诱导结晶处理锰-54放射性废水的装置及方法

本发明属于锰-54处理领域，具体涉及一种诱导结晶处理锰-54放射性废水的装置及方法。

背景技术：

1、核能为一种经济、高效的清洁能源，随着经济的发展，核能设备逐年增加，伴随而来的是不断增长的放射性废水量。锰-54是反应堆产生的主要活化腐蚀产物之一，其半衰期为312.12d，影响着人类健康和水环境。国家污染物环境健康风险名录规定饮用水中锰-54的指导水平为100bq/l。除放射性危害外。锰-54同样具有重金属的毒性，摄入含有高含量锰的水会对人体造成神经损伤，常见症状包括共济失调、痴呆、焦虑、“面具状”脸等。

2、锰-54废水的处理方法包括化学沉淀、离子交换、蒸发浓缩、膜分离等，传统化学沉淀法具有操作方便、成本低等优点，但污泥含水率高，可能导致二次污染；离子交换法是一项成熟的水处理技术，但制备选择性高、吸附容量大，易解吸的离子交换树脂有一定难度；蒸发浓缩法去污因素较高，但能耗高，运行成本高，存在腐蚀、爆炸等潜在危险，且处理含有挥发性放射性核素的废水时去污因数较低；膜分离法具有分离效率高、废水浓缩系数高且体积小的优点，但滤膜易堵塞，往往与其他方法联用作为二级处理单元。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种诱导结晶处理锰-54放射性废水的装置及方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种诱导结晶处理锰-54放射性废水的装置，包括诱导结晶反应器、以及与所述的诱导结晶反应器连通的原水罐以及加药罐；所述的原水罐内具有锰-54放射性废水；所述的加药罐内设置有na2co3的水溶液；所述的具有锰-54放射性废水内投加有诱导晶种。

4、所述的诱导晶种为mnco3、或caco3与mnco3的混合物；优选的，caco3与mnco3的混合物的摩尔比为1:(0.5-2)；优选为1:1。

5、所述的诱导晶种的投加量为0.005-0.02mol/l。

6、所述的原水罐通过进料泵与所述的诱导结晶反应器连通；所述的加药罐通过加料泵与所述的诱导结晶反应器连通；所述的诱导结晶反应器通过出水泵排出。

7、所述的进料泵、加料泵、以及出水泵均有plc控制器连接。

8、所述的诱导结晶反应器内设置有不同高度的液位计；优选为上中下设置的三个液位计。

9、所述的锰-54放射性废水内含有氯化锰-55或硫酸锰-55；以锰计，投加量为20-100mg/l；优选为50mg/l。

10、所述的na2co3的水溶液的中na2co3的投加量为200-500mg/l；优选为400mg/l。

11、本发明还包括一种使用所述的处理装置诱导结晶处理锰-54放射性废水的方法，包括下述步骤：向预先投入诱导晶种的放射性废水中投加碳酸钠和稳定锰同位素；充分混合并诱导结晶生成mnco3·mno(oh)；静置沉淀；排出上清液。

12、诱导结晶强度和时间分别为150-210r/min和20-40min，静置时间为10-100min。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、本发明提出了一种操作简单、既能强化固液分离又能提高去除率的处理锰-54废水的方法，与传统的化学沉淀法相比，诱导结晶法去除锰-54产生的污泥粒径较大，有利于固液分离，放射性去除率高且污泥量少。本发明提供的诱导结晶处理锰-54放射性废水的方法，预先向诱导结晶反应器一次性投加诱导晶种后，每次进水时投加沉淀剂na2co3，搅拌生成的锰难溶盐在诱导晶种的表面结晶析出，形成粒径较大的晶体，由于生成物中含有mno(oh)，对锰有一定的吸附作用，提高了废水去除率和污泥的固液分离性能。锰的去污因数高于1000(去除率高于99.9％)，固液分离效果好，污泥产量少，处理成本低，该方法工艺简单，操作方便，在放射性废水的处理领域具有较好的应用前景。

技术特征：

1.一种诱导结晶处理锰-54放射性废水的装置，其特征在于，包括诱导结晶反应器、以及与所述的诱导结晶反应器连通的原水罐以及加药罐；所述的原水罐内具有锰-54放射性废水；所述的加药罐内设置有na2co3的水溶液；所述的具有锰-54放射性废水内投加有诱导晶种。

2.根据权利要求1所述的诱导结晶处理锰-54放射性废水的装置，其特征在于，所述的诱导晶种为mnco3、或caco3与mnco3的混合物；优选的，caco3与mnco3的混合物的摩尔比为1:(0.5-2)；优选为1:1。

3.根据权利要求1所述的诱导结晶处理锰-54放射性废水的装置，其特征在于，所述的诱导晶种的投加量为0.005-0.02mol/l。

4.根据权利要求1所述的诱导结晶处理锰-54放射性废水的装置，其特征在于，所述的原水罐通过进料泵与所述的诱导结晶反应器连通；所述的加药罐通过加料泵与所述的诱导结晶反应器连通；所述的诱导结晶反应器通过出水泵排出。

5.根据权利要求4所述的诱导结晶处理锰-54放射性废水的装置，其特征在于，所述的进料泵、加料泵、以及出水泵均有plc控制器连接。

6.根据权利要求4所述的诱导结晶处理锰-54放射性废水的装置，其特征在于，所述的诱导结晶反应器内设置有不同高度的液位计；优选为上中下设置的三个液位计。

7.根据权利要求4所述的诱导结晶处理锰-54放射性废水的装置，其特征在于，所述的锰-54放射性废水内含有氯化锰-55或硫酸锰-55；以锰计，投加量为20-100mg/l；优选为50mg/l。

8.根据权利要求1所述的诱导结晶处理锰-54放射性废水的装置，其特征在于，所述的na2co3的水溶液的中na2co3的投加量为200-500mg/l；优选为400mg/l。

9.一种使用权利要求1-8任一项所述的处理装置诱导结晶处理锰-54放射性废水的方法，特征在于，包括下述步骤：向预先投入诱导晶种的放射性废水中投加碳酸钠和稳定锰同位素；充分混合并诱导结晶生成mnco3·mno(oh)；静置沉淀；排出上清液。

10.根据权利要求9所述的诱导结晶处理锰-54放射性废水的方法，其特征在于，诱导结晶强度和时间分别为150-210r/min和20-40min，静置时间为10-100min。

技术总结本发明属于锰‑54处理领域，具体涉及一种诱导结晶处理锰‑54放射性废水的装置及方法。装置包括诱导结晶反应器、以及与所述的诱导结晶反应器连通的原水罐以及加药罐；所述的原水罐内具有锰‑54放射性废水；所述的加药罐内设置有Na<subgt;2</subgt;CO<subgt;3</subgt;的水溶液；所述的具有锰‑54放射性废水内投加有诱导晶种。采用本申请的装置锰的去污因数高于1000(去除率高于99.9％)，固液分离效果好，污泥产量少，处理成本低，该方法工艺简单，操作方便，在放射性废水的处理领域具有较好的应用前景。技术研发人员：张光辉,徐小艺,雷雨菡受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9