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)電力公司福島*核(hé)電站內儲(chǔ)存的核廢水排(pái)放(fàng)入海。
有分析認為(wéi),*先,日本太平洋沿岸海域將受到影響,特別是福島縣周邊局(jú)部水域,之後汙水還會汙(wū)染我國的東海。
一家來自德(dé)國的海洋科學研究(jiū)機(jī)構的(de)計算結(jié)果(guǒ)顯示,從排放之日起,57天內放射性物質就將擴散至太平洋大半(bàn)區域,3年後美國和加拿(ná)大就將(jiāng)遭到(dào)核汙染影響。
核(hé)廢水處理技術匯(huì)總(zǒng)
1、化學沉澱法
化學沉澱法是將沉澱劑與廢水中微量的放射性核素發(fā)生共沉澱作用的方(fāng)法。廢水中放射性核素的氫氧(yǎng)化物、碳酸鹽(yán)、磷酸鹽等化合物大都是不溶性的,因而能在處理中被除(chú)去。化學處理的目的是使廢水中的放射性核素轉(zhuǎn)移並濃集到小體積的汙泥中去,而使沉積後的廢水剩餘(yú)很少的放射性,從而(ér)能夠(gòu)達到排放(fàng)標準。
此法優(yōu)點是費用低廉(lián),對數放射性核素具有良好的去(qù)除效(xiào)果,能夠處理那些非放射性成分及其濃度以及流化相當大的廢水,使用的處理設施和技術都有相當成熟(shú)的經驗。
目前,鐵鹽、鋁鹽(yán)、磷酸鹽、蘇打等沉澱劑*為常用,為了促(cù)進凝結過(guò)程,加助凝劑,如粘土、活性二(èr)氧化(huà)矽、高分子(zǐ)電(diàn)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劑例如銫可用亞(yà)鐵氰化鐵(tiě)、亞鐵氰化銅共沉澱去除。有人用不溶(róng)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(chú)率>90%, 是一種性能優良(liáng)的離子交換絮凝劑,在處理(lǐ)廢水(shuǐ)時因沒有殘餘硫化物存在,因(yīn)而更適用於對廢水處理。
2、離子交(jiāo)換法
許(xǔ)多放(fàng)射性核素在水中呈離子狀態,特別是經過化學(xué)沉澱處理後的放射性廢水,由於除去了懸(xuán)浮的和膠體的放射性核素,剩下的幾乎是呈離子狀(zhuàng)態的核素,其中大多數(shù)是陽離子。並且放射(shè)性核素(sù)在水(shuǐ)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(gàn)擾的情況下,離子交換能夠長時間有效工作。大(dà)多數陽離子交換樹脂對放射(shè)性鍶有高的去除(chú)能力和大的交(jiāo)換容量;酚醛型陽樹脂能有效去(qù)除放射性銫,大孔型陽樹脂不僅能去除放射(shè)性陽離子,還能通過吸附去除以膠體形(xíng)式存在的鋯、铌、鈷和(hé)以絡合物形式存在的釕等。但是,該法存在一個較致命的弱點,當廢液中放射性核素或非放(fàng)射(shè)性離子含量較高時,樹脂床很快會穿透而失效,而通常處理放射性廢水的樹脂是不進行再生處理(lǐ)的,所以一旦失效應(yīng)立即更換。
離子交換法采用離子交換樹脂,適用於含鹽(yán)量較低的廢液。當含(hán)鹽量較高時,用離子交換樹(shù)脂來處理所花的費用比選擇性工藝要(yào)高(gāo)。這(zhè)主要是低選擇性的樹脂對放(fàng)射性核(hé)素有很大的(de)關(guān)聯。在放射性廢(fèi)水淨化中,利用電滲析的方法可以(yǐ)增加離(lí)子交換工藝的利(lì)用效率。
3、吸附(fù)法
吸附法是利用多孔性固態物質吸附去除水中(zhōng)重金屬離子的一種有效(xiào)方法。吸附法的關鍵(jiàn)技術是吸附(fù)劑的選擇。常用的吸附劑有活性炭、沸石、高嶺土(tǔ)、膨潤土、黏土等。其中沸石價格低(dī)廉,安全易(yì)得,與其他無機吸附劑相比,沸石具有較大的吸附(fù)能力和較好的淨化效果。沸石的(de)淨化能力比其他無機吸(xī)附劑高達(dá)10倍,因而是一種很有競爭力的水處理藥劑,它在(zài)水處理工藝(yì)中(zhōng)常(cháng)用作吸附劑,並兼有離子交換劑和過濾劑的作用。
活性炭有很(hěn)強吸附能力,去除率高,但活性炭再生(shēng)效率低,處理水質很(hěn)難達到回用要求,價格貴,應用受到限製(zhì)。近年來,逐漸開發出有吸附能力的多(duō)種(zhǒng)吸附劑材料。有相關研究表明,殼聚糖及其衍生物是重金屬離子的良好吸附劑,殼聚糖(táng)樹脂(zhī)交聯後,可重複使用多次,吸附(fù)容量沒有明顯降低。利用改性(xìng)的海泡石治理重金屬廢水對 Co、Ag 有很好的吸附能力,處理後廢水中重金屬含量顯著低於汙水綜(zōng)合排放(fàng)標準。
4、蒸發濃縮
蒸發濃縮法具有(yǒu)較高的濃縮因子和淨化係數,多用於處理中、高水平放(fàng)射性廢水。蒸發法的工作原理是:將放射(shè)性廢水送入蒸(zhēng)發(fā)裝置,同時導入加熱蒸汽將水蒸(zhēng)發成水蒸氣,而放射(shè)性核素則留在水中。蒸(zhēng)發過程中形成的凝結水排放或回用(yòng),濃(nóng)縮(suō)液則(zé)進一步進行固(gù)化處理。蒸發濃縮(suō)法不適合處理含有揮發(fā)性核素(sù)和易起泡沫的(de)廢水;熱能消耗(hào)大,運行(háng)成本較高;同時在設計和運行時還要考慮腐蝕、結垢、爆(bào)炸等潛在威脅。為(wéi)了提高蒸汽利用率,降低(dī)運行成本,各國在(zài)新型蒸發器的研製方麵一直不遺餘力,如在蒸(zhēng)汽壓縮式蒸發器、薄膜蒸發器、真空蒸發器等新型蒸(zhēng)發器方(fāng)麵都有顯著成效。
5、膜分離技術
膜技術是處理放射性廢水的比較高效、經濟、可靠的方法(fǎ)。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(jì)術(shù)受到了積極的研究。
國外所(suǒ)采用的膜技術主要有:微濾、超濾、納濾、水溶性多聚物-膜過濾、反滲透(RO)、電滲析、膜蒸餾、電化學離子交換、液膜、鐵氧體吸附(fù)過(guò)濾膜(mó)分(fèn)離及陰離子交換紙膜等方法。
6、生物處理法
生物處理法包括植物修複法和微生物法(fǎ)。植物修複是指利用綠色植物及其根際土著微生物共同作(zuò)用以清除環境中的(de)汙染(rǎn)物的一種新的(de)原位治理技術。
從現有(yǒu)的研究成果看(kàn),適用(yòng)的(de)生物修複技(jì)術類型主要有人工濕地技術、根際過濾技術、植物(wù)萃取(qǔ)技術、植物固化技術、植物蒸發技術。試驗結果表明(míng),幾乎水體中所有的鈾都能富集於植物的根(gēn)部。
微生物治理低放(fàng)射(shè)性(xìng)廢(fèi)水是20世紀60年代開始(shǐ)研究的新工藝,用這種方法去除放射性廢水中的鈾國內外均有一定研究,但目(mù)前多處於試(shì)驗(yàn)研究階段。
隨(suí)著生(shēng)物技術的發(fā)展和微生物與金屬之間相互(hù)作用機製的深入研究,人(rén)們逐漸認識到利用微(wēi)生物治理放射性廢水汙染是一種極有應(yīng)用前景的方法。用微生物菌體作(zuò)為生物處理劑,吸附富集(jí)回收存在於(yú)水溶液中的鈾等放(fàng)射性核(hé)素,效率高,成本低(dī),耗能(néng)少,而(ér)且沒有二次汙染物,可以實現放射性廢物的減量(liàng)化目標,為核素的(de)再生或(huò)地(dì)質(zhì)處(chù)置創造有利條件。
7、磁-分子法
美國電(diàn)力研究所(EPRI)開發出Mag-Mole-cule法,用於減少鍶、銫和鈷(gǔ)等放射性廢物的產生量。該法(fǎ)以一種稱(chēng)為鐵蛋(dàn)白的蛋白質為(wéi)基礎,將其改性後,利(lì)用磁性分子選擇性地結合汙染物,再用磁鐵將其從溶(róng)液中(zhōng)去除,然後被結合的金(jīn)屬(shǔ)通過反衝洗磁性(xìng)濾床(chuáng)得到回收。鐵蛋白(Fer-ritin)是普遍存在於生(shēng)物體內的一種保守性較高的多功能多亞基蛋白,該蛋白具有耐稀酸(pH<2.0)、耐(nài)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(bái)研究的深入,在(zài)體(tǐ)外利用其蛋白殼納(nà)米空間的新功(gōng)能研究取(qǔ)得了很大進(jìn)展。體外研究表明鐵蛋(dàn)白具有體外儲存重金屬離子能力。此外,以(yǐ)前的研究都著重於利用其他重金(jīn)屬離子作為與(yǔ)鐵離子競爭的(de)探針來研(yán)究(jiū)鐵蛋白儲存和釋放鐵(tiě)的機製,而*新的研究表明,可以利用鐵蛋白這種捕獲(huò)金屬離子及抗逆的特性,構建(jiàn)鐵蛋白反(fǎn)應(yīng)器並用於野外連續監測流動水體被重(chóng)金屬離子汙(wū)染的程度。在體外特定的條件下,一些金屬核如FeS核、CdS核、Mn3O4核、Fe3O4磁性(xìng)鐵核及放射性材料(liào)的(de)鈾核,已被成功(gōng)地組(zǔ)裝到(dào)鐵蛋白蛋白殼的納米空間內。
8、惰性固化法
美國賓夕法尼亞州立大學和薩凡(fán)納河*實驗室,已(yǐ)開發出一種將某些低放射性廢液處理成固化體以便安全處置的新方法。這一新工藝利(lì)用低溫(< 90℃)凝固法來穩定高堿性、低(dī)活度的放射性廢液,即將廢液(yè)轉(zhuǎn)化為惰性(xìng)固化體。科學家們將(jiāng)*終的固化體稱作“ hydroceramic”(一種素燒多孔陶瓷)。他(tā)們稱,*終的(de)固化體硬度非常大,性質穩定持久,能夠將放射性核素固定在其沸石結構中,這種製備過程類似於自然界中岩石的形成過程。
9、零價鐵滲濾反應牆技術
滲濾反應牆(permeable reactive barrier,PRB)是目前在歐美等發達*新興起來的(de)用於原位去除汙(wū)染地下水(shuǐ)中汙染組分的方法(fǎ)。PRB一般安裝在地下蓄水層中,垂直於地(dì)下水(shuǐ)流方向,當汙染的地(dì)下水流在(zài)自身(shēn)水力梯度作(zuò)用下通過反應牆時,汙染物與(yǔ)牆體中的反應(yīng)材料發生物理、化學反應而被去除,從而達到(dào)汙染修複的目的。
這是一種(zhǒng)被動(dòng)式修(xiū)複技術,很少需要人工維護、費用很低(dī)。Fe0-PRB技術作為PRB技術的一個重要分支,在(zài)許多*和(hé)地下(xià)水汙染處理的眾多方麵得到了研究和發展,在(zài)反應機製研究、PRB的結構和安(ān)裝以及(jí)新型活性材料的研究等方麵都取得了可喜的成果。我國學(xué)者已開始研究以零價鐵(tiě)為代表的(de)活性滲濾牆技術,以用於鈾尾礦放射性廢水的修複(治理),目前研究已取得一定效果。