【专家解说】：中低放废液的处理处置技术
一．研究的目的与意义
当今世界
,
核科学技术发展已进入新阶段
,
同位素和核技术的应用更加广
泛深入
,
核能发电已成为解决当前世界能源危机的重要途径之一
,
很多国家已
将其列为重点发展的能源。
核能的开发和利用给人类带来巨大的经济效益和社会
效益的同时，也产生了大量的放射性废物
,
给人类的生存环境带来了较大的威
胁。因此
,
如何安全有效地处置放射性废物
,
使其最大限度地与生物圈隔离
,
已成为核工业、
核科学面临的日益迫切的重要课题
,
是影响核能持续健康发展的
关键因素。
对放射性废物的处置
,
人们认为最合理的措施是首先将放射性废物进
行固化处理
,
然后将得到的放射性废物固化体进行最终的地质处置。
已经发展起
来的放射性废物固化处理方法有很多
,
主要有水泥固化、沥青固化和塑料固化，
玻璃固化以及人造岩石固化。
水泥固化具有固化体性能稳定、
工艺操作简单、
成
本低廉等优势
,
被广泛用于蒸残液、泥浆、废树脂等中、低放废物的处理。近年
来
,
在水泥化学、
新水泥系列、
混合材、
外加剂及混凝土用纤维等方面的研究取
得了许多进展
,
这些成果可直接或间接地指导放射性废物水泥固化的研究和应
用。
二．国内外研究进展
后处理厂主要产生高放废液、
中放废液、
低放废液和有机废液，
必须对这些废液进行净化处
理，达到排放标准后，再向环境排放。①放射性废液应分类收集和监测，根据其特性选用最
佳处理工艺。
②放射性废液在送往处理系统的主要干管上应设置体积累积测量仪表，
实时统
计废液量，
及早发现废液输送异常。
③设备清洗时采用合理的去污工艺和去污剂，
尽量减少
去污废液的产生量，
并尽量使二次废液的成分简单，
以便后续处理。
④较低放射性水平的废
液应采用蒸发、
离子交换、超滤等技术进行处理，
将放射性物质浓缩在较小体积里，减小需
进一步处理的废液体积。
⑤采用放射性物质包容性高、
增容少的废液固化技术，
减少需处置
的固体废物体积。⑥对于污有机溶剂，应进行回收复用，
对不能复用的污溶剂，应优先采用
焚烧或湿法氧化等减容大的技术进行处理。
各类放射性废液的比活度、
含盐量差别很大，
处理方法也不一样。
核工业放
射性工艺废液一般需要多级净化处理，
低、
中放废液常用的处理方法有絮凝沉淀、
蒸发、离子交换（或吸附）和膜技术（如电渗析、反渗透、超滤膜）。高放废液
比活度高，一般只经过蒸发浓缩后贮存在双壁不锈钢贮槽中。
1.
沉淀法
去污机理：
离子态核素通过加入另一种离子或化合物使之转变成不溶性或难
溶性化合物沉淀来达到分离。
有沉淀、
共沉淀或吸附作用。
离子浓度的乘积大于
浓度积，
生成沉淀。
加入载体，
发生共沉淀。
被吸附在别的沉淀物或晶体的表面，
形成吸附共沉淀。
溶液中絮凝剂水解和缩聚反应生成线性结构聚合物，
与胶粒或
微小悬浮物吸附桥联，
或者因胶体粒子的双电层受压缩和电中和而凝聚。
影响因
素：加入试剂的种类、浓度、用量、加入的速度和方式、搅拌情况，废水的离子
浓度、温度和
pH
值等。去污因子＜
10
沉淀法评价：
絮凝沉淀工艺较多用于处理组分复杂的低、
中水平放射性废水，
其方法简便，成本低廉。在去除放射性物质的同时，还去除悬浮物、胶体、常量
盐，
有机物和微生物等，
一般与其他方法联用时作为预处理方法。
缺点是放射性
去除效率较低，一般为
50
％～
70
％。产生的污泥量较多，需要进一步处理。
2.
蒸发浓缩法
工作原理：
加热把废液中大量水份汽化，
将放射性物质浓缩、
减少废液的体
积。
除少量易挥发性核素一起进入蒸汽和少量放射性核素被雾沫夹带出去外，
绝
大部分放射性核素被保留在蒸发浓缩物中，贮存等待进一步固化处理
。
蒸发器类型：釜式蒸发器、自然循环蒸发器（中央循环管式和外加热循环）、强
制循环蒸发器、刮膜蒸发器等。
蒸发器的问题：结垢、腐蚀和发泡。
蒸发法评价：
较多用于高、
中放废液，
可处理含盐量高达
200
～
300g/L
的各
种废液。处理能力大
(0.5
～
6t/h )
，净化效率高
(103
～
106)
，减容倍数大（几
十倍至几百倍）。
蒸发法不适合处理含有易起泡物质（如某些有机物）和易挥发核素（如
Ru
，
I
）
的废水；蒸发耗能大，系统复杂、运行和维修要求高，处理费用较高。
3.
离子交换法
工作原理：
借助离子交换剂上的可交换离子
（活性基因）
和溶液中的离子进
行交换，
选择性地去除溶液中以离子态存在的放射性核素，
使废液得到净化。
离
子交换剂是不溶解的固体物质。
当离子交换剂与某种电解质溶液接触时，
这些离
子可按化学计算的当量值交换相同电荷的其它离子。
离子交换是可逆反应，
其反
应通式可表达为：
R-H
＋
M
＋
＝
R-M
＋
H
＋
阳树脂＋阳离子＝饱和树脂＋交换离子
或
R-OH
＋
N
－
＝
R-N
＋
OH
－
阴树脂＋阴离子＝饱和树脂＋交换离子
人工合成离子交换树脂：
交换正离子的酸性阳离子树脂和交换负离子的碱性
阴离子树脂。
天然离子交换和吸附剂：
有天然无机材料如天然沸石、
粘土
（膨润土或高岭
土）、蒙脱石、蛭石、硅藻土、海泡石等；天然有机吸附剂如活性炭、木屑和磺
化煤等；
人工无机材料：合成沸石、硅酸、炉渣、金属的水合氢氧化物和氧化物、多
价金属难溶盐基吸附剂和一些金属粉末等。
树脂的再生：酸碱或盐型。压水堆核电站一次性使用。
废树脂：可焚烧或固化，再生液多用蒸发处理。
废液条件：
悬浮固体物浓度小于
4mg/L
，
含盐量小于
1g/L
，
核素必须以离子
态存在，液体温度不能太高，不含油类和油脂物质。
优点：工艺成熟，去污因子较高
10
～
100
，适于连续运行和自动化操作。
4.
电渗析
工作原理：
在直流电场作用下，
利用离子交换膜的选择透过性，
让阳离子透
过阳膜，
阴离子透过阴膜，
使溶液中的离子发生定向迁移，
达到净化和浓缩液体
的目的。多作为离子交换前料液脱盐的预处理。问题：浓差极化
5.
反渗透
工作原理：在浓侧施加压力（
P
＞
π
，
1.5
～
10MPa
），让浓溶液中的溶剂通
过半透膜进入稀溶液中，使浓溶液更浓，起到浓缩作用。去污因子：
10
～
100
。
适于处理含盐量较低的废液如洗衣废水和洗澡水，
含硼废水等，
浓缩液体占料液
的
10%
左右。半透膜：醋酸纤维素膜，空心纤维膜
6.
超滤
工作原理：借助于压力和选择透过性薄膜，使分子量小的物质（如水、溶剂
和电解质）
通过，
分离出大分子
（分子量大于
500
）
悬浮颗粒和胶体，
达到浓缩、
分离的作用。
工艺：聚丙烯腈管式膜等，工作压力
0.1
～
1.4MPa
，浓缩倍数可达
104
。去污因
子：
10
～
100
。优点：能耗低、操作简单
7.
膜分离
借助膜的选择渗透作用，
在外界能量或化学位差的推动下对混合物中溶质和
溶剂进行分离、分级、提纯和富集。与其他传统的分离方法相比，膜分离具有过
程简单、无相变、分离系数较大、节能高效、可在常温下连续操作等特点，是近
年来发展较快的化工分离技术。
8.
过滤
对于含有污染物浓度更高，颗粒尺寸更大（小于
10
μ
m
）的废液，首先选用
的技术是沉降（澄清）和过滤。用于冲洗、冷却或去污产生的放射性废水一般都
含有污染颗粒物，常见的有砂、粘土、胶体和溶解的物质，应当在废水进一步处
理（或排放）前把这些颗粒物除去。
有机废液的处理：
特点：易燃、易挥发、易辐射分解、热分解、生物降解。废萃取剂
TBP/
煤
油、废机油、润滑油、测量低能
β
-
射线
3H
和
14C
的有机闪烁液。
