放射性废水处理

1、放射性废水中的放射性物质应尽可能作出安全的处理并转移到安全 的地方，使它对人和其他生物的危害减轻到最低限度。放射性废水按所含的放射性浓度可分为两类， 一类为高水平放射 性废液，一类为低水平放射性废水。 前者主要是核燃料后处理第一循 环产生的废液，而后者则产生于核燃料前处理 (包括铀矿开采、 水冶、 精炼、核燃料制造等过程中产生的含铀、镭等的废水)、核燃料后处 理的其他工序，以及原子能发电站，应用放射性同位素的研究机构、 医院、工厂等排出的废水。国际原子能机构 ()建议按放射性浓度水平将放射性废水分为五 类，其处理方法以及处理装置屏蔽要求见下。放射性核素用任何水处理方法都不能改变其固有的放射性衰

2、变特性，其处理一般按两个基本原则：将放射性废水排入水域(如海洋、湖泊、河流、地下水 )，通过稀释和扩散达到无害水平。这一原 则主要适用于极低水平的放射性废水的处理。 将放射性废水及其浓 缩产物与人类的生活环境长期隔离，任其自然衰变。这一原则对高、 中、低水平放射性废水都适用。浓缩处理 有化学沉淀、离子交换、蒸发、生物化学、膜分离、 电化学等方法，常用的方法是前三种。放射性废水的处理效果，通常 用去污系数 ()和浓缩系数 ()表示。前者的定义是废水原有的放射性浓 度 C0 与其处理后剩余放射性浓度 C 之比，即 0 ；后者的定义是废水的原有体积与其处理后浓缩产物的体积之比，即原水浓缩。蒸发法、离

3、子交换法和化学沉淀法的代表性去污系数的数量级分别为104 106、10 103 和 10。化学沉淀法 使沉淀剂与废水中微量的放射性核素发生共沉淀 作用的方法。最通用的沉淀剂有铁盐、铝盐、磷酸盐、 高锰酸盐、 石灰、苏打等。对铯、钌、 碘等几种难以去除的放射性核素要用特 殊的化学沉淀剂。例如，放射性铯可用亚铁氰化铁、亚铁氰化铜或亚 铁氰化镍共沉淀去除；也可用粘土混悬吸附一一絮凝沉淀法去除。放 射性钌可用硫化亚铁、 仲高碘酸铅共沉淀法等去除。 放射性碘可用磺 化钠和硝酸银反应形成碘化银沉淀的方法去除； 也可用活性炭吸附法 去除。沉淀污泥需进行脱水和固化处理。最有效的脱水方法是冻结 - 融化-真空或

4、压力过滤。离子交换法 放射性核素在水中主要以离子形态存在，其中大 多数为阳离子，只有少数核素如碘、磷、碲、钼、锝、氟等通常呈阴 离子形式。因此用离子交换法处理放射性废水往往能获得高的去除效 率。采用的离子交换剂主要有离子交换树脂和无机离子交换剂。 大多 数阳离子交换树脂对放射性锶有高的去除能力和大的交换容量； 酚醛 型阳树脂能有效地除去放射性铯， 大孔型阳树脂不仅能去除放射性阳 离子，还能通过吸附去除以胶体形式存在的锆、铌、钴和以络合物形 式存在的钌等。无机离子交换剂具有耐高温、耐辐射的优点，并且对铯、锶等长 寿命裂变产物有高度的选择性。 常用的无机离子交换剂有蛭石、 沸石（特别是斜发沸石）、

5、凝灰岩、锰矿石、某些经加热处理的铁矿石、 铝矿石以及合成沸石、铝硅酸盐凝胶、磷酸锆等。离子交换剂以单床（一般为阳离子交换剂床），双床（阳树脂床T阴树脂床串联）和混合床邙日、阴树脂混装的床）的形式工作。蒸发法 用蒸发法处理含有难挥发性放射性核素的废水可以获 得很高而稳定的去污系数和浓缩系数。此法需要耗用大量蒸发热能。 所以主要用于处理一些高、 中水平放射性废液。 用的蒸发器有标准型、 水平管型、强制循环型、升膜型、降膜型、盘管型等。蒸发过程中产 生的雾末随同蒸汽进入冷凝液 ,使其中的放射性增强 ,因此需设置雾末 分离装置，如旋风分离器、玻璃纤维填充塔、线网分离器、筛板塔、 泡罩塔等。此外还要考虑

6、起沫、腐蚀、结垢、爆炸等潜在危险和辐射 防护问题。用上述方法处理后的放射性废水， 排入水体的可通过稀释， 排入 地下的可通过土壤对放射性核素的吸附和地下水的稀释等作用， 达到 安全水平。浓缩产物固化处理 化学沉淀污泥、离子交换树脂再生废液、 失效的废离子交换剂、 吸附剂和蒸发浓缩残液等放射性浓缩产物， 要 作固化处理。对固化体要求是：放射性核素的浸出率小，耐久和耐撞 击，在辐射以及温度、湿度等变化的情况下不变质。主要有水泥和沥 青两种固化法。水泥固化法的优点是工艺和设备简单，费用低 ,其固 化体耐压、耐热，比重为1.22.2，可以投入海洋。缺点是固化体 的体积比原物大， 放射性浸出率较高。 沥

7、青固化法的优点是其固化体放射性浸出率比水泥固化体小 23个数量级，而且固化后的体积比原来的小；缺点是工艺和设备复杂，固化体容易起火和爆炸，在大剂 量辐射下会变质等。此外还在研究塑料固化法。高水平放射性废液处理 高水平放射性废液大都贮存于地下池 中。最初是用碳钢池外加钢筋混凝土池贮存碱性废液， 后来用不锈钢 池外加钢筋混凝土池贮存酸性废液。 贮存池中设有冷却盘管或冷凝装 置以导出废液释出的衰变热，另外还装有液温、液位、渗漏等监测装 置以及废液循环、通气净化装置等。对高水平放射性废液的固化处理是采用流化床煅烧法、 喷雾煅烧 法、罐内煅烧法和转窑煅烧法，将废液转变成氧化物固体；或者采用 玻璃固化法，

8、 将废液烧制成磷酸盐坡璃、 硼硅酸盐玻璃、硅酸盐玻璃、 霞石正长岩玻璃、玄武岩玻璃等。玻璃固化法的优点是固化体密实 , 在水、酸性和碱性水溶液中的浸出率小，为 10-7克/（厘米2 日） 数量级 ;固化体传热率大 ,固化体的灰尘发生量小。 但是设备复杂 ,并且 需要使用耐高温（9001200 C）和耐腐蚀的材料；此外，一些放射性 核素的挥发问题尚未解决。放射性废物的最后处置 长寿命的放射性核素的半衰期长达几 十年甚至上万年， 因此必须使它们与人类生活环境隔离。 这种贮藏或 处置为长期的、 永久性的。放射性废物的最终处置分为陆地处置和海 洋处置两类。陆地处置方法有：在人造贮藏库内贮藏；在废矿坑如岩盐矿坑内贮藏； 在土中埋藏和压注入深的地层中等。 海洋处置的一种 方法是将低水平放射性废液排入海中，依靠扩散和稀释达到无害化； 另一种方法是将放射性固体废物封入容器投入深200010000米的海域。但是上述处置方法都不能完全防止对环境的污染。 为此，还研究 用火箭将极