一种地下水地表处理方法以及地浸采铀基地退役治理方法与流程

1.本发明涉及地下水处理技术领域，尤其涉及一种地下水地表处理方法以及地浸采铀基地退役治理方法。


背景技术：

2.1959年，381矿床由原核工业西南地质局所属的二〇九地质大队发现；经过几十年的发展，酸法地浸采铀试验取得了重大突破，经扩大试验、工业性试验，381成为了我国第一个地浸采铀试验基地。但酸法地浸所带来的主要环境问题为381矿区38-1矿段局部地区地下水受到一定程度污染。
3.从2010年开始，381酸法地浸试验全部停止，但为了防止地下水污染物的进一步扩散，从2016年开始对井场地下水进行抽取，得到的地下水经过离子交换吸附铀、氢氧化钠溶液中和，然后进行反渗透浓缩处理，其中反渗透系统进水为氢氧化钠中和吸附尾液至中性后的水，反渗透进水在ph值为中性条件下所含fe、al超过进水离子浓度的规定限值，会造成反渗透组件的严重堵塞的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种地下水地表处理方法以及地浸采铀基地退役治理方法。本发明提供的地下水地表处理方法没有反渗透堵塞的问题。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种地下水地表处理方法的方法，包括以下步骤：
7.抽取地浸采铀基地的地下水，依次进行离子交换吸附铀处理和过滤，得到反渗透进水；
8.将所述反渗透进水进行反渗透处理，得到反渗透淡水和反渗透浓缩水；
9.将所述反渗透淡水与酸性水混合后再用氢氧化钠中和；
10.将所述反渗透浓缩水依次与氯化钡、硫酸亚铁、石灰乳和絮凝剂混合后，得到絮凝出水；
11.将所述絮凝出水进行固液分离后进行除锰。
12.优选地，所述过滤为依次经过碟片过滤器、石英砂过滤器、活性炭过滤器和精细过滤器过滤。
13.优选地，所述酸性水的ph值为1～4。
14.优选地，所述絮凝剂为聚丙酰烯胺。
15.优选地，所述絮凝剂的投加量为0.2～0.3g/m3。
16.优选地，所述硫酸亚铁的投加量为50～80g/m3。
17.本发明还提供了一种地浸采铀基地的退役治理方法，包括以下步骤：
18.对地浸采铀基地依次进行单抽清洗、采用抽污注清置换修复技术对地下水进行修复、抽注互换、碱性还原原位修复和多圈围注增抽修复后，抽出的地下水进行地表处理，所
述地表处理的方法为权利要求1～6任一项所述的地下水地表处理方法的方法。
19.优选地，所述多圈围注增抽修复为：对地浸采铀基地的外围钻井进行多圈井注入清洁水或硫化钠溶液，同时对抽液井进行抽液，所述硫化钠溶液的ph值为9.3～9.5，所述清洁水和硫化钠溶液的注入速率根据注液井的情况通过自然高差进行自流注液或采用注液泵注液。
20.优选地，所述碱性还原原位修复使用的还原剂包括硫化钠。
21.优选地，所述硫化钠以硫化钠溶液的形式加入，所述硫化钠溶液的ph值为碱性。
22.本发明提供了一种地下水地表处理方法的方法，包括以下步骤：抽取地浸采铀基地的地下水，依次进行离子交换吸附铀处理和过滤，得到反渗透进水；将所述反渗透进水进行反渗透处理，得到反渗透淡水和反渗透浓缩水；将所述反渗透淡水与酸性水混合后再用氢氧化钠中和；将所述反渗透浓缩水依次与氯化钡、硫酸亚铁、石灰乳和絮凝剂混合后，得到絮凝出水；将所述絮凝出水进行固液分离后进行除锰。
23.本发明提出了酸性废水反渗透处理技术、酸法地浸地下水多级耦合协同处理技术的地下水地表处理技术，优化了废水处理工艺流程，具体优点如下：
24.(1)酸性废水反渗透处理技术
25.首次开展了高酸环境下(ph低于4)的酸法地浸采铀酸性废水的反渗透处理技术，取得了较好的效果；
26.(2)酸法地浸地下水多级耦合协同处理技术
27.采取了离子交换除铀—吸附尾液反渗透处理—清水中和回注、浓水中和达标外排的多级处理技术及工艺；
28.(3)废水处理工艺流程优化调整
29.随着抽出污染地下水ph值的升高，放射性核素和非放射性污染物浓度的降低，废水中和产生的氢氧化铁、氢氧化锰、硫酸钙、氢氧化铝沉淀物减少，中和渣浆液絮凝沉降性能降低，处理后废水中铀含量已经接近排放限值，外排水中锰的排放指标不稳定，多处于接近排放标准波动。针对以上问题，本发明对废水处理工艺流程进行了优化调整，使用了絮凝剂，加速固液分离；硫酸亚铁和氯化钡保证废水中铀的含量达标；除锰确保锰达标排放。实施期间的数据表明，经过为期两年的运行后，现场废水离子交换吸附、除镭、中和、固液分离、除铀、除锰、反渗透系统运行正常，排放废水全部达标。新的工艺流程和运行条件完全适用酸法地浸地下水修复。
30.本发明还提供了一种地浸采铀基地的退役治理方法，包括以下步骤：对地浸采铀基地依次进行单抽清洗、采用抽污注清置换修复技术对地下水进行修复、抽注互换、碱性还原原位修复和多圈围注增抽修复的同时，抽取地下水，对所述地下水进行地表处理，所述地表处理的方法为上述技术方案所述的地下水地表处理方法的方法。
附图说明
31.图1为单抽清洗的抽液井分布图；
32.图2为边抽边注阶段抽、注液井分布图；
33.图3为抽注互换阶段抽液井和注液井分布图；
34.图4为现有技术和本发明的地下水地表处理方法的流程图。
具体实施方式
35.本发明提供了一种地下水地表处理方法的方法，包括以下步骤：
36.抽取地浸采铀基地的地下水，依次进行离子交换吸附铀处理和过滤，得到反渗透进水；
37.将所述反渗透进水进行反渗透处理，得到反渗透淡水和反渗透浓缩水；
38.将所述反渗透淡水与酸性水混合后再用氢氧化钠中和；
39.将所述反渗透浓缩水依次与氯化钡、硫酸亚铁、石灰乳和絮凝剂混合后，得到絮凝出水；
40.将所述絮凝出水进行固液分离后进行除锰。
41.在本发明中，所述过滤优选为依次经过碟片过滤器、石英砂过滤器、活性炭过滤器和精细过滤器。
42.本发明抽取地浸采铀基地的地下水，依次进行离子交换吸附铀处理和过滤，得到反渗透进水。
43.得到反渗透进水后，本发明将所述反渗透进水进行反渗透处理，得到反渗透淡水和反渗透浓缩水。在本发明中，所述反渗透处理的产水率优选70％，运行压力优选8～10公斤，脱盐率优选为90％。
44.得到反渗透淡水后，本发明将所述反渗透淡水与酸性水混合后再用氢氧化钠中和。
45.在本发明中，所述酸性水的ph值优选为低于4。本发明对实现酸性水的ph值的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
46.在本发明中，所述中和优选至ph值为7。本发明对所述氢氧化钠的用量没有特殊的限定，能够保证达到中和即可。
47.氢氧化钠中和后，本发明优选将所得中和水注入井场注液系统后进行井场注液。本发明对所述井场注液系统没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的井场注液系统即可。
48.得到反渗透浓缩水后，本发明将所述反渗透浓缩水依次与氯化钡、硫酸亚铁、石灰乳和絮凝剂混合后，得到絮凝出水。
49.在本发明中，所述氯化钡的作用是除镭。
50.在本发明中，所述氯化钡的投加量优选为12～14g/m3。
51.在本发明中，所述硫酸亚铁的作用是保证废水中铀的含量达标，所述硫酸亚铁的投加量优选为50～80g/m3。
52.在本发明中，所述石灰乳的作用是中和和沉淀废水中的污染物质，所述石灰乳的投加量优选为将废水ph调节为9～9.5。
53.在本发明中，所述絮凝剂优选聚丙酰烯胺，所述絮凝剂的作用是加速固液分离。
54.在本发明中，所述絮凝剂的投加量优选为0.2g/m3～0.3g/m3。
55.得到絮凝出水后，本发明得到将所述絮凝出水进行固液分离后进行除锰。
56.在本发明中，所述固液分离优选在浓缩池中进行。
57.在本发明中，经过除锰后，所得外排水的铀、镭、铁、锰也得到进一步降低。
58.在本发明中，所述除锰优选在除锰装置中进行。
59.除锰完成后，本发明优选将所得除锰出水进行ph值检测、u含量检测后进行槽式排放。本发明对所述ph值检测、u含量检测和槽式排放的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
60.本发明还提供了一种地浸采铀基地的退役治理方法，包括以下步骤：
61.对地浸采铀基地依次进行单抽清洗、采用抽污注清置换修复技术对地下水进行修复、抽注互换、碱性还原原位修复和多圈围注增抽修复过程中，抽取地下水，对所述地下水进行地表处理，所述地表处理的方法为上述技术方案所述的地下水地表处理方法。
62.在本发明中，所述单抽清洗、采用抽污注清置换修复技术对地下水进行修复、抽注互换、碱性还原原位修复和多圈围注增抽修复为地下水修复阶段，所述地表处理为地下水地表处理阶段。
63.在本发明中，所述地浸采铀基地位于芒棒乡城子门以北归属红豆村管辖地段38-1矿段范围内，其中地浸井场中包括257个钻孔、被污染地下水范围25300平方米，被污染地面11843平方米、被污染建筑物3004.8平方米及被污染设备器材。
64.在本发明中，所述单抽清洗的时间优选为0.5年。
65.本发明采用单抽清洗快速降解技术，只抽不注，在可利用的116个钻孔中选取了水量较大的38个钻孔作为全局抽液钻孔，总抽液量180m3/d，通过抽液，以便在地下水污染范围内形成降落漏斗，使污染范围以外的地下水进入漏斗范围以内，该阶段持续时间为0.5年。
66.在本发明中，所述采用抽污注清置换修复技术对地下水进行修复优选为对地浸采铀基地的抽液孔抽出地下水的同时，对地浸采铀基地的注液孔注入水。
67.在本发明中，所述置换修复的时间优选为0.5～5年，更优选为2年。
68.在本发明中，所述置换修复的总处理量优选为38.5万m3。
69.在本发明中，所述抽液孔中污染物浓度优选大于注液孔，所述抽液孔优选为污染物浓度较大的钻孔。
70.在本发明中，所述注液孔优选为抽液孔周围污染物浓度较低或者达标的钻孔。
71.在本发明中，所述抽出地下水中天然铀、镭-226和非放射性污染物的浓度优选高于含矿水层中天然铀、镭-226和非放射性污染物的浓度。
72.在本发明中，所述注入水优选为污染物浓度达标的清水。
73.本发明优选抽出受污染的地下水，经地表处理后回注地下或者达标后外排，同时注入清洁水以置换污染的地下水，注入的水优选来自地表处理后的清洁水或者外来清洁水。
74.在本发明中，所述抽注互换优选将局部抽液孔改为注液孔，在本发明的具体实施例中，将dk0903、dk0713、dk0805、dk0005、dk0717、dk0016、dk0510、dk0613、dk0607、dk0601、dk0204、dk0604、dk9018、dk15、zk1003抽液孔改为注液孔，将dk0902、dk0813、dk0716、dk0508、dk0010、dk0712、dk0015、dk0014、dk0606、dk0205、dk0603、xz12、xz5、xz19、xz21、dk15、dk9908、dk9909注液孔改为抽液孔，继续进行抽污注清置换修复。
75.在本发明中，所述抽注互换的修复时间优选为0.5～5年，更优选为2年。
76.在本发明中，所述抽注互换的总计处理量优选为26.9万m3，合32.88pv。
77.在本发明中，所述碱性还原原位修复优选使用硫化钠，所述硫化钠优选以硫化钠
溶液的形式加入，所述硫化钠溶液的ph值优选为碱性。
78.在本发明中，所述多圈围注增抽修复优选为：对地浸采铀基地的外围钻井进行多圈井注入清洁水或硫化钠溶液，同时对抽液井进行抽液，所述硫化钠溶液的ph值为9.3～9.5，所述清洁水和硫化钠溶液的注入速率根据注液井的情况通过自然高差进行自流注液或采用注液泵注液。
79.为了进一步说明本发明，下面结合实例对本发明提供的地下水地表处理方法以及地浸采铀基地退役治理方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
80.实施例1
81.地浸采铀基地位于芒棒乡城子门以北归属红豆村管辖地段38-1矿段范围内，其中地浸井场中包括257个钻孔、被污染地下水范围25300平方米，被污染地面11843平方米、被污染建筑物3004.8平方米及被污染设备器材。
82.地下水修复阶段：
83.第一阶段：采用单抽清洗快速降解技术，只抽不注，实施期间按照设计方案书要求结合现场实际情况，在可利用的116个钻孔中选取了水量较大的38个钻孔作为全局抽液钻孔，总抽液量180m3/d。通过抽液，以便在地下水污染范围内形成降落漏斗，使污染范围以外的地下水进入漏斗范围以内，该阶段持续时间为0.5年(2016年7月-2016年12月)，抽出污染水的体积为0.67pv(25300m3)。抽液井分布见图1。
84.第二阶段(边抽边注)：采用抽污注清置换修复技术对地下水进行修复。选择特定抽液孔抽出污染水和注液孔注入清洁水进行抽污注清使清洁水置换污染水。第二阶段抽污注清置换历时2年(2017年1月至2018年12月)，总处理量38.5万m3，合13.65pv。第二阶段抽、注液井分布如图2所示。
85.第三阶段(抽注互换)：在第二阶段的基础上，将局部抽液孔改为注液孔继续进行抽污注清置换修复，抽注互换修复时间为2年(2019年1月至2020年12月)，总计处理量为26.9万m3，合32.88pv。第三阶段抽液井和注液井分布如图3所示。
86.地下水地表处理设计采用离子交换除铀—ph中和调节—反渗透处理—清水回注、浓水中和达标外排的多级处理技术及工艺(见图4)。
87.采用酸性吸附尾液直接进入反渗透系统，保持fe
2
、al
3
的离子状态，避免膜系统产生堵塞，自2018年6月以来，运行效果良好，新的工艺流程和运行条件完全适用酸性地浸地下水修复过程，反渗透产水率70％，运行压力8～10公斤，脱盐率90％。
88.现场废水离子交换吸附、除镭(氯化钡，投加量为12g/m3)、中和、固液分离、除铀、除锰、反渗透系统运行正常，未出现任何环保事件。
89.随着抽出污染地下水ph值的升高，放射性核素和非放射性污染物浓度的降低，废水中和产生的硫酸钙、氢氧化铁、氢氧化铝等沉淀物减少，中和渣浆液絮凝沉降性能降低，处理后废水中铀含量已经接近排放限值，外排水中锰的排放指标不稳定，多接近排放标准。其中絮凝剂投加系统(聚丙酰烯胺，投加量为0.2g/m3)、石灰乳投加系统(投加量为将废水ph调节为9.5)、硫酸亚铁投加系统(投加量为50g/m3)、增加除锰设施，确保废水锰达标排放。经过除锰过滤设施后，同时外排水的铀、镭、铁、锰也得到进一步降低(表1)。
90.表1外排水过滤前后主要成分变化
[0091][0092]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。