一种放射性核废水多级处理方法及系统与流程
本技术涉及工业废水处理，具体提供一种放射性核废水多级处理方法及系统。
背景技术：
1、随着核能、核技术应用及相关化工行业的快速发展，核燃料后处理、核电站运行、核医学诊疗及辐照加工等过程产生了大量成分复杂、处理难度极高的放射性废水。此类废水通常兼具高盐分（tds可达数万mg/l）、高浓度有机物（cod数千至数万mg/l）、高氮含量（总氮数百至数千mg/l）以及放射性污染（总α、总β活度数十至数千bq/l）等多重特征，对生态环境和人体健康构成严重威胁，必须进行严格处理以达到排放或回用要求。
2、目前，针对此类复合污染废水的处理主要面临以下技术瓶颈。首先，传统生物处理法完全失效：废水中极高的盐分（cl-可达数万mg/l）对微生物产生强烈抑制和毒害作用，导致活性污泥法、硝化反硝化等传统生物脱氮及降解cod的工艺无法正常运行，生物系统难以建立甚至崩溃。其次，单一物理化学方法效果有限或成本高昂：蒸发结晶技术虽能有效脱盐并浓缩减量，对氨氮也有一定去除效果，但单纯的蒸发过程无法有效降解废水中的高浓度、难降解有机污染物，蒸发冷凝产水仍含有大量有机物，无法直接达标，同时若有机物在蒸发器内结焦，还会影响设备稳定运行；高级氧化技术如电化学氧化法特别是采用金刚石掺硼（bdd）电极的电催化氧化法，能产生强氧化性的羟基自由基，有效降解难降解有机物，然而当直接处理极高盐分、高cod的原水时，一方面大量无机盐离子可能导致电极副反应加剧、电流效率降低、能耗激增，另一方面高浓度污染物负荷使得完全氧化所需时间极长，设备投资和运行成本难以承受。再次，现有技术组合工艺不适用于兼具高盐分、高cod、高氮含量以及放射性污染等多重特征的废水：例如蒸发与反渗透的简单组合虽能实现脱盐和浓缩，但无法解决有机物和氨氮的同步去除；化学沉淀与离子交换的组合虽能去除核素，但会产生大量化学污泥，且难以应对高盐环境。
3、在放射性废水处理领域，蒸发技术因其对非挥发性核素的高效截留能力而被广泛应用，国际原子能机构（iaea）已将蒸发列为放射性废水处理的标准技术之一。然而，传统蒸发工艺存在能耗高、有机物结垢、二次蒸汽污染等问题。近年来，金刚石掺硼（bdd）电极在电化学氧化领域受到关注，现有技术公开了利用bdd电极矿化放射性废液中有机酸的方法，但该方法针对的是离子交换树脂再生液等特定废液，采用"汽提-bdd电解"工艺，并未涉及高盐废水的蒸发浓缩流程，也未解决氨氮脱除问题。
4、综上所述，现有技术缺乏一种能够高效、稳定、经济地协同去除放射性高盐废水中盐分、难降解有机物及氮污染物，并最终实现出水全面稳定达标的集成化处理工艺。特别是在高盐环境下，如何利用废水自身特性构建自生氧化体系、如何避免有机物对蒸发设备的结垢影响、如何实现核素的梯度富集与深度去除，仍是亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1、本技术的目的之一在于开发一种针对放射性核废水的多级耦合处理新技术，对于提升放射性废水处理水平、降低处理成本、减少二次污染具有重要的现实意义和应用价值。
2、为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
3、一种放射性核废水多级处理方法，包括以下步骤：
4、(1) 将放射性核废水送入一次负压蒸发单元进行汽液分离，得到一次蒸出液和一次浓缩液；
5、(2) 将所述一次蒸出液送入电解氧化单元，利用所述一次蒸出液中的氯离子在阳极表面生成活性氯物种，对废水中的有机污染物进行氧化降解，同时对氨氮进行折点氯化脱除；
6、(3) 将电解氧化后的出水送入二次负压蒸发单元进行深度浓缩，得到二次蒸出液和二次浓缩液；
7、(4) 将所述二次蒸出液送入反渗透单元进行脱盐处理，得到反渗透产水和反渗透浓水；
8、(5) 将所述反渗透产水送入微晶吸附单元进行深度吸附处理，去除痕量放射性核素，得到达标排放出水。
9、进一步地，步骤(1)中所述一次负压蒸发的操作压力为 -0.05~-0.09 mpa，蒸发温度为45~85℃，浓缩倍数为3~20倍，蒸发器顶部使用折流板式除沫器，板片间距为20~50mm，折流板折角为45°~90°。
10、进一步地，步骤(2)中所述电解氧化采用的电极材料为金刚石掺硼电极或钛基涂层电极，电流密度为10~100 ma/cm2，水力停留时间为30~120 min。
11、进一步地，步骤(3)中所述二次负压蒸发的操作压力为 -0.05~-0.09 mpa，蒸发温度为45~85℃，浓缩倍数为3~10倍，出水总溶解固体≤5000 mg/l。
12、进一步地，步骤(4)中所述反渗透单元采用抗污染卷式反渗透膜，操作压力为1.0~4.0 mpa，回收率为70%~85%，脱盐率≥90%。
13、进一步地，步骤(5)中所述微晶吸附单元采用的吸附材料包括改性沸石分子筛、钛硅分子筛、载银沸石、活性炭负载纳米金属氧化物或亚铁氰化钛基复合吸附材料中的至少一种，粒径为0.5~5 mm，水力停留时间为10~60 min。
14、进一步地，步骤(4)中所述反渗透浓水返回至一次负压蒸发单元或二次负压蒸发单元进行再处理，步骤(5)中所述微晶吸附单元的再生液返回至一次负压蒸发单元。
15、一种实现上述放射性核废水多级处理方法的系统，沿水流方向依次包括：
16、一次负压蒸发单元，用于对放射性核废水进行预浓缩并分离高沸点有机物和放射性核素，其蒸出液出口连接至电解氧化单元的入口，其浓缩液出口连接至外部处置系统；
17、电解氧化单元，用于对一次蒸出液进行电解氧化处理，其出水口连接至二次负压蒸发单元的入口；
18、二次负压蒸发单元，用于对电解氧化后的出水进行深度浓缩，其蒸出液出口连接至反渗透单元的入口，其浓缩液出口连接至外部处置系统；
19、反渗透单元，用于脱盐和截留痕量放射性核素，其产水出口连接至微晶吸附单元的入口，其浓水出口连接至一次负压蒸发单元或二次负压蒸发单元的入口；
20、微晶吸附单元，用于深度去除痕量放射性核素，其出水口用于排出最终处理水。
21、进一步地，所述一次负压蒸发单元和二次负压蒸发单元共用一套负压系统，并设置有压力梯度控制装置，以实现能量梯级利用；
22、优选地，所述反渗透单元的浓水出口通过回流管路与一次负压蒸发单元或二次负压蒸发单元的进水口连接，所述微晶吸附单元的再生液出口通过回流管路与一次负压蒸发单元的进水口连接。
23、进一步地，所述电解氧化单元内的阳极为金刚石掺硼电极或钛基涂层电极，阴极为不锈钢电极或钛电极；
24、优选地，所述反渗透单元设置有抗污染卷式反渗透膜组件；
25、优选地，所述微晶吸附单元包括吸附柱，所述吸附柱内填充有改性沸石分子筛、钛硅分子筛、载银沸石或活性炭负载纳米金属氧化物中的至少一种，吸附材料粒径为0.5~5mm，吸附柱高径比为3:1~8:1。
26、本技术的技术效果如下：
27、本技术通过"一次负压蒸发→电解氧化→二次负压蒸发→反渗透→微晶吸附"的特定工艺顺序耦合，实现了放射性高盐废水中盐分、有机物、氮污染物及放射性核素的协同高效去除：
28、（1）协同去除效率高，出水水质优异。通过多级耦合工艺实现高盐、高有机物、高氮及放射性核素的梯级协同去除。一次蒸发负压低温预浓缩盐分和核素；电解氧化利用废水中天然氯离子（≥1000 mg/l）原位生成活性氯物种（500~2000 mg/l），同步实现cod去除率80%~95%和氨氮的高效转化脱除，为后续单元的总氮去除奠定基础，无需外加氧化剂；二次蒸发进一步浓缩保障水质；反渗透与微晶吸附构成双重精处理屏障。
29、（2）有效解决设备污堵结垢难题，运行稳定性强。将电解氧化单元设置于两次蒸发之间，一次蒸发去除悬浮物和成垢前体物后，电解氧化进一步去除80%以上cod，破坏腐殖酸、蛋白质等有机物分子结构，显著降低二次蒸发器结焦风险。
30、（3）药剂零投加、产泥量极低，运行成本大幅降低。全过程无需投加氧化剂、絮凝剂或酸碱调节剂，吨水药剂成本较芬顿氧化工艺降低80%以上。系统固体废物仅来源于浓缩液及饱和吸附材料，总产泥量较传统工艺减少70%~90%，吨水综合处理成本降低42%~57%。
31、（4）能量梯级利用，节能效果显著。两级蒸发共用一套负压系统，通过压力梯度控制实现能量梯级利用，吨水能耗较单级蒸发降低15%~25%。
32、（5）放射性废物减容效果突出，系统内循环零排放。一次蒸发浓缩3~20倍、二次蒸发浓缩3~10倍，将绝大部分核素富集于少量浓缩液中，废物体积较传统工艺减少85%以上。反渗透浓水和微晶吸附再生液均回流至蒸发单元再处理，实现系统内零液体排放。
33、综上，本技术工艺流程短、运行稳定、成本低廉、二次污染小，适用于核燃料后处理、核电站运行及核医学等领域高盐高有机高氮放射性废水的深度处理。