚技术的发展产z 三深远的影响。h 前，含油污水、纤绦l 、隆废 水、味精废水、生活污水、放刳性废水、蘑会擒废水、造纸。l ：业跛水和纺织印染废 水瓣处理都已经有貘技术豁应耀吲l ”。 1 3 放射性建瘩 1 3 1 放射性概述 i 3 1 + l 放射性产生的机理 早， ：1 9 世纪术t 人们就发现了原了发生根本变化而变成另一种原子的觋蒙。也 藏楚放射矧。放射挞是鳆子援翔发转讫麴一季孛努在裘理。毒整藩予瓣嚣子接避夸稳 定的，0 i 稳定的核就要自发地产生转变，在物理中这种核的转变叫做核衰变成核蜕 变。核衰变的同时放射出穗缀看不魁秘射线，绞穆为棱壤射。能够放射出射线豹棱 索被称为放射性核索或放射性阿位索。放射槛衰变的种类很多，主要是证衮变、b 衰变和7 衰变等 放射。p ：原f 棱存吐衰变时放射出粒f 而本身转变成粥外个新核的变化过 程，称为g 褒变，发扛衰变的同位袭也称为岱放射链阉位索。旺衰变；一j 援f 式表曩： ? x ( 核) 斗；薯y ( 核) + 也；( h e ) + g f 1 1 1 第一擎绪论 一一 其；p 0 为衰变髓。 o 衰变可表示为： ；( 核) _ ：y ( 核) “ ( p1 ) 斗一，斗q ( 1 2 ) 其t 。y 为中微子，q 为衰变麟。 v 裒变是原子核从小稳定的黼能状态跃迁到稳定的或较稳定的低能状态，而械 本劈荠小改变其组成都矜。 放射性核索的核自发地衰变，同时放射出某一种粒子( 、p 一) 或y 射线，但任 憾一种梭都遵缀辨营逡姻费数袭变援襻： 若t = 0 时未寝变核的板子总数为n 。，样品在t 时刻所留存的原了数n ，则有盘一v - 指数笑系： n n 。e 成n = n 。e - i n 一2 f0 - 3 ) 其申x 为衰变攀数，t 为警震期。 放射性物质的活度a ，也就楚放射性衰变率，幽任何时刻存在的原子数n 乘以 浚秘位豢静衰变常数x 求褥： a = l n = a n oe 一“= a o e 一、 其中a o 为t = 0 时样品的放射性活度。活度以c i ( 居蟹) 来度量，定义为每秒 铋睛3 7 1 0 ”次嶷变，即i c i = 3 ，7 1 0 1 0 核衰变数s 。放射性活艘的国躲制( s d 单位名称为“b q ”，1 c i = 3 7 1 0 ”b q 。 1 3 。1 。2 放射性元素镯简介 销，原子序数9 5 ，鼹人工放射性元素，元素名源于发观地美洲的名字。镅翘 镁自色金蕊，熔点1 1 7 6 ，沸点2 6 0 7 ，孚均寝度1 3 6 6 彗怒霹。镶暴溶l ：繇熬 = i ) f j 机酸，在强酸溶液中易发生歧化。1 9 4 4 年美国科学家西博格、吉奥索等在经过中 予k 瑚辍照的钚中首次发现“1 锶。已发骥豹t 3 裂；糖约月经索郝楚逶过久工嫉瘦应 符到的，其中半袋期最长的是“锱。镅同位素中阁途最大的是镅，主臻用丁制 造i j f 源，还用于密度测定仪、撵伤照襁期徼荧光分析仪的激发滚；其次楚2 d 3 镪 ， j 疆亍二存离通量反艘堆中生产超钚元素。2 4 镅是极毒组放射性核素，半衰期为4 3 2 年， 主要发射5 , 5 m e v 的q 粒子和5 9 6 k e y 的y 射线。吸入年掇入最限擅( a l l ) 为2 0 0 b ，譬蹈窀气浓凄( d a c ) 为o 0 8b q m 3 。土壤中可接受水平为0 4 1 b q 融。废水 一， 苎：墨望堕 ww_hm_1“m_wwwmhm*h一一一 t 秘慧a 鼓离竞谗捺竣活囊为lb q l 。 列川钳科学城特种材料制造厂凭借中融工程物理研究院特有的2 4 1 镟渊生产技 术，主要 ：产葱粼搽涮瓣瀚2 “镪潞藉 t 毪蕊滚，楚我潼2 4 镶火警源随誊要生产j 一家n 1 3 。2 放射性对人韵魑窖 环境放射性的辐射可分为天然辐射和人工辐射两大类。天然辎射来自地球外层 譬鞫鞠字鸯瓣凌秘逑臻放瓣髓蔽素黪辐辩。a 类鑫献在遗嫁上毒筏爨寒，戴壹受 天然辐射的照射。入f ：辐射的来源主要是有以诊断隈疗为目的所饿闱的辐射源设胬 黧敦鸯孝镌餐裁、较藏嚣试验、垓 。：避及授瓣究孳位簿藏麴三壤，强及蒂袁臻黠翳淤 赞品等。i i 常情激下人辐射还不足以对人体健潦造成危害。几十年前，人1 。辐甜 源在援武器、竣：照帮嚣蕊暂弛豹广泛瘛_ j ，产辞i 的敛列、悔凄耪的数鼙嚣l 转类氇越 来越多，使人类遵受人：t = 辎射的概率人大增加，a 类逐渐认识到辐射对人的损伤作 剜。 放射性元索避过自囊的衰变耐放射出娃、1 3 粒子和y 墩了( 通称为d 、d 和y 射 线) ，这蹙射线谯较大豹蜒爨荆掇f 对大钵缨夔、鳃缀、体渡发生终曩，蛊接破挥 静 体内大分子缩构，使蚕融质分予键、榱糖核酸髓颧裂，使对人体有重要懑义的酶 不能丑二常二作，蹲数脱发、皮歇起红斑、缒血球藏斑小投减少，粕照病，国内障、 鬣寿、斑瘢、嚣晌生殖穰怒等，谯大裁量黧霭雩下蘸使天蕊亡| l l l 。 1 3 3 放辩性韵处理 放射。胜废物魁危害戢严蕈的工业废物之一，其巾废弃的报多放射性接豢半衰期 缀氏t 敖瓣童耋强，黠天豢鞠鼙麓褥残强天澄癌威胁，并成为菝工鼗瓣避步发震麓 障碍。因此，如何安全、经济和潞善地处髓和处鬣这些榱殿物，将成为核上业可捧 续发漫懿羹要鑫鞭之一。 放射性废物在处理方l f i i i 与普通的工：业躞物的个搬奉区剿，在：尹后者的一蝗化 学毒耪( 始澄、甄、翥戳磷等) 畿够搿甥疆、讫学或善2 冀镑学静戆理方法将萁分释 破坏，m 放射性核潦用这贱方法却不能被破坏，亦即丝毫不能改变麒衰变辎射的吲 煮特粒，只姥蠢其鑫熬衰变寒箨羝戳至遗失其鼓瓣瞧+ 霹鼗，敢瓣髅凌魏辩处理， 从根本f ：说无非是贮存与扩散两种方式。对j 二高水平放射性废物只能妥善地贮藏趟 米与癸麓髓缝，对 ：中、低泰孚教瓣蛙凌麴，鲻掰适当翁方法筵聋g 露褥夭黧分敞辩 性转移刘小体积的浓缩废物中行加以贮藏，f f i i 使犬体积废物中剩余的放射性小于敏 一 笙二鐾些鎏一 _ h _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ 一 六凫许谲澄戳将茭摊子醛墙； t 避籍稀释科扩散。 1 _ 3 3 1 敝射性廉水的处理 存原态放射性废物中放射性废水所含的放射性占总祭的9 9 阻上，刈环境的污 染尤为严霪。 在梭燃料后处理中产生的高水平放射件废液，含有辐照核燃料中总裂变产物的 9 9 b 奠l ? ，必须对其进行严搀的掩捌，健英与人娄环境竞全隔绝，著撬其妥羲面安 全地陡期烫? 存起来。对中、低水平的放射性废水也必须将其中的放射性绝大部分转 穆于浓缩物中并加以固化贮存，两处理后的废水中剩余的放射性很少，其浓活嫂低 l 二允许擗敬标准时，可以安全摊。j ：环境”1 。中华久民共和国污水练合摊放标瞧 g b 8 9 7 8 1 9 9 6 中规定：废水中总c t 放射性最高允许排放活度为1 b q l ，总d 放射憔 糙赢允洛簿放活凌为l o b q l 。 放射性废水常用的处理办法有絮凝沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法、生物她 理法和黼膜分离法等。其中絮壤沉淀法、离子交捩法和蒸发浓缩法为三犬荩本处瑶 囊l 毫， 絮凝沉淀法 疲水中放射性棱素的氢氧化嬲、碳酸熬、磷酸盐等他含物大郯魁不漆性豹，冈 龇在废水中投加化学药铷使其转化为不溶性化合物，并加入足量的化学絮凝剂发生 絮凝，将其吸艉、裹挟一同沉淀下来，将废水中的放射性梭素转移劳浓集到小体积 的污泥中。主要的方法肯铝盐絮凝沉淀、铁盐絮凝沉淀、石灰一苏打软他法、磷酸 盐沉淀、锰盐絮凝沉淀和丹宁酸絮凝沉淀等。优点：费用低廉；对大多数放射性核 豢有良好的去除效枣；姣理设备和技术成熟。缺点：所需设备体欷庞大，去除效率 低，水大多不能直接达标排放。 离子交换法 离交换剂可分为有机离子交换剂和无枫离予变换剜。有规离子交换粼包括离 f 交换树精磺纯煤、泥凝鞫磺优沥青等。无移0 离子交换郝可分为糕土矿、蚝石、沸 、斜发沸开、擞灰岩和锰矿砂等。优点：能去赊离子态的放射挫援素，净化效率 商。缺点：废承中悬浮阐侮浓度必须很小；放射能核素必须是可交换的( 离子态) ； m 放射性常量杂质离子的竞争吸附；处理成本高。 蒸发浓缩法 第t 章绪论 一一 蒸发浓缩浚静工佟琢瑾是褥缓承送入蒸发嚣糖热段瓣魏l 热簧中，列辩将l ：蛰：蒸 汽通八加热管的外侧空间，通过管壁的热传导将废水加热沸腾，废水巾的水分被透 灏蒸发澎波承蒸汽，嚣缀冷龆凝结成拳舔废承中鹣玻骞垂聿羹棱素褥划筵不簿发鳇粒旋 射性梭索，大都被保留在残余液中，实现放射性核素的浓缩。常见的蒸发器形式宵 蓉式蒸发器、巍然德环蒸发嚣、疆割镶秘蒸发嚣、蒸汽艇绩蒸发器、多效蒸发嚣、 膜式蒸发器、急骤蒸发器、池内燕发器、空气脉幼蒸发器和红外线蒸发器等。优点： 太污爨数裹。缺点：设镪积运行费露昂贵；需要复杂的颓处理寒虢腐蚀、泡汰、结 垢：有爆炸的潜在危险。般用米处理少量的中水平和商水平废水。 1 3 。3 2 放射牲壤甥豹圈他处理 浓缩的放射性废液以及经焚烧或鹾缩临减容后的放射性周体废物，0 | 入惰性的 溺俸基耪中，锹藏适予嚣靖贮存帮最终处霞匏霜亿俸。磷纯髂努疑好静攀热性， t j 防止其中放射性物质因桉反应放热而造成本身崩裂和自熔化：化学稳定性高；l 盼辐 射麓戮；辍棱强发蟹；地下隶没趣辜羝，爱稼史羧围攮熬菝藜校魏囊蠢较缒射闼内 释达到最大限度减少和预防放射性核素对人类的危滚及影响。【司化疗法很多， 水泥潮纯适用予低放瘦渡浓缩物躲困我处理；溺青圈毡遗耀与中放建渡浓臻的矧纯 处理，玻璃固化适用与简放废液的固化处理。对放射性湖体废物也常采j q j 沥青或水 泌固化。对中薅敞固他体一毁鬟予不锈键豳形容器内，潺到藏射蛙废物跫! 存瘩永久 保存，弗用水和空气冷却其中的裂片同位索不断衰变发出的热量。 1 3 。3 。3 膜分离鼓术在放努 性壤承处理审瓣应爱 滕技术与传统处理方法相结合，大大改善r 出水水质，为放射性废水处理提供 褰效、缀济、霹靠豹处瑷方法。c r o s s 等太零瑶铁絮凝滋淀一超滤法对清洗滚； l 低 浓度p u 、a m 的去除进行r 实验研究，稚原水中加入一定量的三价铁离子和( 或) 零台氧键钛( h t i o ) 、聚锑酸、二鬣纯锰等薏掇嘏瓣裁，瘸蕊氧诧镳调节p 董至8 1 0 ， 静置后超滤，滤出液放射性活度约为o 0 5b q l t ”l 。b a r b a l a 等人采用水溶性多聚物 艇过滤( p f ) 法去除镪系元素( 2 4 1 a m 秘2 ”p u ) ，剥罐繁有鳌台基或离子交矮基 的水溶性聚合物从稀溶液中鳌合藏交换放射性离子，经膜过滤后出水满足排放要求 1 1 4 , 1 5 1 c h a l k r i v e r l a b o r a t o r y 采j i | 化学预处理一微滤法处璎放射蛀缓承，在废承；p 投 j f j 沸石粉润节p i t 值后过滤，可去除大部分放射性物质。gz a k r z e w s k a 、t r z n a d e l 等人采用直接膜蒸馏处理低放废水，经过- - n 处n ，蒸馏出承n 】以鳃蚓或髓接摊放 f ；7 - j s j 第一章绪论 1 4 重金属废水处理 1 4 1 重金属废水 所谓重金属在化学上是指比重大于5 的元素。而在环境污染上则卞要是指汞、 镉、铬、铅及金属砷等具有生物毒性的醺素，以及具有般毒性的锌，铜、镍、 钻等。重金属主要来自采矿、冶炼、化石燃料的燃烧及电镀上业过程，通过废水向 环境中摊放。蕈金属列人体的危害主要表现在毒性强，而且有生物放大作用和人体 累积作用。一般重金属产生毒性的浓度范围存1 1 0p p m 之间，并且能逐级在较高 级的乍物体内成万倍地富积，并通过食物进入人体而在某些器官中积累起米，造成 慢性中毒。重金属废水f f l 一般含有汞、铬、铅、镉、砷、铍、钢、锌、氟、氰等， 这些污染物排放到环境中去只能改变形态或被转移、稀释、积累，卸不能被降觯， 危害较人。 1 4 2 含铬废水 众所周知，含铬废水多来源于机械加工行、i k 的镀铬、钝化、化学镀铬、刖极化 处理等过程产生的镀件清洗水、废电镀液，主要污染物多为六价铬、i 价铬、铜、 铁等金属离予和硫酸等，其中六价铬是对人体及环境危害最大的重金属污染物之。 r 业废水巾一般含有六价铬浓度在2 0 0m g l 以下，p h 值为4 6 ，电镀漂洗水q j 含 人价铬浓度不超过5 0m g lj ”】。 1 4 3 铬的危害 铬囟二价祁六价之分。 八价铬对皮肤有刺激和过敏作用，经过伤口和擦伤处进入皮肤，会因腐蚀作 ! 而引起铬溃疡( 铬疮) ；刘呼吸系统也有损害，卞要表现是鼻中隔膜穿7 l 、咽喉炎和 肺炎；还会腐蚀内脏，引起肠胃功能降低，出现胃痛，甚至肠胃道痉挛，对盯脏还 l j j 能造成不良影响。此外，铬还是“! 致”物质，有可能诱发癌症。 一般认为，三价铬是l 物所必需的微量冗素，有激活胰岛素的作用，川以增加 对葡萄糖的利用。三价铬毒性不人，在动物体内的肝、肾、脾和血r 扣不易积累，j 酊 在帅巾存最较多，因此对肺有定的伤害。三价铬对抗凝m 活索有抑制作用。寅验 证明i 价铬的毒性仅为六价铬的1 f ”l 。 第一黎靖论 l ，4 4 念铬褒拳鼹控糊及楚理 予铬霹大巍骂境款危害蛙，禽铬瘦零豹撼黢不仅要扶“束端”演理，还瘦践 肤“源头”抓超，采用滴涪， ：产，l ：艺，控制废水的排放鹫。 l 蔗囊。1 瀵洁生产工艺 清 & 生产是搬对产品生产过糨中采崩颁防翩策略来减少污染物的产生，即采用 熊糕、黪艇， 、，污荣兹产生乡熬生产王墓，合理剩鼹资源，减枣潜巧臻豹戳坏。裁 电镀行业而言，清洁生产主要应用在： 槐先采矮薏毒、祗毒毫镀工装； 黔低镀液翱处理液含铬的浓度； 采掰超声液、添加表面灞髓帮清潦除油、除锈； 聚髑逆浚瀵洗城少渣洗镀锌辑鬟水量 1 4 , 4 2 禽铬废水处理 食镪浚承怒褒瓣嘉法缀多，烹装酉分蠢扰学流淀洼、簿子交挟淡、瓷瓣法、蔽 附法、殿渗透法、电渗年斤法、蒸教浓缩法和生物漱。 诧学沉淀法 化学沉淀法慰最早出观也是嫩用最广淡的含锪婕承处溅工艺，通过投加还原刺 透踉六徐镪后谖节褒承p i 蘧黪成鬣羲豫铬沉淀褥与原永分离。主要包括氯化还舔 法和铁飘体法。以投加硫酸亚铁做还原剂为例： 西畛+ 3 f e 2 + 呻西“+ 3 f e 3 + c r ”+ 。3 0 h c r ( o t f ) 3 喜 心“+ 3 0 h _ f e ( o h ) 3 上 离子交接法 ( 1 4 ) 一再) ( i - 6 ) 离予交换法魁在废水谶过变换体时，蒯用离予交换体的离子变换能力将废水t 1 1 的镄蛮予弓交接俸活程纂臻蔓静粥藩予裳豢霞萋强挟；款蕊褥蘩去涂戆方法。殴骥 嗡型( r s 0 3 h ) 离予交换树脂为侈n 交换过程可表示为： 3 r s 毽3 + ( h _ f 霆一s 0 3 “ 3 c r 弘+ 3 i t + 0 - 7 ) 第一蕊绪论 一 魄解法 电解是在电场作用f ，废水中的明阳离子分5 ；【| 向阴刚婀极移动，并羟电极掰寸近 发生氧化还原反应转纯为低毒物赡或是金属的过程。电镀绞水电解时，在阳极发燕 还原反应： c n 十2 0 1 t 一一2 e 甘c n o 一+ h ，o( 1 8 ) 2 c n o + 4 0 h 一6 e 一2 c 职+ n ，+ 2 h ，o ( 1 9 ) 在粥檄发生氧化反成： c r ”+ 3 e o c r t 11 0 吸附法 啜辩法跫利蹭活性旋、腐蹙酸祷嚣、籀笈沸石、麦饭_ 石等啜附稍来啜硝含铬废 水- j 的酸会属离子。 电渗析法、蒸发浓缩法和生物法 就翻渣丽亩，对大瀛壁电镀废水的处理，应蠲的较蛰遮的还疑化学沉淀弦，j 占到全圈治理总鬣的8 5 。化学沉淀法中液阎分离效果是废水熏念描去除率高低的 关键，传统的混凝沉淀液固分离效果差，停留时间长，采用膜分离技术u f 青效地勰 决这一问题。 1 4 。4 3 熬金属滞泥的安焱处置与圃用 化学沉淀法处理重歙属废水后会产生大量的污泥，最然重金属基本上形成r 氯 氧化秘浚淀，毽仍然存在蓉重赣渗瓣鲍艉。热慕对这些夔金震污泥不逡行安全娥 踅会造成对环境的二次污染，尤其是对地下水的污染。对于产生电镀污漏的厂点柬 说，处理电镀废承产生蚋污捉不褥随瘦承媾蟹转疆，更不姆混合蔽生瑟垃圾或其蚀 i 。业固体废弃物中外排，应送集中处理+ 浓缩和脱水后堆放于指定地点或回收。 h 予零金属污泥中禽有夫量靛各类衾属，毒镶裹豹慰麓稔毽。为芗会弹遣剥j l 资源，遗求更高的经济效益，应当采用邋当的方法对重金属污泥进行同用。就含铬 污抛施舂，常用来制作镪鞣裁、中变触嫌、改牲蘩辩，瞧可以篱努处理铡戏煤滚砖 或水泥吲化制戚澹凝土”l 。 1 4 4 。4 膜分寒捩术在重衾震壤承枣的应用 膜技术处理鞲金属废水已经有些成功的经验和范例。s c o t tr e 采用偏帆硫酸 第1 牵绪论 一一 鬣缡还藏焘键节p h 燕经1p 攥徽滤膜过滤工艺袋处理会铬密永，照理磊采零含镶 浓度低于排放标准m 1 ；j a c o bs h o r t 采用硫酸亚铁做重金属离子的共沉淀剂，配以微 滤貘过滤，怼n k 憝、瓿罄舂缀好靛去豫7 2 “。裁裴文采爨调节重念撼疲承p 毛整形 成氢氧化物胶体后朋超滤膜过滤，出水中重金属禽量远低于排放标准2 ”。用电渗 叛膜( e d ) 、反渗透貘( r o ) 或缡滤膜( n f ) 可以姆重垒矮离予禽量浓瘦浓缝1 0 倍并回收，9 0 以上的废水可回用口“j 。 1 5 试验研究鞠的鞍内容 1 5 1 试验营繁和意义 放袋彀痊承秘重金瘸菠拳由于莫对环境薤害较大，掩羧标准对经理瑟氆永r 鸯 簿物质含量都做m 了严格的控制。虽然放射性废水和重金属废水的处理工艺有很多 枣| i ，但大多存在饕楚理鼓采不驽、处理藏零囊、一l j 艺浚程复杂、设玺；专热澎瑷大甾 缺点。因此，开发“种熊弥补这魃工艺缺点的新型工艺是很必需的。膜技术的观 为这一目题提供r 解决办案 2 ”。慕岗混凝域滤膜缀合工凌处理放射牲菝承秘重金域 泼水， “水水质优良，存毒物质含量徽慨，体积小，占地