超滤-反渗透-电渗析组合工艺
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论文作者：陆晓峰 楼福乐 毛伟钢 梁国明 李国祯 刘光全
Treating the radioactive waste water by UF,RO and ED combined technological process
Abstract ： The UF,RO and Ed combined technological process was used to treat the low-level radioactive waste water coming from the radiochemistry laboratory in our institute. This paper referred to the percentage of desalination and decontamination and their function in the technological process. And a comparison was made of the cleaning efficiency using the chemical method and the spongeball method. The URE process was found to have a good decontamination efficiency, its D.F. reaching 3.2×103.The results of the low-level radioactive waste water.
Key words: radioactive waste water, ultrafiltration, reverse osmosis, electrodialysis, treatment, combined technological process
摘要：介绍用超滤-反渗透-电渗析组合工艺处理放射化学实验室排出的低水平放射性废水。叙述了内压管式超滤器、中空纤维反渗透器及电渗析器在废水处理中的脱盐、去污等效果，及两种清洗方法对超滤膜通量恢复的比较等。由“三膜”组合工艺组成的URE流程去污因子高达3.2×103，为放射性废水的处理提供了一种新的方法。
关键词：放射性废水 超滤 反渗透 电渗析 组合工艺
一、前言
我所于七十年代起开展用“四台电渗析器”和“电渗析器-填充床电渗析器”两个流程来处理放射性废水，获得了成功。但也发现在处理本所放化实验室排除的放射性废水时，效果不理想。主要是该废水中，组分复杂，特别是含有的有机大分子、络合物等，很难用电渗析工艺去除，影响了净化效果[2]。
近年来，我们研制了YM型磺化聚砜超滤膜，并做了超滤膜处理放射性废水的探索试验[3]。对反渗透处理放射性废水的方法也作了研究[4]。在此基础上，综合各种处理手段的优点，提出了用超滤（UF）－反渗透（RO）－电渗析（ED）组合工艺（简称URE流程）处理低水平放射性废水的新工艺。
二、流程与设备
处理低放废水URE流程见图1。采用本所研制YM型内压管式超滤器（磺化聚砜超滤膜，截留分子量为2万），膜面积1.5m2，纯水通量250L/h，（压力0.25Mpa）。反渗透器为海洋二所研制的HRC型中空纤维组件，膜面积40m2，纯水通量270L/h（压力1.3Mpa）。电渗析器为400mm×800mm，一级一段，膜对40对，由本所组装。
放化实验室排出的低放废水进入沉降槽，静止澄清24h后，上清液放入超滤原水槽，经超滤处理后，渗透液进入中间槽。同时启动反渗透器和电渗析器，反渗透器进一步脱盐和去污，渗透液可直接排放或流入混床进一步处理。电渗析起浓缩作用。超滤和电渗析处理的最终浓缩液留待固化处理。三个单元均采用循环式操作。
三、全流程冷试验运行
冷试验累计运行147.5h，共处理模拟废水14m3。模拟废水按实际放射性废水组份配制，
具体配方为：NaHCO3 60mg/L，NaNO3 146mg/L，NaCl 128mg/L，CaCl2 88mg/L，MgCl2 71mg/L，
Na2SO4 7mg/L，30%TBP-煤油50mg/L，机油50mg/L，洗涤剂50mg/L。冷试验运行情况分述如下：
图1 URE流程图
1． 超滤单元
在URE流程中，UF作为预处理除去大部分有机物和大分子物质，以保证RO的进水要求，提高ED的浓缩效果。
⑴脱盐效果
与普通超滤膜不同，由于磺化聚砜超滤膜是荷电的，因而具有一定的脱盐能力。但脱盐率随原水中含盐量的增加和pH值的下降而降低（表1）。
表1 原水含盐量、pH对脱盐率的影响
原水含盐量（mg/L）
原水pH值
渗透液含盐量（mg/L）
脱盐率（%）
980
6
899
8.3
1010
5
938
7.1
1050
4
1000
4.8
的影响作了进一步测定，对高价离子的去除情况也作了分析。
1． 原水含盐量对反渗透单元去污率的影响
同冷试验结果相同，当原水含盐量较高时，RO脱盐率下降，去污率也下降。通过先启动ED，使RO的进料液含盐量保持在500mg/L左右时，RO脱盐率可达90%以上，去污率也提高到95%以上（表5）。
表5 原水含盐量对反渗透单元去污率的影响
原水含盐量（mg/L）
渗透液含盐量（mg/L）
脱盐率
（%）
原水放射性计数（cpm）
渗透液放射性计数（cpm）
去污率
（%）
1650
860
47.9
6.54
0.50
92.4
445.4
48.2
89.2
7.16
0.20
97.2
2.对高价离子的去除效果
热试验中测定了UF和RO对废水中Ca2+、Fe3+离子的去除率（表6）。
结果表明：UF和RO对二价离子的去除率都高于对混合离子的去除效果。对价态较复杂、价态较高的铁离子的去除率接近100%，表明了膜分离方法去除高价的复杂离子是极为有效的。
表6 超滤、反渗透对Ca2+、Fe3+的去除效果
工艺
单元
原水混合离子含量
（mg/L）
渗透液混合离子含量
(mg/L）
混合离子去除率
（%）
原水Ca2＋
含量
(mg/L）
渗透液Ca2+含量
(mg/L）
Ca2＋去除率
（%）
原水
Fe3＋
含量
(mg/L）
渗透液Fe3＋
含量
(mg/L）
Fe3＋去除率
（%）
超滤
740
660
10.8
57.8
46.4
19.7
0.13
～100
反渗透
445.2
48.2
89.2
22.9
1.14
95.0
0.23
～100
3.全流程去污效果
全流程热试运行中，用β-弱放射性测量装置测定总β，HP-Ge探头S-85多道分析器系统测总γ，每2小时取样测量一次，URE流程的去污效果及用热释光方法测定3H的情况见表7。
URE流程热试验的结果表明：放射性的去除主要依靠反渗透（总β和总γ的去污率分别为95.0%和93.7%）。该流程对3H无去除效果。表中最高剂量积累是在超滤和反渗透装置的一固定区域内，定时用β-γ辐射仪检测其放射性强度，发现热试期间最高剂量始终没有超过7.74×10-6c/kg，表明超滤器和反渗透器不会引起剂量积累。
4． 全流程评价
根据全流程的冷、热试验结果，对URE流程作出如下评价：
⑴超滤工艺取代了原流程中的凝聚沉降，减少了固体废物的处置设备，废水体积减缩比高，运行稳定，操作方便。超滤对废水中有机物去除效果明显，出水浊度低，满足了反渗透的进水要求，改善了下游工艺的净化效果。采用海棉球机械清洗的方法，可适当恢复其通量，清洗时不影响生产，不产生两次废液。
表7 URE流程去污效果
工艺单元
脱盐率
（%）
总β比放（Bq/L）×103
进液 出液
总β
去污率（%） 去污因子
总γ（Bq/L）
进液 出液
超滤
9
8.88
5.74
35.4
1.5
190
170
反渗透
84.9
2.28
0.114
95.0
20.0
58.50
3.70
电渗析
18.8
2.30
1.35
41.3
1.7
58.50
44.40
离子交换
98.4
0.144
0.00276
98.1
52.2
3.70
0.81
URE流程
99.83
99.97
3200