2021年4月13日上午,日本政府召開內閣(gé)會議,正式(shì)決定將東京電力公司福(fú)島*核電站內儲存的核廢水排放入海。
有分析(xī)認為,*先,日本(běn)太平洋沿(yán)岸(àn)海域將受到影響,特別是福島(dǎo)縣周邊局部水(shuǐ)域,之後汙水還會汙染我國的東海。
一家來自德國的海洋科學研究機構的計算結果顯示,從排放之日起,57天內放射性物質就將擴散至太平洋大半區域,3年後美國和(hé)加拿大就將遭到核汙染影響。
核廢水處理技術匯總
1、化學沉(chén)澱法
化學沉澱法是將沉澱劑與廢水中微量的放射性(xìng)核素發生(shēng)共沉澱作(zuò)用的方法。廢水(shuǐ)中放射性(xìng)核素的氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽等化合物(wù)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(shì)使廢水中的放射性核素轉移(yí)並濃集到(dào)小體積(jī)的汙泥中去,而使沉積後的(de)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,對數放射性核素具有(yǒu)良好的去除效果,能夠(gòu)處理那(nà)些非放射性(xìng)成分及其濃度以及流化(huà)相當大的廢水,使用的處理設施和技術都有相當成熟的經驗。
目前,鐵鹽、鋁(lǚ)鹽、磷酸鹽、蘇(sū)打等沉澱劑*為常用,為了促進凝結過程,加助凝劑,如粘(zhān)土、活性二氧(yǎng)化矽、高(gāo)分子電解質等。對銫、釕(liǎo)、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鐵氰化鐵、亞鐵氰化銅共沉澱去除。有人用不溶性澱粉黃原(yuán)酸酯處理含金屬放(fàng)射性廢水,處(chù)理效果較好,適(shì)用性(xìng)寬,放射性脫除率>90%, 是一種性能優(yōu)良的離子交換絮凝劑,在處理廢水時因沒有殘餘硫化物(wù)存在,因而更(gèng)適用於對廢水處理。
2、離子交換法
許(xǔ)多放射性核素在水中呈離(lí)子狀態(tài),特別是經過化學沉澱處理後的放射性廢水,由於除去了懸浮的和膠體的放射性核素,剩下的幾乎是呈離子狀態的核素,其中大多數是陽離子。並且(qiě)放射(shè)性核素在水中(zhōng)是微量存在的,因而很適合(hé)離子交換(huàn)處理,並且在沒(méi)有非放射性離(lí)子幹擾的情況下,離子交換能夠長時間有效工(gōng)作。大多數陽離子交換樹脂對放射性鍶有高的去除能力和大的交換容量;酚醛型陽樹脂能有效去除放射性銫(sè),大孔(kǒng)型陽樹脂不僅能去除放射性陽離子,還能通過(guò)吸附去除以膠體形式存在的鋯、铌、鈷和以(yǐ)絡(luò)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射性離子含量較高時,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的,所(suǒ)以(yǐ)一旦(dàn)失效應立即更換。
離子交換(huàn)法采用離子交換(huàn)樹(shù)脂,適(shì)用於含鹽量(liàng)較低的廢液。當含鹽量較高(gāo)時(shí),用離子交換樹脂來處理所(suǒ)花的費用比選擇性工藝要高。這主要是低選(xuǎn)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,利用電滲析的方法可以增加離子交換工藝的(de)利用效(xiào)率。
3、吸附法
吸附法是利用多孔性固態物質吸附去除水中重金屬離子的一種(zhǒng)有效方法。吸附法的關鍵技術是吸附劑的選擇。常用的吸附劑有活性炭、沸石、高嶺土、膨潤土(tǔ)、黏土等。其中沸石價格(gé)低廉(lián),安全(quán)易得,與其(qí)他無機吸附劑相比,沸石(shí)具有較(jiào)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附劑高達10倍,因而是一(yī)種很有競爭力的水(shuǐ)處理藥劑,它在水處理(lǐ)工藝中常用作吸附劑,並兼有離子交換劑和過(guò)濾劑的作(zuò)用。
活性炭有很強(qiáng)吸附能力,去除率高,但活性炭再生效率低,處理水質很難(nán)達到(dào)回用要求,價格貴,應(yīng)用受到限製。近年來,逐漸開發出有吸附能力的多種吸附(fù)劑材料(liào)。有(yǒu)相關研究表明,殼聚糖及其衍生物是重金屬離子的(de)良好(hǎo)吸附劑(jì),殼聚糖樹脂交聯後,可重複使用多次(cì),吸附容量(liàng)沒有(yǒu)明(míng)顯降低(dī)。利用改性的海泡石治理重金屬廢水(shuǐ)對 Co、Ag 有很好的吸附能力,處理後廢水中重金(jīn)屬含量顯著低於汙水綜合(hé)排放標準。
4、蒸發濃(nóng)縮
蒸發(fā)濃縮法具有較(jiào)高的濃縮因(yīn)子和淨化係(xì)數,多用於處理中(zhōng)、高水平放射性廢水。蒸發法的工作原理是:將放射性廢水送入蒸發裝(zhuāng)置,同時導入加熱蒸汽將水蒸發成水蒸氣,而放射性核素則留在水中。蒸發過程中形成的凝結水排放或回用,濃縮液則進一(yī)步進行固化處理。蒸發濃縮法(fǎ)不適合處理含有揮發(fā)性核素和(hé)易起泡沫的廢水;熱能消耗大,運行成本較高;同(tóng)時在設計和運行時還要考慮腐(fǔ)蝕、結(jié)垢、爆炸等潛在威脅。為了(le)提高蒸汽利用率(lǜ),降低運(yùn)行成本,各國在新(xīn)型蒸發器的研(yán)製方麵一直不遺餘力,如(rú)在蒸(zhēng)汽壓縮式蒸發器、薄膜蒸發器、真空蒸發器等新型蒸發器(qì)方麵都有顯著成(chéng)效。
5、膜分離技術
膜技(jì)術是處理放射性(xìng)廢水(shuǐ)的比較高效、經濟、可靠的方法。由(yóu)於膜分離(lí)技術(shù)具有出水水質好、物料(liào)無相(xiàng)變、低能耗等特點,膜技術(shù)受到了積極(jí)的研究。
國外(wài)所采用的膜技術主要(yào)有:微濾、超濾、納濾、水(shuǐ)溶性多聚物-膜過濾、反滲透(RO)、電滲析、膜蒸餾、電化學(xué)離子交換、液膜、鐵氧體吸附過濾膜(mó)分離及陰離子交換紙膜等方法。
6、生物處理法
生物處理法(fǎ)包括植物修(xiū)複法和微生物法。植(zhí)物修複是指利用綠色植物及其根際土著微生物共同作用以清除環境(jìng)中的汙(wū)染物的一種新的(de)原位治理技術。
從現有的(de)研究成(chéng)果看,適用(yòng)的生(shēng)物修複技術類型主(zhǔ)要有人工濕地技(jì)術、根際過濾技術、植物萃取技術、植物固化技(jì)術、植物蒸發技術。試驗結果表明,幾乎水體中所有的鈾都能(néng)富集於植物的根部。
微生物治理低放射性廢水是20世紀60年代開(kāi)始研究的新工(gōng)藝,用這種方法去除放射性廢水(shuǐ)中的鈾國內(nèi)外均(jun1)有一定研究,但目前多(duō)處於試驗研究階段。
隨著生物技術的發展和微(wēi)生物與金屬之間相互作用機製的深入研究(jiū),人們逐漸認識到利用微生物治理放射性廢水汙染是一種極有應用前(qián)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溶液中的(de)鈾等放射性(xìng)核素,效率高,成本低,耗能少,而且沒有二次汙染物,可(kě)以實現放射性廢物的減量化目(mù)標,為核素的再生或地質處置創造有利條件。
7、磁-分(fèn)子法
美國電力研究所(EPRI)開發出Mag-Mole-cule法,用於(yú)減少鍶、銫和(hé)鈷等放射性廢(fèi)物的產生量。該法以一種稱為鐵蛋白的蛋白質為基礎,將其改性後,利用磁性分子選擇性地結合汙染物,再用磁鐵將其從溶液中去除,然後被結合的金屬通過反衝洗磁性濾床得到回收。鐵蛋白(Fer-ritin)是普遍存(cún)在於生物體內的一種保守性較高的(de)多功能多亞基蛋(dàn)白,該蛋白具有耐稀酸(pH<2.0)、耐稀堿(pH= 12.0)、耐較高溫度(70~ 75℃水溫下不變性(xìng))等特殊性。隨著鐵蛋白研(yán)究的深入,在體(tǐ)外利用其(qí)蛋白殼納米空間的新功能研究取(qǔ)得(dé)了很(hěn)大進展。體外研究表明鐵蛋白具(jù)有體外儲存重金(jīn)屬(shǔ)離(lí)子能力。此外,以前的研究都著重於利用其他重金屬(shǔ)離子作為與鐵(tiě)離子競爭的探針來研究鐵蛋白儲存和釋放鐵的機製,而*新的研究表明,可以利用鐵蛋白這種捕獲金屬離子及(jí)抗逆的特性,構(gòu)建鐵(tiě)蛋白反應器並用於野外(wài)連續監測流動水體被重金屬離子汙染的程度。在體外特定的條件下,一些金屬核如FeS核、CdS核、Mn3O4核(hé)、Fe3O4磁性(xìng)鐵核及(jí)放(fàng)射性材料的鈾核,已被成功地組裝到鐵蛋白(bái)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納河*實驗室(shì),已開發出一種將某(mǒu)些低放(fàng)射性(xìng)廢液處理成固化體以便安全處置的(de)新方法。這一新工藝利用低溫(< 90℃)凝固法來穩(wěn)定高堿性、低活(huó)度的放射性廢(fèi)液(yè),即將(jiāng)廢液轉化為惰性固化體。科學家們將*終的固化體稱作“ hydroceramic”(一種素(sù)燒多孔陶瓷)。他們稱,*終的固化體硬(yìng)度非常大(dà),性質穩定持久(jiǔ),能夠將放射性核(hé)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)用於原位去除汙染地下水中汙染(rǎn)組(zǔ)分的(de)方法。PRB一般安裝在地下蓄水層中,垂直於地下水流(liú)方向,當(dāng)汙染的地下水流在自身水力梯度作用(yòng)下通過反應牆時,汙染物與牆體中的反應材料發生物理、化學反應而被去除,從而達到汙染(rǎn)修複的目(mù)的。
這是一種被動式修複技(jì)術,很少需要人工維護、費用很低。Fe0-PRB技術作為PRB技術的一(yī)個重要分支,在許多*和地(dì)下水(shuǐ)汙染處理的眾多方麵得到了研究和發展,在反應(yīng)機製研究(jiū)、PRB的結構和安裝以及新型活性材料的研究(jiū)等方麵都取(qǔ)得了可喜的成果。我國學者已開始研究以零價鐵為代表的活性滲濾牆技術,以用於鈾尾(wěi)礦放射性廢水的修複(治理),目前研究已取得一定效果。