矿区微量放射性原水的处理

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1、某矿区微量放射性原水的处理矿区水质西北某矿区用水取自山区地表水自流汇集的水库水，水质普查中发现水中放射性物质指标严重超标(见表 1)，水放射性专项调查表明，该水中的放射性核素主要来自地下岩层中放射性矿点，放射性物质随泉水、溪流汇集于水库水之中，点多面广，因此无法从源头解决放射性超标问题，只能在水厂集中处理。表 1 矿区用水水质采样期 铀(g/L) 钍(g/L)总 比放射性(Bq/L)总 比放射性(Bq/L)枯水 9.1 2.7 0.43 0.22平水 9.3 2.4 0.27 0.17丰水 4.7 0.34 0.18 0.14国标1 0.10 1.002 处理方法城市供水中微量放射性元素的处理

2、不同于放射性废水处理，其特点是放射性水平低、水量大、出水水质要求高 2，国内外对其研究极少。已报道的处理方法有混凝法、离子交换法、反渗透法、多孔固体物质吸附法 3等，但没有处理方案和处理水中最低 铀含量的资料，且无工程实例。阳离子交换法的处理效果与水的 pH 值关系密切，在中性条件下很难达到满意的结果 4；阴离子交换树脂虽然可使铀的去除率达 90%以上，但树脂的再生和阻塞问题限制了它的使用 5；反渗透法用于水量大、放射性元素含量低的饮用水处理，无论经济上 还是技术上都不可取，故传统的混凝法可能是降低生活饮用水中放射性核素浓度行之有效的方法 6。3 小试通过对水中放射性物质的 能谱分析发现，该水

3、中总 放射性主要是由天然放射系、铀系、钍系和锕系的放射性核素引起的，人工放射性元素没有检出。主要放射性核素是 238U、234U 和226Ra，其次为 232Th、228Th 以及 235U,故降低铀、钍浓度即可使总 比放射性大大降低。选择市售 10 种水处理剂并配加聚丙烯酰胺助凝剂进行试验，结果表明净水剂硫酸亚铁(2#)、聚合氯化铝(5#)、聚合硫酸铁(7#)对水中微量铀、钍的去除率可达 70%90%，效果稳定良好、泥水易于分离。3.1 正交试验影响混凝沉淀的因素主要有 pH 值、混凝剂种类、药剂投加量、搅拌时间和沉淀时间等，结合混凝沉淀的实际，选择混凝剂种类(A)、净水剂投加量(B)、助凝

4、剂投加量(C)、沉淀时间(D)作为控制试验的4 个因素。试验中始终保持自然 pH 值、净水剂浓度为 5%、助凝剂浓度为 0.2%、试验用水量为 2.5L 进行正交试验。试验结果表明，各因素的主次关系依次为 B、D、A、C。确定助凝剂的投加量为 1mL/L、沉淀时间为 30min。3.2 投加量试验净水剂 2#、5#、7#用量对铀、钍去除效果的影响试验结果见表 2。表 2 净水剂用量对铀、钍去除效果的影响2#净水剂 7#净水剂 5#净水剂 铀 钍 铀 钍 铀 钍 净水剂投加量(mL) 出水含量(g/L)去除率(%)出水含量(g/L)去除率(%)出水含量(g/L)去除率(%)出水含量(g/L)去除

5、率(%)出水含量(g/L)去除率(%)出水含量(g/L)去除率(%)17.7628.54.5241.31.5985.32.3170.15.846.52.2371.127.0435.12.8163.61.3787.41.2983.31.9082.81.7277.735.4350.03.0*959.91.1589.41.1085.71.328.781.4780.942.7874.42.4469.30.7393.311.684.91.7983.51.0986.155.1952.22.6765.30.6194.41.2983.30.4096.31.0786.16 1.9382.23.0560.47 0

6、.0799.41.5879.58 2.1771.8注： 原水中的铀、钍含量分别为 10.85、7.71g/L，试验用水为 2 L。由表 2 可知，净水剂 5#和 7#投加量在 1.04.0mg/L 的处理效果都很好，且整体趋势是随着加药量增加水中铀、钍含量逐渐降低。试验结果还表明，净水剂用量过多效果反而不好,其原因是大量的高分子包裹住水中的铀、钍离子形成具有相同性质的混合基团，从而使铀、钍稳定地分布于水中而难以去除。可见在一个较宽的范围内，用净水剂 2#、5#、7#去除水中微量铀、钍效果显著，根据当地供应条件选择 5#、7#净水剂较理想，投加量为 60120g/m 3，助凝剂投加量为 2g/m

7、3。4 生产试验根据小试确定的方案进行了平水期和枯水期生产试验，总处理水量为 1800m3，流量为 12m3/h，连续运行 144h，5#和 7#净水剂投量为 7090g/m 3、助凝剂投量为 1.52.0g/m 3，运行效果稳定，水质达标(见表 3)，说明本方案可行。混凝沉淀后渣量为 85g/m3，渣中放射性物质含量低，总 比放射性为 2.4102Bq/L，不属于放射性废物，故可直接填充废矿坑而不会造成二次污染。表 3 生产试验部分水质指标水样 pH 值浊度硬度(mg/L)F(mg/L)Fe(mg/L)U(g/L)Th(g/L)总 比放射性(Bq/L)原水 8.02 18 258 0.75

8、0.13 0.78 3.36 0.35出水 7.8 0.5 232 0.66 0.15 0.66 0.85 0.037国标6.58.53 450 1.0 0.3 0.1据试验结果设计了一套 10104m3/d 规模的能适应低温、低浊水并能有效去除放射性元素的处理方案，流程如图 1 所示。该工程已于 2000 年建成投产，供水指标达到生活饮用水卫生标准的要求，经核算增加水处理成本 0.24 元/m 3。5 结语采用混凝沉淀法处理水中微量放射性物质有效可行、经济合理、工艺重复性好，解决了矿区供水放射性超标的问题。某生活小区生活污水治理方案一、原水量及水质 污水流量：300 吨/日 参照典型生活污水

9、：COD：400mg/l BOD：200 mg/l； SS：220 mg/l。二、出水要求达到标准COD：50mg/l BOD：10 mg/l； PH：6.59。三、工艺流程四、工艺说明1、生活污水经小区化粪池初步处理，经由既设的排水沟道系统汇集到污水处理站调节池内,池内进行水量均衡和水质调节。调节池前设机械格栅，拦截较粗大的杂质(防止泵堵塞)。池内设曝气系统，以去除有机物夹带的泥沙。2、调节出水由一级提升泵提升进入初沉池，去除原水所含的比重较大悬浮物。3、初沉池出水依重力进入接触氧化池，通过微生物作用，将大分子有机物降解为小分子有机物，继而为微生物所消耗，达到去除有机物的目的。微生物进行好氧

10、呼吸，氧靠鼓风机鼓风提供氧气。为充分发挥接触氧化池的处理效率，在池内填充悬浮填料，以增加微生物密度。4、接触氧化池出水进入二沉池，水中携带的脱落的生物膜等悬浮物在此沉淀。沉淀污泥与初沉池污泥一并进入化粪池，定期清掏。5、由于生活污水含有大肠菌等对人体有害的菌类，为使出水满足杂用水细菌学指标，二沉池出水需消毒，消毒剂采用次氯酸钠，这样在达到消毒的同时，也能满足出水余氯要求。5、为进一步去除水中的有机物及悬浮物，保证出水水质，二沉池出水经泵提升后进入机械过滤器及活性炭过滤器。过滤器定期反洗，反洗水回流至接触氧化池，使反洗水所含的有机物重新处理，避免直接排放污染环境。至此，出水已达杂用水标准，可以用

11、于绿化、冲厕等杂用。五、主要设备清单序设备规格型号数量备注号 名称1机械格栅格栅间隙10mm1 台2过滤器进水泵Q=15m 3/h;H=20m 水柱SP-53.7-802 台台湾川源一用一备3反洗泵Q=15m 3/h;H=30m 水柱CP(T)-5-15-1001 台台湾川源4曝气头SMB-300 膜式曝气头25个5柱状悬浮50m3填料6机械过滤器110032001 台7活性炭过滤器180032001 台8石英砂3.5t9活性炭2.5t10罗茨鼓风机Q=4.2m3/min;H=5000mm水柱GRB-802 台台湾川源一用一备11污泥泵Q=2t/hCP(T)-50.75-501 台台湾川源12

12、管路管件1 套13电控仪表1 套14消毒设备1 套15合计 六、主要构筑物序号构筑物名称规格数量单价价格备注1 曝气调节池300-400m3 (70100m) 2 混凝土2 平流沉淀池7m2 20m31座混凝土3 接触氧化池25m2 100m31套混凝土4 斜板沉淀池2m2 10 m31座混凝土5 中间水池5m2 15 m3 1台混凝土6 终水池5m2 15 m3 1台混凝土七、工程造价序号 名称 价格 备注1 主要设备 391,670 2 设计费(1)项5% 19,580 3安装调试费(1)项8%31,330 4税金(1+2+3) 3.7%16,370 5 运杂费 免费 6 合计 458,9

13、50 八、土建设计本工程占地面积约 180 m2。为节约用地，混凝土构筑物可建在地下，构筑物上放置过滤、电气控制等设备。为充分发挥关键构筑物（接触氧化池）的处理效率，需在该构筑物上建处理厂房，厂房面积大约 40m2。处理站内应有通风及采暖措施。构筑物及设备布置见附图。构筑物基础采用钢筋混凝土板基础，池壁采用钢筋混凝土整体现浇，材料采用 C25 混凝土，内掺水泥渗量 10%UEA 膨胀剂和抗渗剂，构筑物抗渗标号 P8，抗冻标号 D100。构筑物内抹面为 5 道刚性防水，外喷刷防水涂料，涂料颜色与周围环境协调。九、经济效益分析折旧费 ： 主要设备合计投资 458，950 元(不包括土建费),按20

14、 年折旧期计算,每年折旧费 22，947.5 元；人工费：废水处理站定员 2 人，人员工资 17.1 元/人.日,每年人工费 1.2 万元；电耗 ： 设备运行功率 20KW，电费 0.50 元/KWH 年耗电费200.5243650.8=7 万元；以上三项经常费用合计每年 104,947.5 元，每年处理废水量300365=109,500 吨。吨水处理费用 0.96 元(计折旧费)，吨水处理运行费用 0.75 元。采用接触氧化法，该方法具有如下优点：处理效率高，能耗少；不设污泥回流设备；曝气池容积小于连续式，建设费用和运行费用较低；SVI 值较低，污泥易于沉淀，在一般情况下，不发生污泥膨胀现象；易于维护管理，运行管理得当，处理水质将优于连续式；本工艺的各操作阶段以及各项运行指标都能够通过计算机加以控制，易于实现系统优化运行的自动控制。