一种工业含铀废水的处理方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]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】】
[0002]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。
[0003]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。CN201310475208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。
[0004]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, LamyM F.，“Ultrasound and environment, sonochemical destruct1n ofchloroaromaticderivatives，，，《Environmental science&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 (I)，(1994)、CN 200810010379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。
[0005]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】
】
[0006][要解决的技术问题]
[0007]本发明的目的是提供一种工业含铀废水的处理方法。
[0008][技术方案]
[0009]本发明是通过下述技术方案实现的。
[0010]一种工业含铀废水的处理方法。
[0011 ] 该处理方法的步骤如下:
[0012]A、调节 pH 值
[0013]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；
[0014]B、超声波处理
[0015]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；
[0016]C、过滤
[0017]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。
[0018]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?20000 μ g U/L，pH 值为 I ?12。
[0019]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%。
[0020]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%。
[0021]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。
[0022]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?180rpmo
[0023]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。
[0024]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?20mino
[0025]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.。
[0026]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。
[0027]下面将更详细地描述本发明。
[0028]本发明涉及一种工业含铀废水的处理方法。
[0029]该处理方法的步骤如下:
[0030]A、调节 pH 值
[0031]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；
[0032]在本发明中，所述的工业含铀废水含有50?20000 μ g U/L，pH值为I?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。
[0033]在本发明中，所述工业含铀废水的铀浓度小于50 μ gU/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20000 μ gU/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?20000 μ gU/L是合适的，优选地是500?2000 μ g U/L。
[0034]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%。
[0035]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%。
[0036]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。
[0037]B、超声波处理
[0038]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；
[0039]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%。
[0040]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。
[0041 ] 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:lo
[0042]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。
[0043]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。
[0044]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。
[0045]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?16min0
[0046]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。
[0047]C、过滤
[0048]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。
[0049]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。
[0050]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。
[0051]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。
[0052][有益效果]
[0053]本发明的有益效果是:
[0054]1、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