探讨核电站放射性化学废水的处理工艺

探讨核电站放射性化学废水的处理工艺

宋丞弘宇张军张佩莹李海科陈灯范柄辰

福建福清核电有限公司  福建 福清  350318

摘要：核电站作为一种重要的清洁能源发电设施，其运行过程中产生的放射性化学废水是一个重要的环境保护问题。放射性化学废水含有高浓度的放射性物质和化学污染物，如果未经处理直接排放到环境中，会对生态系统和人体健康造成潜在风险。因此，核电站需要采用合适的处理工艺，将放射性化学废水中的有害物质去除或降低到安全排放标准以下，以确保环境安全和人体健康。

关键词：核电站；放射性；化学废水；处理工艺

引言

随着核电站的建设和运营，放射性化学废水成为一个严重的环境问题。放射性物质对人类健康和环境造成潜在的危害，因此对核电站放射性化学废水进行有效处理是至关重要的。本文旨在研究核电站放射性化学废水的处理工艺，以实现对放射性物质的有效去除和废水的安全排放。

一、放射性沉淀

放射性沉淀是通过添加化学药剂将废水中的放射性物质转化为沉淀物，从而实现分离和去除的目的。在这个过程中，常用的沉淀剂包括铁盐和铝盐。这些沉淀剂与废水中的放射性物质发生反应，形成不溶性的沉淀物，从而将放射性物质从废水中分离出来。这些沉淀物可以通过沉淀池或沉淀槽进行收集和处理。在放射性沉淀的过程中，需要考虑一些关键因素。首先是化学药剂的选择和控制。不同的放射性物质对不同的药剂有不同的反应性，因此需要选择适当的药剂来实现有效的沉淀。同时，需要控制化学药剂的投加量和反应条件，以确保沉淀过程的效果和安全性。其次是沉淀池或沉淀槽的设计和运行。这些设备需要具备足够的容积和混合性，以保证废水中的放射性物质与沉淀剂充分接触并发生反应。此外，还需要考虑沉淀物的收集和处理方式。沉淀物通常需要进行固化和稳定化处理，以便安全地储存或处置。

二、反渗透

反渗透是一种常用的处理核电站放射性化学废水的工艺。反渗透是一种利用半透膜进行分离的技术，通过高压驱动废水通过半透膜，从而分离废水中的放射性物质。在反渗透工艺中，首先需要将放射性废水进行预处理。这是因为废水中可能存在一些杂质、颗粒物和有机物等，这些物质可能会附着在半透膜上，影响反渗透的效果。因此，在废水进入反渗透系统之前，需要进行一系列的预处理步骤，如过滤、调整pH值、加药等，以确保废水的质量符合反渗透要求。在反渗透系统中，废水被送入一个称为反渗透膜组件的装置中。反渗透膜是一种特殊的半透膜，它具有微孔结构，可以选择性地允许水分子通过，而阻止溶质分子和大部分溶剂分子通过。当废水被施加高压力时，水分子会通过反渗透膜，而放射性物质、溶质和其他杂质则被留在膜的一侧。通过反渗透膜的过程被称为正渗透，而通过施加高压力使溶液逆向通过膜的过程被称为逆渗透。逆渗透的过程可以有效地去除废水中的放射性物质，使废水的放射性浓度降低到安全标准以下。在反渗透过程中，一部分废水会通过膜，成为产水；而另一部分废水则被称为浓缩废水，它含有被过滤的放射性物质和其他溶质。为了提高反渗透的效率，减少浓缩废水的排放，通常会采取一系列措施，如增加膜组件、优化操作条件、回收浓缩废水等。产水和浓缩废水在反渗透系统中分离后，产水可以进一步处理以达到排放标准。通常，产水需要经过后处理步骤，如活性炭吸附、消毒等，以确保其质量符合环境要求。而浓缩废水则需要进行后续处理，如离子交换、化学沉淀、蒸发浓缩等，以将放射性物质从废水中去除或浓缩。

三、离子交换

离子交换是一种基于物质之间离子交换原理的分离和去除方法。它利用离子交换树脂的特殊结构和化学性质，将废水中的放射性离子吸附到树脂上，从而实现对放射性物质的分离和去除。在离子交换过程中，需要选择适当的离子交换树脂。不同的树脂具有不同的吸附能力和选择性，因此需要根据废水中的放射性物质种类和浓度来选择合适的树脂。[1]一般来说，对于放射性物质的吸附选择性较好的树脂有强碱型树脂、强酸型树脂和钙树脂等。在实际操作中，废水通过离子交换柱或离子交换床，流经装有离子交换树脂的固定床层。废水中的放射性离子与树脂表面的功能基团发生离子交换反应，被吸附在树脂上。与此同时，树脂上已经吸附的其他离子会被废水中的其他离子替代，实现了离子的交换。随着废水流经固定床层，树脂的吸附容量逐渐饱和。当树脂的吸附容量达到一定程度时，需要进行树脂的再生或更换。树脂的再生可以通过酸碱洗、盐洗或热洗等方式进行，将吸附在树脂上的放射性离子洗脱出来，使树脂恢复吸附能力。而树脂的更换则是将已经饱和的树脂床层更换为新的树脂。

四、蒸发浓缩

蒸发浓缩是一种通过蒸发将废水中的水分去除，使放射性物质得以集中的处理方法。在蒸发浓缩过程中，废水中的水分蒸发，而放射性物质则会随着废液的浓缩而得以集中。蒸发浓缩是一种常见的处理方法，可以有效地降低废水中放射性物质的体积和浓度。蒸发浓缩工艺通常包括以下几个步骤：预处理、蒸发、浓缩溶液处理和产生的浓缩废液处理。首先，废水需要进行预处理，以去除其中的杂质和固体颗粒物。这可以通过过滤、沉淀等步骤来实现。预处理的目的是保护蒸发器和其他设备，防止其受到污染和损坏。接下来，废水进入蒸发器，通过加热使废水蒸发。蒸发器通常采用多效蒸发器，即将废水在多个蒸发器中进行逐步加热和蒸发，以提高能源利用效率。在蒸发过程中，水分蒸发，而放射性物质则会随着废液的浓缩而得以集中。蒸发后得到的浓缩溶液需要进行进一步的处理。常见的处理方法包括离子交换、化学沉淀等。化学沉淀则是通过加入适当的化学试剂，使放射性物质以沉淀的形式从溶液中析出。处理后的浓缩废液可能还存在一定的放射性物质，因此需要进一步处理。常见的处理方法包括固化和处置。固化是将浓缩废液与固化剂混合，形成固体废物，以减少体积和便于处置。处置则包括将固体废物储存、埋地等方法，以确保放射性物质不会对环境和人体造成危害。

五、倾倒海洋

核电站将经过处理的废水排放到海洋中，通过海洋的自然过程来分散和稀释放射性物质。这种方法的关键是严格控制放射性物质的浓度和排放量，以确保不会对海洋环境造成污染。在倾倒海洋的过程中，核电站需要进行废水处理，以确保放射性物质的浓度符合国际标准和法规要求。处理工艺通常包括以下几个步骤：首先，废水需要经过预处理，以去除其中的固体颗粒物和杂质。这可以通过过滤、沉淀和离心等方法来实现。预处理的目的是减少废水中固体物质的含量，保护后续处理设备的正常运行。接下来，废水需要进行放射性物质的去除。这可以通过离子交换、化学沉淀、膜分离等方法来实现。膜分离是利用半透膜将废水中的放射性物质分离出来，通过压力差或浓度差实现物质的分离。处理后的废水需要进行监测和调整，确保放射性物质的浓度符合法规要求。这可以通过定期采样和分析废水样品来实现。如果发现放射性物质的浓度超过标准，核电站需要采取相应的措施，如增加处理步骤或调整处理条件，以确保废水的安全排放。在倾倒海洋的过程中，核电站需要遵守国际标准和法规的要求，确保废水的排放不会对海洋环境造成污染。国际原子能机构（IAEA）和国际海事组织（IMO）等组织制定了一系列的指南和标准，规定了放射性废水的处理和排放要求。核电站需要根据这些要求，制定相应的废水处理方案，并进行监测和报告，以确保废水的安全排放。[2]

六、结语

通过合理选择和优化处理工艺，可以有效地降低核电站放射性化学废水对环境和人体健康的影响，实现核电站的可持续发展和社会责任。因此，核电站运营方和研发人员应该高度重视核电站放射性化学废水的处理工艺，并不断推动其技术的进步和应用。

参考文献

[1] 杨挺.核电站化学废水的处理技术浅析[J].科技视界,2019,No.259(01):212-213+216.

[2] 黄瑶瑶,黄涵芳,石润平.放射性废水处理技术研究进展[J].应用化工:185-189[2023-09-19],2018,47(01):185-189.