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    某矿区微量放射性原水的处理

    来宝网2007年11月8日 10:33 点击:1433

    摘要:

    中图分类号:TU991.2 
      文献标识码:C
      文章编号:1000-4602(2002)05-0072-02

    1  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?#29616;?#36229;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(μg/L) 钍(μg/L) 总α比放射性(Bq/L) 总β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 <1.00

    2  处理方法

      城市供水中微量放射性元素的处理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?#34892;?#30340;方法[6]

    3  小试

      通过对水中放射性物质的γ能谱分析发现,该水中总α放射性主要是?#21830;?#28982;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,?#24335;?#20302;铀、钍浓度即可使总α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?#20998;?#20957;剂进行试验,结果表明净水剂硫酸亚铁(2#)、聚?#19979;?#21270;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?#37117;?#37327;、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?#37117;?#37327;(B)、助凝剂?#37117;?#37327;(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?#26469;?#20026;B、D、A、C。确定助凝剂的?#37117;?#37327;为1mL/L、沉淀时间为30min。
    3.2 ?#37117;?#37327;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
    净水剂?#37117;?#37327;(mL) 2#净水剂 7#净水剂 5#净水剂
    出水含量(μg/L) 去除率(%) 出水含量(μg/L) 去除率(%) 出水含量(μg/L) 去除率(%) 出水含量(μg/L) 去除率(%) 出水含量(μg/L) 去除率(%) 出水含量(μg/L) 去除率(%)
    1 7.76 28.5 4.52 41.3 1.59 85.3 2.31 70.1 5.8 46.5 2.23 71.1
    2 7.04 35.1 2.81 63.6 1.37 87.4 1.29 83.3 1.90 82.8 1.72 77.7
    3 5.43 50.0 3.0*9 59.9 1.15 89.4 1.10 85.7 1.32 8.78 1.47 80.9
    4 2.78 74.4 2.44 69.3 0.73 93.3 11.6 84.9 1.79 83.5 1.09 86.1
    5 5.19 52.2 2.67 65.3 0.61 94.4 1.29 83.3 0.40 96.3 1.07 86.1
    6                 1.93 82.2 3.05 60.4
    7         0.07 99.4 1.58 79.5         
    8             2.17 71.8        
    注: 原水中的铀、钍含量分别为10.85、7.71μg/L,试验用水为2 L。

      由表2可知,净水剂5#和7#?#37117;?#37327;在1.0~4.0mg/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?#26377;?#25104;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?#23721;?#21435;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,?#37117;?#37327;为60~120g/m3,助凝剂?#37117;?#37327;为2g/m3

    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70~90g/m3、助凝剂投量为1.5~2.0g/m3,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α比放射性为2.4×102Bq/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?#27849;?/TD> 硬度(mg/L) F(mg/L) Fe(mg/L) U(μg/L) Th(μg/L) 总α比放射性(Bq/L)
    原水 8.02 18 258 0.75 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 6.5~8.5 <3 <450 <1.0 <0.3     <0.1

      据试验结果设计了一套10×104m3/d规模的能适应低温、低浊水并能?#34892;?#21435;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/m3

    5 结语

      采用混凝沉淀法处理水中微量放射性物质?#34892;?#21487;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。

    参考文献:

      [1]GB 5749—85,生活饮用水卫生标准[S].
      [2]王新杰.环境保护与综?#29616;?#29702;[M].北京:科学技术文献出版社,1987.
      [3]克拉克JW.给水与污?#31350;?#21046;[M].王业俊译.北京:中国建筑出版社,1979. 
      [4]劳勒DF.现代水处理技术[M].李一虎译.北京:环境科学出版社,1989.
      [5]肖羽堂.强压微污原水净化效果的生产性应用研究[J].环境科学,1998,19(3):28-30.
      [6]肖锦.微污染原水强压混凝净化研究[J].给水排水,1999,25(12):14-17.


      电  话:(0931)8912574 8913975(H)
      收稿日期:2001-09-27

    (来源: 来宝网 )


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