[发明专利]二级诱导结晶-超滤处理钴-60废水的系统

说明书

本发明公开了一种二级诱导结晶‑超滤处理钴‑60废水的方法和装置。向一级和二级诱导结晶反应器中投加诱导晶种。向一级同位素混合罐的模拟钴‑60废水中加入稳定的氯化钴，混合后进入一级诱导结晶反应器，向一级诱导结晶反应器投加NaOH，结晶反应、沉淀后，将上清液排入二级同位素混合罐，经盐酸调节pH值后投加氯化钴，混合后作为二级诱导结晶进水，向二级诱导结晶反应器中投加NaOH，结晶反应、沉淀后，将上清液排入超滤单元，经超滤膜组件过滤后排出。本发明通过投加诱导晶种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。

技术领域

本发明属于放射性废水处理技术领域，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。

背景技术

⁶⁰Co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⁶⁰Co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。

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。

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，本发明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-60的方法。

二级诱导结晶-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。

发明内容

本发明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-60。

本发明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：

(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；