二级诱导结晶-超滤处理钴-60废水的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种二级诱导结晶

【技术实现步骤摘要】
二级诱导结晶
‑
超滤处理钴
‑
60废水的系统


[0001]本专利技术属于放射性废水处理
，涉及一种钴
‑
60废水的处理方法，特别是二级诱导结晶
‑
超滤处理钴
‑
60废水的方法。

技术介绍

[0002]60
Co是反应堆一回路及乏燃料后处理过程常见的活化腐蚀产物，其广泛存在于放射性废水中。钴可以通过呼吸道、消化道、皮肤和黏膜等多种途径进入人体，它在人体内富集会引起肝脏、心脏、肠胃的功能紊乱以及失眠、耳聋等症状。放射性同位素
60
Co为高毒组核素，半衰期长达5.27年，衰变过程中产生的γ射线释放出强大的能量(1.17和1.33MeV)，破坏细胞组织甚至破坏DNA，长期受辐射还会引发癌症、白内障等。钴
‑
60废水污染生态环境、威胁人体健康，其处理是一个亟待解决的问题。
[0003]钴
‑
60废水的处理方法主要包括化学沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法、蒸发浓缩法和生物法等。放射性废水的成分复杂，要求吸附剂具有非常高的选择性，针对共存离子较多的废水，吸附法的应用受到很大限制。同理，共存离子也会消耗离子交换树脂的交换容量，导致短时间内出现树脂饱和的问题，而且饱和树脂再生过程中产生大量的废液，容易造成二次污染。蒸发浓缩法对放射性核素的去污因数高，但能耗大、成本高，存在起泡、腐蚀、结垢、爆炸等潜在危险，且不适用于含有挥发性核素的放射性废水的处理。相比于物理化学法，生物法对钴的去除率较低，且高效生物的筛选、培养以及活性污泥的处置较为困难。
[0004]化学沉淀法处理放射性含钴废水工艺简单、操作方便、技术成熟，在工业中得到广泛应用。化学沉淀法的去污因数为10～100，难以满足放射性废水的去污要求，为进一步提高废水的去污效果，将化学沉淀法与超滤联用，能够将去污因数提高至103以上。然而，实际废水中的钴
‑
60浓度较低，往往需要投加大量的沉淀剂来提高钴离子的去污因数，导致出水的pH 值较高，同时反应生成的难溶盐微粒细小、固液分离困难并且会严重堵塞超滤膜。为解决该问题，通常投加絮凝剂使分散的微粒凝聚成粒径较大的聚集体，改善颗粒的沉降效果，提高钴离子的去除率，但絮凝剂的投加不仅会增加污泥的产量，增加后续处理难度和成本，而且也不能显著降低超滤膜的污染。因此，本专利技术提出了一种既能强化固液分离、减缓超滤膜污染，又不会显著增加污泥产量的去除钴
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60的方法。
[0005]二级诱导结晶
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超滤处理钴
‑
60废水，通过向钴
‑
60废水中加入稳定的钴同位素，提高废水中钴的总浓度，减少沉淀剂的投加量，并通过向诱导结晶反应器中投加粒径较大的诱导晶种，使生成的钴难溶盐在诱导晶种的表面结晶析出，形成粒径较大的晶体，显著提高污泥的固液分离性能，减缓超滤膜的污染，从而显著提高了钴
‑
60的去污因数(DF达到106)。该方法解决了化学沉淀法中沉淀剂投加量大、固液分离困难的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种钴
‑
60废水的处理方法和装置，该方法既能改善晶体的
沉降性能，缩短沉淀时间，实现良好的固液分离效果，又能高效去除废水中的钴
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60。
[0007]本专利技术提出的二级诱导结晶
‑
超滤处理钴
‑
60废水的方法和装置，通过以下技术方案实现：
[0008](1)加入诱导晶种：向一级和二级诱导结晶反应器分别加入预制的诱导晶种；
[0009](2)一级预调节：向一级同位素混合罐加入钴
‑
60废水和非放射性CoCl2，混合均匀后进入一级诱导结晶反应器；
[0010](3)一级诱导结晶：一级诱导结晶反应器进水的同时加入NaOH，诱导结晶后静置沉淀，上清液进入二级同位素混合罐；
[0011](4)二级预调节：向二级同位素混合罐先后加入盐酸和非放射性CoCl2，混合均匀后进入二级诱导结晶反应器；
[0012](5)二级诱导结晶：向二级诱导结晶反应器进水的同时加入NaOH，诱导结晶反应后静置沉淀，上清液进入超滤单元；
[0013](6)固液分离：来自二级诱导结晶反应器的上清液，经超滤膜组件过滤后出水。
[0014]步骤(1)所述诱导晶种为碳酸钙与氢氧化钴的混合晶种，碳酸钙与氢氧化钴的摩尔比为 (2～4)∶1，混合晶种的体积分数为2％～5％。
[0015]步骤(2)所述混合时间为2～3min，调节后废水的钴浓度为5.0～5.5mg/L；步骤(4)所述混合时间为2～3min，调节后废水的pH值为8.5～9.0，钴浓度为5.0～5.5mg/L。
[0016]步骤(3)、(5)所述NaOH的投加量分别为100～300mg/L和60～120mg/L，诱导结晶反应的碰撞强度为120～150s
‑1，诱导结晶时间为15～20min，沉淀时间为10～13min。
[0017]步骤(6)所述膜组件为水处理中常用的超滤膜。
[0018]实现上述步骤中处理钴
‑
60废水的装置，进水管和储罐4分别经提升泵2和计量泵3连接至同位素混合罐1上部，同位素混合罐1下部的出水管和储罐8分别经提升泵6和计量泵7 连接至一级诱导结晶反应器5上部，一级诱导结晶反应器5下部的出水管经提升泵10连接至同位素混合罐9上部，储罐12、14分别经计量泵11、13连接至同位素混合罐9上部，同位素混合罐9下部的出水管和储罐18分别经提升泵16和计量泵17连接至二级诱导结晶反应器15上部，二级诱导结晶反应器15下部的出水管经提升泵19连接至超滤单元20下部的进水口，超滤单元20上部的出水管经阀门连接至同位素混合罐1上部。
[0019]所述装置的一级诱导结反应器5、二级诱导结晶反应器15和同位素混合罐1、9均由圆柱体与椎体连接而成，圆柱体的上部和下部均设有液位计，椎体的锥角为120
°
，锥角处设有排泥阀。
[0020]本专利技术的有益效果：使用本专利技术的方法处理模拟钴
‑
60废水，钴的去污因数达到106以上，达到良好的环境效益；沉淀剂投加量小、成本低，具有良好的经济效益；生成晶体的沉降性能好，固液分离效果好，膜污染小；同时，该方法简单、操作方便，在钴
‑
60废水的处理领域具有光明的前景。
附图说明
[0021]附图1为本专利技术的工艺流程图。
[0022]图中：1，9
‑
同位素混合罐；2，6，10，16，19
‑
提升泵；3，7，11，13，17
‑
计量泵；4，8，12，14，18
‑
储罐； 5
‑
一级诱导结晶反应器；15
‑
二级诱导结晶反应器；20
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二级诱导结晶
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超滤处理钴
‑
60废水的方法和装置，其特征是步骤如下：(1)加入诱导晶种：向一级和二级诱导结晶反应器分别加入预制的诱导晶种；(2)一级预调节：向一级同位素混合罐加入钴
‑
60废水和非放射性CoCl2，混合均匀后进入一级诱导结晶反应器；(3)一级诱导结晶：一级诱导结晶反应器进水的同时加入NaOH，诱导结晶后静置沉淀，上清液进入二级同位素混合罐；(4)二级预调节：向二级同位素混合罐先后加入盐酸和非放射性CoCl2，混合均匀后进入二级诱导结晶反应器；(5)二级诱导结晶：向二级诱导结晶反应器进水的同时加入NaOH，诱导结晶反应后静置沉淀，上清液进入超滤单元；(6)固液分离：来自二级诱导结晶反应器的上清液，经超滤膜组件过滤后出水。2.根据权利要求1中步骤(1)所述的方法，其特征是所述晶种为碳酸钙与氢氧化钴的混合晶种，碳酸钙与氢氧化钴的摩尔比为(2～4)∶1，混合晶种的体积分数为2％～5％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤(2)所述混合时间为2～3min，调节后废水的钴浓度为5.0～5.5mg/L；步骤(4)所述混合时间为2～3min，调节后废水的pH值为8.5～9.0，钴浓度为5.0～5.5mg/L。4.根据权利要求1中步骤(3)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张光辉，钟瑶瑶，陈钰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：