2021年4月13日上(shàng)午,日本政府召開內閣會議,正式決定將東京(jīng)電力(lì)公司福島*核電站內儲存的核(hé)廢水排放入海。
有分析認為,*先(xiān),日本太平洋沿岸海域將受到影響,特別是福島縣周邊局部水域,之後汙水還(hái)會汙染我國的東海。
一家來自德(dé)國的海洋科學研究機構的(de)計算結果顯(xiǎn)示,從排放之日起,57天內(nèi)放射性物質就將擴散至太平(píng)洋大半區域,3年(nián)後美國和加拿大就將遭到核汙染影響。
核廢(fèi)水處理技(jì)術匯總(zǒng)
1、化學沉澱法(fǎ)
化學沉澱法是(shì)將沉澱劑與廢水中微量的放射性核素(sù)發生共沉澱作用的方法。廢水中放射性核(hé)素的(de)氫(qīng)氧化(huà)物、碳酸鹽、磷酸鹽等化合物大都是不溶性(xìng)的,因而能在處理中被除去。化學處理的目的是使廢水中的放射性核素轉移(yí)並(bìng)濃(nóng)集到小體積的汙泥中去(qù),而使沉積後的廢水剩餘很少的放射性,從而能夠達到排放標準。
此法優點是費用低廉,對數(shù)放射性核素具有良好的去除效果(guǒ),能夠(gòu)處理那(nà)些非放射性成分及其濃度以及流化相當大的廢水,使用的處(chù)理設施和技術都有相當成熟的經驗。
目前,鐵鹽、鋁鹽、磷酸鹽、蘇打等沉澱(diàn)劑*為常用,為了促進凝結過程,加助凝劑,如粘土(tǔ)、活性二氧化(huà)矽、高分子(zǐ)電解質等。對銫、釕、碘等集中難以去除的放射性核素要用特殊的化學沉澱(diàn)劑(jì)例如銫可用亞鐵氰化鐵、亞鐵(tiě)氰化銅共沉澱去除。有人(rén)用不(bú)溶性澱粉黃原酸酯處理含金屬放射性廢水,處理效果較好,適用性寬,放射性脫除率>90%, 是(shì)一種(zhǒng)性(xìng)能優良的(de)離子(zǐ)交換絮凝劑,在處理廢水時因沒有殘餘硫化物存在,因而更適(shì)用於對廢水處(chù)理。
2、離子交換法
許(xǔ)多(duō)放射性核素在水中呈離子狀態,特別是經過化學沉(chén)澱處理後的放射性(xìng)廢水,由於除去了懸浮的和膠體的放射性核素,剩(shèng)下的幾乎是呈離子狀態的核素,其中大多數是陽離子。並且放(fàng)射性核(hé)素在水中是微量存在的,因而很適合離子交換處理,並且在沒有非放射性離子幹擾的情況下,離子交換能夠長時間(jiān)有效工作。大多數陽離子交換樹脂對放射性鍶有高的去除能力(lì)和大的交換容量;酚醛型陽樹脂能有效去除放射(shè)性銫,大(dà)孔型陽樹脂不僅能去除放射性陽離子,還能(néng)通過吸附去除以膠體形式存在(zài)的鋯、铌(ní)、鈷和以絡合物形式存在的釕(liǎo)等。但是,該法存在一個較致命的(de)弱(ruò)點,當廢液中放射性核素或(huò)非放射性離子含量較高時,樹脂床很快會穿透(tòu)而失效,而通常處理放射性廢(fèi)水的樹(shù)脂是不進行再生處理(lǐ)的,所以一旦失效應立即更換。
離子交換法采用離子交換(huàn)樹脂,適用於含鹽量較低的廢液。當含鹽量較高時(shí),用離子交換樹脂(zhī)來處理所花的費用比選擇性工藝要高。這主要是低選擇性的樹脂對放射性核素有很大的關聯。在放射性廢水淨化中,利(lì)用電滲析的(de)方法可以增加離(lí)子交換工(gōng)藝的利用效率。
3、吸附法
吸附法是利用多孔性固態物質(zhì)吸附去除(chú)水中重金屬離子的一種有效方法。吸附(fù)法的關鍵技術是吸附劑的選擇。常用的吸附(fù)劑有(yǒu)活性(xìng)炭、沸(fèi)石、高嶺(lǐng)土、膨潤土、黏土等。其中沸石價格低廉,安全易得,與其他無機吸(xī)附劑相比,沸(fèi)石(shí)具有較大的吸附能力和較好的淨化效果。沸(fèi)石的淨化能力比其他無機吸(xī)附劑高達10倍,因而是一種很有競爭力的水處理藥劑(jì),它在水(shuǐ)處理工藝中常用(yòng)作吸附劑,並兼有離子交換劑和過(guò)濾劑的作用。
活性炭有很(hěn)強吸附能(néng)力,去除率高,但活性炭再生效率低,處理水質很難達到回用要(yào)求,價格(gé)貴,應用(yòng)受到限製。近年來,逐漸開(kāi)發出有吸附能力的(de)多種吸附劑材(cái)料。有相關研(yán)究表明,殼聚糖及其(qí)衍生物是重金屬離子的良好吸(xī)附劑(jì),殼聚糖樹脂交聯後,可重複使用多次,吸附容量沒有明顯降(jiàng)低。利用改性的(de)海泡石(shí)治理重金屬(shǔ)廢水對 Co、Ag 有很好的吸附能力,處理後廢水中重(chóng)金屬含量顯著低於汙水綜合(hé)排放標(biāo)準。
4、蒸發濃縮
蒸發濃縮法具有較高的濃(nóng)縮因子和淨(jìng)化係數,多用於處(chù)理中、高水平放(fàng)射性廢水。蒸發法的工作原理是:將放射性廢水送入(rù)蒸(zhēng)發裝置,同時導入加熱蒸汽將水蒸發成水(shuǐ)蒸氣,而放射性核素則留在水中。蒸發(fā)過程中(zhōng)形成的凝結水(shuǐ)排(pái)放或回用,濃縮(suō)液則進一步(bù)進行固化處理(lǐ)。蒸(zhēng)發濃縮法不適合處理含有揮發性核素和易起泡沫的廢水;熱能消耗(hào)大,運(yùn)行成本較高;同時在設計和運(yùn)行時還要考慮腐蝕、結垢、爆炸等潛在威脅。為了提高(gāo)蒸(zhēng)汽利用率,降(jiàng)低運行成本,各國在新型(xíng)蒸發器(qì)的研製方麵一(yī)直不遺餘力,如在蒸汽壓(yā)縮式蒸發(fā)器、薄(báo)膜蒸發器(qì)、真空蒸發器等新型蒸發器方(fāng)麵都(dōu)有顯著成效。
5、膜(mó)分離技術
膜技術是處(chù)理放射性(xìng)廢(fèi)水的比較高效、經濟(jì)、可靠的方法。由於膜分離技術具有出水水質好、物料無相變、低能(néng)耗等特點,膜技術受到了積極的研究。
國外所采用的(de)膜技術主要有:微濾、超(chāo)濾、納濾、水溶性多聚物-膜(mó)過濾、反滲透(RO)、電滲析、膜蒸餾、電化學離子交換(huàn)、液膜、鐵氧體吸附過濾膜分(fèn)離及陰離子(zǐ)交(jiāo)換紙膜等方法。
6、生(shēng)物處理法
生物處理(lǐ)法包括植物修複法和微(wēi)生物(wù)法。植(zhí)物修複是指(zhǐ)利用綠色植物及其根際土著微生物共同作用以清除環境中的(de)汙染物的(de)一種新的原位治理(lǐ)技術。
從現有的研究成果看,適(shì)用(yòng)的生物修複技術類型主要有人工濕地(dì)技術、根際過濾技術、植物萃取技術、植物固化技術、植物(wù)蒸發(fā)技術。試驗結果表明,幾乎水(shuǐ)體中所有的鈾都能富(fù)集於植物的根部。
微(wēi)生物治理低放射性(xìng)廢水是(shì)20世紀60年代開始研究的新工藝,用這種方法去除放(fàng)射性廢水中的鈾國內外均有一(yī)定研究,但目前多處於試驗研(yán)究階段。
隨著生物技術的發展和微生物與(yǔ)金(jīn)屬之(zhī)間相互作(zuò)用機製的深入(rù)研究,人們逐漸認識到利(lì)用微生物治理放射(shè)性(xìng)廢水汙染是一種(zhǒng)極有應用前景的方法。用微生物菌體作為生物處理劑,吸附富集回收存在於水(shuǐ)溶液中的鈾等放射性核素,效(xiào)率(lǜ)高,成本低,耗能少(shǎo),而且沒有二次汙染物,可以實現放射性廢物(wù)的減量化(huà)目標,為(wéi)核素的再生或地質處置創造有利條件(jiàn)。
7、磁-分子法
美國電力研究所(EPRI)開發出Mag-Mole-cule法,用於減少鍶、銫和鈷等放射性廢物的產生量。該法以一種稱(chēng)為鐵蛋白的蛋白質為(wéi)基礎,將其改性後(hòu),利用磁性分子選擇性地(dì)結合汙染(rǎn)物,再(zài)用磁鐵將其從溶液中去除,然(rán)後被結合的金屬通過反衝洗磁性濾(lǜ)床得到回收。鐵蛋(dàn)白(Fer-ritin)是普遍存在於生物(wù)體內的一種保守性(xìng)較高(gāo)的多功能(néng)多亞基蛋白,該蛋白具有耐稀酸(suān)(pH<2.0)、耐稀堿(pH= 12.0)、耐較高溫度(70~ 75℃水溫下不變性)等特殊性。隨著鐵蛋白研究的深入,在體外利用其蛋白殼納米空間的新功能研(yán)究取得了很大進展。體外研究表明鐵蛋白具有體外儲存重金屬離子能力。此外,以前的研究都著重於利用其他重金屬離子作(zuò)為與鐵離子競爭的探針來研究(jiū)鐵蛋白儲存和(hé)釋放鐵的機製(zhì),而*新的研究(jiū)表明,可以利用鐵蛋白這種捕獲(huò)金屬離子及抗逆的(de)特性,構建鐵蛋白反應器並(bìng)用於(yú)野外連續監測流動水體被重金屬離子汙染的(de)程(chéng)度。在體外特(tè)定的條件下(xià),一些金屬核如(rú)FeS核、CdS核、Mn3O4核、Fe3O4磁性鐵核及放射性(xìng)材料的鈾核,已被成功地組裝到鐵蛋白蛋白殼的納米空間內。
8、惰性固化法
美國賓夕法(fǎ)尼亞州立大學和薩凡納河(hé)*實驗室,已開發出一種將某些低放射性廢液處(chù)理成固化體(tǐ)以便安全處置的新方法。這一新工(gōng)藝利用低溫(< 90℃)凝固法來穩定高堿性、低活度的放射(shè)性廢液,即將廢液轉化(huà)為惰性固化體(tǐ)。科學家們將*終的固化體稱作“ hydroceramic”(一種素燒多孔(kǒng)陶瓷)。他們稱,*終的固化體硬度非常大,性(xìng)質穩定持久,能夠(gòu)將放射性核素固(gù)定在其沸石(shí)結構中,這種製(zhì)備過(guò)程類(lèi)似於自然界中岩石的形(xíng)成過程。
9、零價鐵滲濾反應牆技術(shù)
滲濾反應牆(permeable reactive barrier,PRB)是目前在歐美(měi)等發(fā)達*新興起來的用於原位去(qù)除汙染地下水中汙染組分的方法。PRB一般安裝在地下蓄水層中(zhōng),垂直(zhí)於地(dì)下水流方(fāng)向,當汙染的地(dì)下水流在自身水力梯度作用下通過反應牆(qiáng)時,汙染物與牆體中的反(fǎn)應材料發生物理、化學反應而被去除,從(cóng)而達到汙染修(xiū)複的(de)目的。
這是一種被動式修複(fù)技術(shù),很少需要人工維護、費用很低。Fe0-PRB技(jì)術作為PRB技術的一(yī)個重要分支,在許(xǔ)多*和地下水汙染處理的眾多方麵得到了研究和發(fā)展,在反應機製研究、PRB的結構和安裝以及新型活性材料的研究等方麵都取得了可喜的成果。我國學者已開始研究以零價鐵為(wéi)代表的活性滲濾牆技術,以用於鈾尾礦放射性廢水的修複(fù)(治理),目前研究已(yǐ)取得一定效果。