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组合微滤工艺处理含铯锶废水以及造粒法的研究

作　者: 高杰
导　师: 顾平
学　校: 天津大学
专　业: 市政工程
关键词: 放射性废水混凝共沉淀吸附微滤铯锶造粒
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

核工业的发展为人类提供了能源,但也伴随着产生大量放射性废水、废气污染的问题。其中放射性废水所含的放射性污染物总量相对比较大,许多国家对此展开研究。为了提高净化效果,本课题采用膜技术与传统工艺相结合的方法处理含放射性元素铯和锶的废水。选用吸附-微滤工艺处理含铯废水,混凝共沉淀-微滤工艺处理含锶废水。本文主要进行了三个阶段的研究。第一阶段进行了以亚铁氰化钾锌为吸附剂连续式运行方式的吸附-微滤工艺,验证去除含铯废水的效果。共进行了两次试验,试验结果显示采用吸附-微滤工艺连续运行方式处理含铯废水十分有效,进水铯浓度为100μg/L左右,铯的去除率均高于97%,两次试验的去污因数分别为53.43、86.41,浓缩倍数分别达到1869、2385。出水浊度小于0.10 NTU,钙、镁基本不被截留,铁基本上全部被截留,吸附剂洗涤彻底时,锌浓度较低,出水水质可达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）。第二阶段进行了序批式运行方式的混凝共沉淀-微滤工艺对含锶废水处理的中试试验研究,共进行了两次试验。化学沉淀剂采用Na₂CO₃,投加量为1000 mg/L。为提高除锶效果和减缓膜污染,分别在沉淀器和膜分离器中投加FeCl₃ （20 mg/L及10 mg/L）。系统处理规模为500 L/h,设计总处理水量为100 m3。中试试验运行结果良好,进水锶浓度分别为5.1 mg/L和3.9 mg/L左右,出水锶浓度为51.8μg/L和59.5μg/L,平均去污因数DF为158和72。在试验运行期间,锶元素未发生返溶现象。出水水质较好,膜反应器出水浊度小于0.1 NTU,平均出水浊度分别为0.06 NTU和0.07 NTU。Ca2+平均去除率为95.8%和93.8%,Mg2+的平均去除率分别为56.6%和61.8%。第三阶段为造粒法的研究。中试试验中污泥浓缩过程困难,结块的污泥易堵塞排泥管道,针对此问题进行了造粒研究,以使沉淀易于排出。研究方法为烧杯试验,试验原水采用自来水,沉淀剂采用核工业的发展为人类提供了能源,但也伴随着产生大量放射性废水、废气污染的问题。其中放射性废水所含的放射性污染物总量相对比较大,许多国家对此展开研究。为了提高净化效果,本课题采用膜技术与传统工艺相结合的方法处理含放射性元素铯和锶的废水。选用吸附-微滤工艺处理含铯废水,混凝共沉淀-微滤工艺处理含锶废水。本文主要进行了三个阶段的研究。第一阶段进行了以亚铁氰化钾锌为吸附剂连续式运行方式的吸附-微滤工艺,验证去除含铯废水的效果。共进行了两次试验,试验结果显示采用吸附-微滤工艺连续运行方式处理含铯废水十分有效,进水铯浓度为100μg/L左右,铯的去除率均高于97%,两次试验的去污因数分别为53.43、86.41,浓缩倍数分别达到1869、2385。出水浊度小于0.10 NTU,钙、镁基本不被截留,铁基本上全部被截留,吸附剂洗涤彻底时,锌浓度较低,出水水质可达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）。第二阶段进行了序批式运行方式的混凝共沉淀-微滤工艺对含锶废水处理的中试试验研究,共进行了两次试验。化学沉淀剂采用Na₂CO₃,投加量为1000 mg/L。为提高除锶效果和减缓膜污染,分别在沉淀器和膜分离器中投加FeCl₃ （20 mg/L及10 mg/L）。系统处理规模为500 L/h,设计总处理水量为100 m3。中试试验运行结果良好,进水锶浓度分别为5.1 mg/L和3.9 mg/L左右,出水锶浓度为51.8μg/L和59.5μg/L,平均去污因数DF为158和72。在试验运行期间,锶元素未发生返溶现象。出水水质较好,膜反应器出水浊度小于0.1 NTU,平均出水浊度分别为0.06 NTU和0.07 NTU。Ca2+平均去除率为95.8%和93.8%,Mg2+的平均去除率分别为56.6%和61.8%。第三阶段为造粒法的研究。中试试验中污泥浓缩过程困难,结块的污泥易堵塞排泥管道,针对此问题进行了造粒研究,以使沉淀易于排出。研究方法为烧杯试验,试验原水采用自来水,沉淀剂采用Na₂CO₃,投加量为1 g/L,与中试试验相同。为形成颗粒状的CaCO₃沉淀,采用CaCO₃作为晶种,并根据多次试验结果将试验条件定为搅拌时间30 min,静置时间10 min,转速120 rpm,CaCO₃投加量为2 g/L。试验结果表明,随搅拌次数增加,CaCO₃颗粒粒径不断增大,分布更加集中。造粒软化法可以降低出水浊度及剩余硬度,有效缓减膜污染。,投加量为1 g/L,与中试试验相同。为形成颗粒状的CaCO₃沉淀,采用CaCO₃作为晶种,并根据多次试验结果将试验条件定为搅拌时间30 min,静置时间10 min,转速120 rpm,CaCO₃投加量为2 g/L。试验结果表明,随搅拌次数增加,CaCO₃颗粒粒径不断增大,分布更加集中。造粒软化法可以降低出水浊度及剩余硬度,有效缓减膜污染。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-16
  1.1 前言  9
  1.2 放射性废水处理方法概况  9-12
    1.2.1 化学沉淀法  9-10
    1.2.2 离子交换法  10
    1.2.3 蒸发法  10
    1.2.4 微滤  10-11
    1.2.5 纳滤和超滤  11
    1.2.6 反渗透  11-12
    1.2.7 小结  12
  1.3 组合微滤工艺处理含锶铯废水  12-13
  1.4 课题研究背景及主要内容  13-16
    1.4.1 课题背景  13-14
    1.4.2 课题内容  14-16
第二章连续运行吸附-微滤工艺处理含铯废水小试试验  16-31
  2.1 试验背景  16
  2.2 试验装置及主要参数  16-18
    2.2.1 试验装置运行方法  16
    2.2.2 试验装置与材料  16-18
  2.3 吸附剂的制备  18-20
    2.3.1 亚铁氰化钾锌的制备  18-19
    2.3.2 分子式的确定  19-20
    2.3.3 吸附剂的投加量与投加方式  20
  2.4 试验工艺参数及测定方法  20-22
    2.4.1 试验的主要运行参数  20-21
    2.4.2 试验的主要测定方法  21-22
  2.5 试验结果  22-30
    2.5.1 处理前后浊度变化  22-23
    2.5.2 处理前后pH值变化  23-25
    2.5.3 相关金属元素及阴离子去除效果  25-26
    2.5.4 固体悬浮物的变化  26-27
    2.5.5 铯的去除效果  27-28
    2.5.6 膜比通量的变化  28-29
    2.5.7 处理水量及浓缩倍数  29-30
  2.6 小结  30-31
第三章混凝共沉淀-微滤工艺处理含锶废水中试试验  31-46
  3.1 试验背景  31
  3.2 试验装置及主要参数  31-34
    3.2.1 试验装置运行方法  31-32
    3.2.2 试验主要装置  32-34
  3.3 试验工艺参数及测定方法  34-36
    3.3.1 试验的主要运行参数  34
    3.3.2 原水水质  34-35
    3.3.3 测定项目与方法  35-36
  3.4 试验结果  36-44
    3.4.1 处理前后浊度变化  36-37
    3.4.2 处理前后pH值变化  37-38
    3.4.3 相关金属元素去除效果  38-39
    3.4.4 悬浮固体浓度的变化  39-40
    3.4.5 锶的去除效果  40-41
    3.4.6 膜比通量的变化  41-42
    3.4.7 污泥浓缩  42-44
  3.5 小结  44-46
第四章造粒研究  46-58
  4.1 试验背景  46
  4.2 造粒法概况  46-48
    4.2.1 国内外研究情况  46-47
    4.2.2 造粒机理  47-48
  4.3 试验设计  48-49
    4.3.1 试验装置及试剂  48
    4.3.2 试验方法及测定项目  48-49
  4.4 试验研究及结果  49-56
    4.4.1 最佳试验条件的确定  49-50
    4.4.2 造粒试验运行结果  50-55
      4.4.2.1 浊度与硬度去除效果  50-51
      4.4.2.2 颗粒粒径分析  51-54
      4.4.2.3 锶元素去除效果  54-55
    4.4.3 水力停留时间改进  55-56
      4.4.3.1 增加处理水量  55-56
      4.4.3.2 减少处理时间  56
  4.5 小结  56-58
第五章结论  58-60
参考文献  60-65
发表论文和科研情况说明  65-66
致谢  66

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