本發(fā)明涉及一種水處理技術(shù)，確切地說是從飲用水中去除放射性銫離子。提供一種多步聯(lián)合凈化放射性銫污染飲用水方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著放射性同位素在軍事、能源、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用，飲用水源出現(xiàn)放射性污染的概率在增加。Cs(¹³⁷Cs和¹³⁴Cs)由²³⁵U和²³⁹Pu核裂變產(chǎn)生，廣泛存在于放射性污染水中。2011年日本福島核電站事故為飲用水源受放射性銫的典型案例，給附近居民和公眾造成嚴(yán)重放射性潛在危害。因此，針對(duì)突發(fā)放射性銫污染，研發(fā)從飲用水中高效去除放射性銫離子的應(yīng)急處理方法非常必要。

水體中的銫離子主要通過吸附/離子交換、反滲透、化學(xué)沉淀及電化學(xué)等方法去除。反滲透及電化學(xué)技術(shù)存在成本及操作維護(hù)等方面的不足，不利于工程應(yīng)用；四苯硼酸鈉沉淀法除Cs⁺雖然可以滿足污水排放標(biāo)準(zhǔn)，但是尚不能不滿足飲用水標(biāo)準(zhǔn)的要求，此外四苯硼酸鈉極易分解成含有苯環(huán)的有毒有害物質(zhì)，用于放射性銫污染飲用水存在潛在的二次污染。

亞鐵氰化銅吸附技術(shù)具有簡(jiǎn)潔高效、易推廣應(yīng)用等諸多優(yōu)勢(shì)，可以與膜分離技術(shù)聯(lián)用處理放射性銫污染飲用水，可以獲得較高的去污因數(shù)和濃縮倍數(shù)，而且出水Cu²⁺和CN^-濃度均能滿足世界衛(wèi)生組織《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》(第四版)和《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)的要求。然而，亞鐵氰化銅吸附劑沉降困難，增加后續(xù)處理膜分離單元的負(fù)擔(dān)，會(huì)造成嚴(yán)重的膜污染，縮短膜的壽命，難以推廣應(yīng)用。為改善亞鐵氰化銅吸附劑的沉淀性能，基于吸附-膜分離聯(lián)用技術(shù)，增加了混凝處理單元，膜污染在一定程度上有所減緩，但依然比較嚴(yán)重。因此，急需開發(fā)一種新技術(shù)，既可以保證較高的去污因數(shù)和濃縮倍數(shù)，又能夠顯著減緩膜污染，為該技術(shù)的工程化應(yīng)用提供良好的基礎(chǔ)條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了吸附/混凝-沉淀-膜分離聯(lián)用技術(shù)，對(duì)吸附/混凝-微濾聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行了兩方面的改進(jìn)：一是吸附劑和混凝劑同時(shí)投加，簡(jiǎn)化了工藝操作；二是采用獨(dú)立的沉淀單元，強(qiáng)化亞鐵氰化銅吸附劑的沉淀性能，從而減緩膜污染。針對(duì)突發(fā)核事故造成的飲用水銫污染，采用上述多步聯(lián)合凈化技術(shù)，其工藝流程簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊，費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單方便，自動(dòng)化程度高，既可以除銫吸附劑形成大粒徑、結(jié)構(gòu)密實(shí)、沉降性能好的顆粒物，降低了對(duì)后續(xù)膜分離的負(fù)擔(dān)，又提高了銫的去污因數(shù)和濃縮倍數(shù)，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的放射性銫污染飲用水應(yīng)急處理方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

多步聯(lián)合凈化放射性銫污染飲用水方法，其步驟如下：

(1)吸附/混凝：向吸附池中投加亞鐵氰化銅吸附劑和鋁鹽混凝劑，與放射性銫污染水充分混合后反應(yīng)10-20min；

(2)沉淀：經(jīng)吸附/混凝后，沉淀10-15min，隨后上清液進(jìn)入膜分離池；

(3)膜分離：進(jìn)入膜分離池的上清液，經(jīng)中空纖維膜過濾后出水。

優(yōu)選步驟(2)所述的亞鐵氰化銅吸附劑投加量為20-40mg/L，鋁鹽混凝劑投加量(以Al³⁺計(jì))為3-5mg/L。

優(yōu)選步驟(2)的鋁鹽混凝劑為水處理中常用的聚合氯化鋁或硫酸鋁。

優(yōu)選步驟(3)的膜分離池停留時(shí)間為30±5min。

本發(fā)明的多步聯(lián)合凈化放射性銫污染飲用水裝置，放射性銫污染水經(jīng)進(jìn)水泵連吸附池上部的進(jìn)水口，吸附池的上清液管道連接沉淀池底部的進(jìn)水口，沉淀池的上清液管道連接膜分離池上部的進(jìn)水口，膜分離池內(nèi)部的中空纖維膜經(jīng)出水管與流量計(jì)、電動(dòng)閥和出水泵連接；吸附劑投加泵和混凝劑投加泵均通過加藥管連接吸附池上部的進(jìn)藥口，吸附池裝有攪拌器；鼓風(fēng)機(jī)連接膜分離池上部的空氣管。

優(yōu)選步驟(3)所述的中空纖維膜為微濾膜或超濾膜。

本發(fā)明的有益效果在于：針對(duì)突發(fā)的飲用水源放射性銫污染，能夠顯著提高放射性銫的去污因數(shù)和濃縮倍數(shù)，為周邊地區(qū)提供安全的生活飲用水，同時(shí)顯著減少放射性廢物的產(chǎn)量，減少放射性污染對(duì)環(huán)境和公眾的潛在危害?；谠摲椒ǖ姆磻?yīng)器可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成固定式或移動(dòng)式裝置，設(shè)計(jì)規(guī)模也可以靈活選取，適用于放射性銫污染飲用水和廢水的應(yīng)急處理，應(yīng)用前景廣闊，環(huán)境和社會(huì)效益顯著。

附圖說明

圖1：為本發(fā)明裝置圖。

圖中：1-進(jìn)水泵；2-吸附池；3-沉淀池；4-膜分離池；5-中空纖維膜；6-流量計(jì)；7-電動(dòng)閥；8-出水泵；9-吸附劑投加泵；10-混凝劑投加泵；11-攪拌器；12-鼓風(fēng)機(jī)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。需要說明的是本實(shí)施例是敘述性的，而不是限定性的，不以此實(shí)施例限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明實(shí)例的裝置見附圖。放射性銫污染水經(jīng)進(jìn)水泵1連吸附池2上部的進(jìn)水口，吸附池2的上清液管道連接沉淀池3底部的進(jìn)水口，沉淀池3的上清液管道連接膜分離池4上部的進(jìn)水口，膜分離池4內(nèi)部的中空纖維膜5經(jīng)出水管與流量計(jì)6、電動(dòng)閥7和出水泵8連接；吸附劑投加泵9和混凝劑投加泵10均通過加藥管連接吸附池2上部的進(jìn)藥口，吸附池2裝有攪拌器11；鼓風(fēng)機(jī)12連接膜分離池4上部的空氣管。吸附池池和沉淀池為有機(jī)玻璃柱，Φ×H＝240×1200mm；膜分離池為有機(jī)玻璃柱，Φ×H＝100×1500mm，裝有1個(gè)中空纖維膜，材質(zhì)為聚偏氟乙烯，公稱孔徑為0.22μm，有效面積為0.5m²，進(jìn)水泵和出水泵為蠕動(dòng)泵。裝置采用PLC(可編程控制器)控制、全自動(dòng)運(yùn)行，PLC采用通用技術(shù)編程。裝置每天24h連續(xù)運(yùn)行，連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水。

具體操作過程如下為：

裝置啟動(dòng)前，用自來水溶解氯化銫或硫酸銫配制設(shè)定濃度的原水。

過濾階段：在PLC控制下，進(jìn)水泵1抽吸模擬放射性銫污染水進(jìn)入吸附池2；同時(shí)，吸附劑投加泵9和混凝劑投加泵10分別將亞鐵氰化銅和硫酸鋁加入吸附池2，攪拌器11連續(xù)攪拌使藥劑與水充分混合反應(yīng)后進(jìn)入沉淀池3；水在沉淀池3經(jīng)固液分離后上清液進(jìn)入膜分離池4，經(jīng)中空纖維膜5、流量計(jì)6、電動(dòng)閥7和出水泵10后出水。鼓風(fēng)機(jī)12向膜分離池4連續(xù)曝氣，以減緩中空纖維膜5的污染。

實(shí)施例1：模擬放射性氯化銫原水的初始活度濃度為920Bq/L，穩(wěn)定銫離子濃度為0.25mg/L。當(dāng)亞鐵氰化銅吸附劑投加量為20mg/L、硫酸鋁投加量(以Al³⁺計(jì))為3mg/L時(shí)，吸附/混凝10min，沉淀10min，膜分離池停留時(shí)間為30min。試驗(yàn)出水的穩(wěn)定銫離子去除率為99.90％，模擬活度濃度為0.90Bq/L。

實(shí)施例2：模擬放射性氯化銫原水的初始活度濃度為920Bq/L，穩(wěn)定銫離子濃度為0.25mg/L。當(dāng)亞鐵氰化銅吸附劑投加量為20mg/L、硫酸鋁投加量(以Al³⁺計(jì))為5mg/L時(shí)，吸附/混凝20min，沉淀10min，膜分離池停留時(shí)間為30min。試驗(yàn)出水的穩(wěn)定銫離子去除率為99.91％，模擬活度濃度為0.85Bq/L，滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)的要求。

實(shí)施例3：模擬放射性氯化銫原水的初始活度濃度為920Bq/L，穩(wěn)定銫離子濃度為0.25mg/L。當(dāng)亞鐵氰化銅吸附劑投加量為20mg/L、硫酸鋁投加量(以Al³⁺計(jì))為5mg/L時(shí)，吸附/混凝10min，沉淀15min，膜分離池停留時(shí)間為30min。試驗(yàn)出水的穩(wěn)定銫離子去除率為99.90％，模擬活度濃度為0.89Bq/L。

實(shí)施例4：模擬放射性氯化銫原水的初始活度濃度為920Bq/L，穩(wěn)定銫離子濃度為0.25mg/L。當(dāng)亞鐵氰化銅吸附劑投加量為20mg/L、硫酸鋁投加量(以Al³⁺計(jì))為5mg/L時(shí)，吸附/混凝20min，沉淀15min，膜分離池停留時(shí)間為30min。試驗(yàn)出水的銫離子活度濃度為0.84Bq/L。

實(shí)施例5：模擬放射性氯化銫原水的初始活度濃度為920Bq/L，穩(wěn)定銫離子濃度為0.25mg/L。當(dāng)亞鐵氰化銅吸附劑投加量為40mg/L、硫酸鋁投加量(以Al³⁺計(jì))為3mg/L時(shí)，吸附/混凝10min，沉淀10min，膜分離池停留時(shí)間為30min。試驗(yàn)出水的穩(wěn)定銫離子去除率為99.92％，模擬活度濃度為0.78Bq/L。

實(shí)施例6：模擬放射性氯化銫原水的初始活度濃度為920Bq/L，穩(wěn)定銫離子濃度為0.25mg/L。當(dāng)亞鐵氰化銅吸附劑投加量為40mg/L、硫酸鋁投加量(以Al³⁺計(jì))為5mg/L時(shí)，吸附/混凝10min，沉淀10min，膜分離池停留時(shí)間為30min。試驗(yàn)出水的穩(wěn)定銫離子去除率為99.92％，模擬活度濃度為0.76Bq/L。

實(shí)施例7：模擬放射性氯化銫原水的初始活度濃度為920Bq/L，穩(wěn)定銫離子濃度為0.25mg/L。當(dāng)亞鐵氰化銅吸附劑投加量為40mg/L、硫酸鋁投加量(以Al³⁺計(jì))為5mg/L時(shí)，吸附/混凝20min，沉淀15min，膜分離池停留時(shí)間為30min。試驗(yàn)出水的穩(wěn)定銫離子去除率為99.92％，模擬活度濃度為0.70Bq/L。

實(shí)施例8：模擬放射性氯化銫原水的初始活度濃度為1110Bq/L，穩(wěn)定銫離子濃度為0.30mg/L。當(dāng)亞鐵氰化銅吸附劑投加量為20mg/L、硫酸鋁投加量(以Al³⁺計(jì))為5mg/L時(shí)，吸附/混凝10min，沉淀10min，膜分離池停留時(shí)間為30min。試驗(yàn)出水的穩(wěn)定銫離子去除率為99.92％，模擬子活度濃度為0.91Bq/L。

實(shí)施例8：模擬放射性氯化銫原水的初始活度濃度為1110Bq/L，穩(wěn)定銫離子濃度為0.30mg/L。當(dāng)亞鐵氰化銅吸附劑投加量為40mg/L、聚合氯化鋁投加量(以Al³⁺計(jì))為5mg/L時(shí)，吸附/混凝20min，沉淀15min，膜分離池停留時(shí)間為30min。試驗(yàn)出水的穩(wěn)定銫離子去除率為99.93％，模擬活度濃度為0.80Bq/L。