Способ переработки сточных вод, содержащих перманганаты щелочных металлов

 

Изобретение относится к переработке жидких радиоактивных отходов (ЖРО), образующихся при дезактивации оборудования, спецтранспорта и т.д. Сущность изобретения состоит в том, что перед смешиванием щелочных отходов, содержащих перманганаты щелочных металлов и кислых отходов, содержащих органические комплексообразующие вещества, в них дополнительно вносят поверхностно-активные вещества (ПАВ) в количестве 0,1-10 г ПАВ на 1 г марганца в смеси отходов, выдерживают в течение 0,25-72 ч при температуре 10-40^oС, а смешение щелочных и кислых отходов проводят в соотношении, необходимом для установления рН смеси в диапазоне 6-9. Повышается производительность процесса, увеличивается степень осаждения радионуклидов и ионов переходных металлов. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к переработке сточных вод, в частности к способам переработки щелочных сточных вод, содержащих перманганаты металлов, радионуклиды и ионы тяжелых металлов. Изобретение может быть использовано для переработки отходов, образующихся при дезактивации оборудования, спецтранспорта, одежды и т.д., растворами, содержащими перманганаты щелочных металлов и органические комплексообразующие вещества.

Известен способ [1] переработки сточных вод, включающий разрушение органических соединений с помощью перманганата калия с образованием осадка диоксида марганца и осаждение примесей с помощью специфического соединения. Недостатком данного способа является его использование только для переработки малосолевых растворов (FR 2451617, кл.G21F 9/16, 1980) Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту является способ переработки радиоактивных щелочных сточных вод, включающий введение в них щавелевой кислоты для осаждения марганца в виде диоксида, подкисление раствора и нейтрализацию его до рН 7-8 [2, прототип]. В результате смешения образуется осадок диоксида марганца, содержащий основную часть радионуклидов, находящихся в жидких радиоактивных отходах (ЖРО). Полученный осадок отделяют от жидкой фазы и направляют на отверждение методом цементирования или битумирования (JP 3-5560 B4, кл.G21F 9/06, 22.05.85).

К недостаткам данного способа относятся: неполное осаждение марганца из дезактивационных растворов; невозможность удаления из раствора органических примесей; большой расход реагентов.

Задачей изобретения является увеличение степени концентрирования ЖРО, в том числе с высоким солесодержанием, для обеспечения безопасности окружающей среды и дальнейшей их утилизации.

Поставленная задача решается описываемым способом переработки ЖРО, включающим смешение щелочных и кислых отходов, содержащих органические комплексообразующие вещества, при этом перед смешиванием отходов в них дополнительно вносят поверхностно-активные вещества (ПАВ), преимущественно анионоактивного и/или неионогенного типа в количестве 0,1-10 г ПАВ на 1 г марганца в смеси отходов, выдерживают в течение 0,25-72 часов при температуре 10-40^oC, а смешение щелочных и кислых отходов проводят в соотношении, необходимом для установления рН смеси в диапазоне 6-9 с последующим отделением и захоронением образовавшегося осадка.

Было экспериментально установлено, что при введении ПАВ в щелочные и кислые отходы, содержащие комплексообразующие вещества, при последующем из смешивании с образованием осадка диоксида марганца наблюдается новый неожиданный эффект - увеличивается степень осаждения радионуклидов с осадком диоксида марганца: сокращаются время отстаивания и объем осадка. При этом в отходы преимущественно вносят анионоактивные (АПАВ) и/или неоногенные (НПАВ) ПАВ в количестве 0,1-10 г/г Mn в смеси отходов, растворы после внесения ПАВ выдерживают в течение 0,25-72 часов при температуре 10-40^oC, а смешение отходов проводят в соотношении, необходимом для установления рН смеси в диапазоне 6-9.

При времени выдержки меньше 0,25 часа, рН менее 6, температуре менее 10^oC, концентрации ПАВ менее 0,1 г на 1 г Mn наблюдается резкое уменьшение степени осаждения радионуклидов с осадком диоксида марганца. При рН смеси более 9 и концентрации ПАВ более 10 г на 1 г Mn увеличиваются объем осадка и время его отстоя, а при упаривании происходит их денатурация в присутствии электролита с выделением в отдельную фазу. Увеличение времени выдержки более 72 часов и температуры выдержки более 40^oC не приводит к увеличению эффективности процесса и экономически нецелесобразно.

Внесение в отходы ПАВ других типов, например катионоактивных, менее эффективно. Введение в отходы коагулянтов, например, полиакриламида, не приводит к аналогичному положительному эффекту.

Таким образом, обнаруженное явление является новым, неочевидном, а совокупность признаков изобретения удовлетворяет критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Способ иллюстрируется нижеследующими примерами.

Пример 1 (прототип). Перерабатываются щелочной и кислый дезактивационные растворы следующего состава. Щелочной раствор, г/л: NaOH 50; KMnO₄ 5 (Mn 1,74); U(Vl) 0,1; ТБФ 0,1; парафины 0,1; Fe 0,2; Ni 0,1; Al 0,2; Cu 0,07. Кислый раствор, г/л; HNO₃ 50; Н₂С₂О₄ 2; NaF 2; U(Vl) 0,1; ТБФ 0,1; парафины 0,1; Mn 003; Fe 0,015; Cr 0,02; Ni 0,005; Al 0,03; Cu 0,01.

Удельная бета-активность щелочного и кислого раствора составляет 9,010⁷ Бк/л и определяется присутствием радионуклидов ¹²⁵Sb; ¹⁰⁶Ru; ¹³⁷Cs; ¹³⁴Cs; ¹⁵⁴Eu.

Смешивают 500 см³ щелочного раствора и 745 см³ кислого раствора. рН смеси - 6,0. Смесь перемешивают в течение 10-15 минут. Переносят в мерный цилиндр и следят за скоростью осаждения осадка. Время полного осаждения составило 75 часов, объем осадка - 30% от объема смеси. Осветленный раствор декантируют с осадка, анализируют на содержание катионов металлов и радионуклидов и рассчитывают степень осаждения соответствующего компонента.

Примеры 2-6 иллюстрируют заявляемый способ.

Пример 2. Перерабатывают щелочной и кислый дезактивационные растворы состава, приведенного в примере 1, в щелочной раствор вносят неиногенный ПАВ (НПАВ) типа ОП-10 в количестве 0,17 г/л, а в кислый раствор - анионоактивный ПАВ (АПАВ) - сульфанол в количестве 0,003 г/л и выдерживают в течение 72 часов при температуре 10^oC. Затем смешивают щелочной и кислый растворы в соотношении 1: 1,39 - 1:1,150 в смеси, соответственно, до достижения рН смеси 6,0. Количество ПАВ 0,1 г на 1 г Mn в смеси отходов. Смесь перемешивают в течение 10 минут и переносят в мерный цилиндр. Скорость отстоя осадка и степень осаждения ионов металлов и радионуклидов определяют аналогично примеру 1.

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 2, с тем отличием, что в щелочной и в кислый раствор вносят НПАВ типа ОП-7 в количестве 17,4 и 0,3 г/л соответственно, выдерживают в течение 0,25 часа при температуре 40^oC и смешивают до достижения рН смеси 8,0. Количество ПАВ - 10 г на 1 г Mn в смеси отходов.

Пример 4. Способ осуществляют аналогично примеру 2 с тем отличием, что в щелочной и в кислый растворы вносят АПАВ - сульфанол в количестве 3,48 и 0,96 г/л соответственно, выдерживают в течение 1 часа при температуре 25^oC и смешивают до достижения рН смеси 7,8. Количество ПАВ 2 г на 1 г Mn в смеси отходов.

Пример 5. Способ осуществляют аналогично примеру 2 с тем отличием, что в щелочной и в кислый растворы вносят АПАВ типа контакта Петрова (смесь сульфокислот, получаемых при сульфировании керосинового или газойлевого дистиллята) в количестве 0,6 г ПАВ на 1 г Mn в смеси отходов, выдерживают при температуре 10^oC в течение 72 часов и смешивают до достижения рН смеси 6,0.

Пример 6. Способ осуществляют аналогично примеру 2 с тем отличием, что в щелочной раствор вносят отработанные воды спецпрачечной, содержащие НПАВ типа ОП-7 и ОП-10, а в кислый раствор - АПАВ - сульфанол, выдерживают при температуре 40^oC в течение 0,25 часа и смешивают до достижения рН смеси 9,0. Количество ПАВ - 0,1 г на 1 г Mn в смеси отходов.

Результаты, полученные в примерах 1-6, приведены в таблице.

Преимущества заявляемого способа переработки ЖРО по сравнению с прототипом состоят в повышении производительности процесса за счет сокращения времени отстоя и в увеличении степени концентрирования отходов за счет уменьшения объема осадка при одновременном увеличении степени осаждения радионуклидов и ионов переходных металлов. Высокая степень осаждения радионуклидов и переходных металлов позволяет перерабатывать ЖРО с высокой концентрацией солей, с последующей переработкой жидкой фазы, после отделения осадка, например, методом упарки. Дополнительным преимуществом заявляемого способа является возможность попутной утилизации еще одного типа ЖРО - вод спецпрачечных или других видов ЖРО, содержащих в своем составе ПАВ.

Формула изобретения

1. Способ переработки сточных вод, содержащих перманганаты щелочных металлов, включающий их смешение с кислым раствором, содержащим щавелевую кислоту, отделение и захоронение образовавшегося осадка, отличающийся тем, что перед смешением в щелочные сточные воды и в кислый раствор дополнительно вносят поверхностно-активные вещества, выдерживают и смешивают их в соотношении, необходимом для установления рН смеси в диапазоне 6-9.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве щелочных сточных вод и кислого раствора используют жидкие радиоактивные отходы.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в щелочные сточные воды и кислый раствор вносят анионоактивные и/или неоногенные поверхностно-активные вещества.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что поверхностно-активные вещества вносят в количестве 0,1-10 г на 1 г марганца в смеси отходов.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что выдержку отходов перед смешением ведут при температуре 10-40^oC в течение 0,25 - 72 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1