一种实现含铀含氟废水最小化的方法技术

本发明专利技术涉及放射性三废处理技术领域，具体公开了一种实现含铀含氟废水最小化的方法，包括以下步骤：步骤一：超滤；步骤二：纳滤；步骤三：高压反渗透；步骤四：二级反渗透。本发明专利技术方法采用膜处理技术，可以将含铀含氟废水中的铀和氟离子分离并浓缩，实现了铀的深度回收以及对废水的净化与综合利用。

A Method for Minimizing Uranium-containing and Fluorine-containing Wastewater

【技术实现步骤摘要】
一种实现含铀含氟废水最小化的方法
本专利技术属于放射性三废处理
，具体涉及一种实现含铀含氟废水最小化的方法。
技术介绍
在核燃料循环前段——铀转化、铀浓缩、元件制造的生产过程中，产生大量的含铀含氟废水，处理该废水主要有两个目的：一是进一步回收铀，二是保证废水达标排放。传统处理含铀含氟废水工艺采用消石灰沉淀技术：向铀含量小于2mg/L，氟含量小于15g/L的废水中加入消石灰反复沉淀去除氟离子，同时载带去除微量的铀离子以降低排放废水中的铀含量，使排放废水中铀含量小于50μg/L，氟离子浓度小于10mg/L达到排放标准；沉淀产生的石灰乳渣作为放射性固体废物倒入防渗防漏地坑内暂存。为保证铀含量达标，降低源项废水中的铀含量，前处理工序中需增加离子交换柱的数量，这种方式不仅增加再生剂、水洗液的耗量，而且产生更多的外排废水，同时又增加了消石灰沉淀设备的处理负荷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种实现含铀含氟废水最小化的方法，减少二次废物的产生，深度回收铀。本专利技术的技术方案如下：一种实现含铀含氟废水最小化的方法，所述的含铀含氟废水中铀浓度小于100mg/L，氟离子浓度小于10g/L，包括以下步骤：步骤一：超滤超滤装置采用热致相分离工艺PVDF中空纤维膜，膜孔径为0.1μm；含铀含氟废水经超滤装置去除0.01～0.1μm的胶体、悬浮物，控制超滤进水压力小于5.0bar，进出口压力差小于1.5bar，超滤产水进入纳滤装置，超滤浓水返回作为原水重复过滤；步骤二：纳滤纳滤装置采用反渗透卷式膜组件，操作压力小于40bar，纳滤膜孔径为1nm；超滤产水经纳滤装置拦截铀，纳滤产水进入高压反渗透装置，纳滤浓水侧富集铀形成含铀浓水待回收；步骤三：高压反渗透高压反渗透装置选用压力式DT反渗透膜，操作压力为160bar，膜孔径小于0.1nm；纳滤产水进入高压反渗透装置，经高压反渗透拦截氟离子，高压反渗透产水去二级反渗透装置；高压反渗透浓水侧富集氟离子形成含氟浓水，待后续经沉淀或干燥形成固体废物后进一步处理；步骤四：二级反渗透二级反渗透装置采用卷状膜，操作压力为40bar，膜孔径小于0.1nm；进一步于二级反渗透浓水侧拦截氟离子，二级反渗透产水作为系统淡水，满足排放要求，可直接排放，亦可作为工业用水循环利用。还包括步骤四中，将二级反渗透浓水由管道输送返回储罐，与纳滤产水一并由泵再次输送至高压反渗透装置。步骤二中，所述的纳滤装置基于筛分效应拦截分子量为200～2000道尔顿的大分子，对铀的拦截率大于95％。通过步骤三和步骤四，拦截直径大于0.1nm以上的溶质分子或无机盐离子，使得在废水中直径为0.266nm的氟离子有效被拦截，拦截率大于95％。步骤一中，控制超滤出水率为80～90％。步骤二中，控制纳滤出水率为50～90％。步骤三中，控制高压反渗透出水率为50～90％。步骤四中，控制二级反渗透出水率为50～90％。本专利技术的显著效果在于：(1)本专利技术方法能够提高铀的回收率，减少含氟浓水经沉淀干燥后形成的固体废物中残留铀对环境的影响。(2)本专利技术方法应用于核燃料领域的废水处理中，能够降低铀回收难度，并减轻去氟处理负荷，提高经济性。(3)通过本专利技术方法处理产生的淡水可循环利用，节约了资源，同时降低了外排废水量。(4)本专利技术方法为提高拦截效率，采用两级反渗透，一级采用高压反渗透，以得到更高的回收率，二级反渗透用于保证氟离子排放达标的要求。(5)本专利技术方法采用膜处理技术，可以将含铀含氟废水中的铀和氟离子分离并浓缩，实现了铀的深度回收以及对废水的净化与综合利用。附图说明图1为本专利技术含铀含氟废水处理方法流程图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示的一种实现含铀含氟废水最小化的方法，所述的含铀含氟废水中铀浓度小于100mg/L，氟离子浓度小于10g/L，包括以下步骤：步骤一：超滤超滤装置采用热致相分离工艺PVDF中空纤维膜，膜孔径为0.1μm；含铀含氟废水经超滤装置去除0.01～0.1μm的胶体、悬浮物，以保护后续膜组件，控制超滤进水压力小于5.0bar，进出口压力差小于1.5bar，出水率为80～90％，超滤产水进入纳滤装置，超滤浓水返回作为原水重复过滤；步骤二：纳滤纳滤装置采用反渗透卷式膜组件，操作压力小于40bar，纳滤膜孔径为1nm，基于筛分效应拦截分子量为200～2000道尔顿的大分子，对铀的拦截率大于95％；超滤产水经纳滤装置拦截铀，控制纳滤出水率为50～90％，纳滤产水进入高压反渗透装置，纳滤浓水侧富集铀形成含铀浓水待回收；步骤三：高压反渗透高压反渗透装置选用压力式DT反渗透膜，操作压力为160bar，膜孔径小于0.1nm；控制高压反渗透出水率为50～90％，纳滤产水和二级反渗透浓水一同进入高压反渗透装置，经高压反渗透拦截氟离子，高压反渗透产水去二级反渗透装置；高压反渗透浓水侧富集氟离子形成含氟浓水，待后续经沉淀或干燥形成固体废物后进一步处理；步骤四：二级反渗透二级反渗透装置采用卷状膜，操作压力为40bar，膜孔径小于0.1nm；控制二级反渗透出水率为50～90％，进一步于二级反渗透浓水侧拦截氟离子，并将其由管道输送返回储罐，与纳滤产水一并由泵再次输送至高压反渗透装置；二级反渗透产水作为系统淡水，满足排放要求，可直接排放，亦可作为工业用水循环利用。通过步骤三和步骤四，可拦截直径大于0.1nm以上的溶质分子或无机盐离子，使得在废水中直径为0.266nm的氟离子可有效被拦截，拦截率大于95％。实施例1一种实现含铀含氟废水最小化的方法，所述的含铀含氟废水中铀含量为61mg/L，氟离子浓度为4.4g/L，包括以下步骤：步骤一：超滤含铀含氟废水进入超滤装置，入口流量为3.0m3/h，入口压力维持在0.56～0.60bar之间，出口压力维持在0.18～0.30bar之间，并控制90％的出水率，以去除胶体、悬浮物；步骤二：纳滤超滤产水进入纳滤装置，入口流量为2.7m3/h，入口压力为1.3MPa，控制纳滤出水率为68％；纳滤浓水侧富集铀形成含铀浓水待回收，其中纳滤浓水流量为0.86m3/h，铀浓度为147mg/L，氟离子浓度为6g/L；纳滤产水流量为1.84m3/h，铀浓度为1.02mg/L，氟离子浓度为4.2g/L，纳滤对铀的拦截率为98.3％；步骤三：高压反渗透纳滤产水和二级反渗透浓水一同进入高压反渗透装置，入口流量为2.08m3/h，入口压力为6.0MPa，控制高压反渗透出水率为74％；高压反渗透浓水侧富集氟离子和残余的铀，形成含氟浓水待进一步处理，其中高压反渗透浓水流量为0.54m3/h，氟离子浓度为13.2g/L，铀浓度为2.58mg/L；高压反渗透产水流量为1.54m3/h，氟离子浓度为280mg/L，铀浓度为0.35mg/L，高压反渗透对氟离子的拦截率为97.9％；步骤四：二级反渗透高压反渗透产水进入二级反渗透装置，入口流量为1.54m3/h，入口压力为0.8MPa，控制二级反渗透出水率为84％；进一步于二级反渗透浓水侧拦截氟离子，并将其由管道输送返回储罐，与纳滤产水一并由泵再次输送至高压反渗透装置；二级反渗透产水作为系统淡水，流量为1.29m3/h，铀浓度为8.8μg/L，氟离子浓度为8mg本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现含铀含氟废水最小化的方法，其特征在于：所述的含铀含氟废水中铀浓度小于100mg/L，氟离子浓度小于10g/L，包括以下步骤：步骤一：超滤超滤装置采用热致相分离工艺PVDF中空纤维膜，膜孔径为0.1μm；含铀含氟废水经超滤装置去除0.01～0.1μm的胶体、悬浮物，控制超滤进水压力小于5.0bar，进出口压力差小于1.5bar，超滤产水进入纳滤装置，超滤浓水返回作为原水重复过滤；步骤二：纳滤纳滤装置采用反渗透卷式膜组件，操作压力小于40bar，纳滤膜孔径为1nm；超滤产水经纳滤装置拦截铀，纳滤产水进入高压反渗透装置，纳滤浓水侧富集铀形成含铀浓水待回收；步骤三：高压反渗透高压反渗透装置选用压力式DT反渗透膜，操作压力为160bar，膜孔径小于0.1nm；纳滤产水进入高压反渗透装置，经高压反渗透拦截氟离子，高压反渗透产水去二级反渗透装置；高压反渗透浓水侧富集氟离子形成含氟浓水，待后续经沉淀或干燥形成固体废物后进一步处理；步骤四：二级反渗透二级反渗透装置采用卷状膜，操作压力为40bar，膜孔径小于0.1nm；进一步于二级反渗透浓水侧拦截氟离子，二级反渗透产水作为系统淡水，满足排放要求，可直接排放，亦可作为工业用水循环利用。...

【技术特征摘要】
1.一种实现含铀含氟废水最小化的方法，其特征在于：所述的含铀含氟废水中铀浓度小于100mg/L，氟离子浓度小于10g/L，包括以下步骤：步骤一：超滤超滤装置采用热致相分离工艺PVDF中空纤维膜，膜孔径为0.1μm；含铀含氟废水经超滤装置去除0.01～0.1μm的胶体、悬浮物，控制超滤进水压力小于5.0bar，进出口压力差小于1.5bar，超滤产水进入纳滤装置，超滤浓水返回作为原水重复过滤；步骤二：纳滤纳滤装置采用反渗透卷式膜组件，操作压力小于40bar，纳滤膜孔径为1nm；超滤产水经纳滤装置拦截铀，纳滤产水进入高压反渗透装置，纳滤浓水侧富集铀形成含铀浓水待回收；步骤三：高压反渗透高压反渗透装置选用压力式DT反渗透膜，操作压力为160bar，膜孔径小于0.1nm；纳滤产水进入高压反渗透装置，经高压反渗透拦截氟离子，高压反渗透产水去二级反渗透装置；高压反渗透浓水侧富集氟离子形成含氟浓水，待后续经沉淀或干燥形成固体废物后进一步处理；步骤四：二级反渗透二级反渗透装置采用卷状膜，操作压力为40bar，膜孔径小于0.1nm；进一步于二级反渗透浓水侧拦截氟离子，二级反渗透产水作为系统淡水，满足排放要求，可直接排放...

【专利技术属性】
技术研发人员：马海桃，吴秀花，赵风林，兰鹏，郝雷生，郭伟，
申请(专利权)人：中核新能核工业工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山西,14