周 函,張 輝,楊迎春,李 峰,丁德馨*

(1.南華大學(xué)鈾礦冶生物技術(shù)國防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室; 2.南華大學(xué)極貧鈾資源綠色開發(fā)技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

引 言

隨著核能和核技術(shù)的快速發(fā)展,世界各國對(duì)天然鈾的需求量不斷增加。鈾礦石的開采和加工產(chǎn)生大量低濃度含鈾廢水,導(dǎo)致礦山周圍生態(tài)環(huán)境不斷惡化。低濃度含鈾廢水主要來自鈾礦開采、水冶產(chǎn)生的廢水及未經(jīng)處理排放的尾液、洗井廢水等[1-2]。此外,核工業(yè)[3]、醫(yī)院和科研機(jī)構(gòu)[4]、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)(磷肥生產(chǎn)及使用)[5]等均會(huì)直接或間接產(chǎn)生低濃度含鈾廢水,鈾質(zhì)量濃度一般為5 mg/L[6],遠(yuǎn)高于國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。鈾具有一定的化學(xué)毒性和輻射危害,未經(jīng)處理的含鈾廢水排放到自然環(huán)境中,污染物會(huì)隨水流、土壤等不斷擴(kuò)散,對(duì)人體健康、地表環(huán)境和地下環(huán)境造成嚴(yán)重危害[7]。

鈾通過消化道進(jìn)入人體后,經(jīng)血液循環(huán)迅速分布到各組織器官(如腎、肝和脾等)[8],會(huì)從輻射毒性和化學(xué)毒性兩個(gè)方面危害人體健康[9],對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)、組織器官等造成損害;特別是鈾輻射還有可能誘發(fā)DNA突變和致癌,對(duì)人體健康造成不可逆的損害。因此,如何有效處理低濃度含鈾廢水成為一個(gè)值得研究與探討的問題。近年來,國內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)這類含鈾廢水的處理技術(shù)開展了大量研究,并取得了一系列重要成果。

1 低濃度含鈾廢水特點(diǎn)

2 低濃度含鈾廢水處理工藝

2.1 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法通過向廢水中加入絮凝劑(如鈣鹽、鐵鹽、鋁鹽等[16-18]),使廢水中放射性元素與化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),生成顆粒物或懸浮物,采用過濾等工藝實(shí)現(xiàn)除鈾的目的。

路艷等[19]優(yōu)化了樹脂吸附-鈣鹽沉淀法,通過3臺(tái)“717”樹脂吸附塔串聯(lián),將廢水中鈾質(zhì)量濃度從100 mg/L降至50 μg/L以下,達(dá)到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)。高旭等[20]采用PAC絮凝法除鈾,研究了pH和PAC投加量對(duì)除鈾效果的影響。結(jié)果表明,在pH值為7、PAC投加量為300 mg/L、攪拌速度為45 r/min條件下,鈾去除率可達(dá)97.94 %。

化學(xué)沉淀法具有除鈾效果穩(wěn)定、設(shè)備簡單、操作簡便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),但投入過量化學(xué)物質(zhì),容易產(chǎn)生大量垢狀物,嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞排水管道,造成二次污染。

2.2 吸附法

吸附法是通過多孔性固體材料將鈾元素吸附在表面,從而達(dá)到除鈾的一種方法。碳材料、天然高分子化合物、復(fù)合吸附材料等是較為常見的吸附劑[21]。此外,近些年對(duì)于吸附材料的研究涉及到納米材料領(lǐng)域,其中,納米零價(jià)鐵(Nano zero-valent iron,nZVI)性質(zhì)活潑,具有很強(qiáng)的還原性,相較于鐵粉具有更大的比表面積、更強(qiáng)的吸附性和反應(yīng)活性,利用nZVI處理低濃度含鈾廢水也是一種簡單高效的方法。原理是通過nZVI將廢液中更具遷移性的U(Ⅵ)還原為U(Ⅳ),并通過吸附作用沉淀富集在其表面[22]。

SHAO等[23]制備了聚苯胺改性氧化石墨烯(PA-NI/GO)復(fù)合材料處理低濃度含鈾廢水中鈾,pH是重要影響因素之一,在pH值為5.0時(shí),吸附量達(dá)到最大,為1 960 mg/g,比傳統(tǒng)吸附材料和納米材料的最大吸附量提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。PANI/GO對(duì)U(Ⅵ)有良好的選擇吸附性能,且具有理想的高鹽耐受性、良好的再生再利用性能,實(shí)際應(yīng)用中可作為U(Ⅵ)的吸附劑。王子鳴等[24]合成了一種聚乙烯亞胺(PEI)功能化的復(fù)合氣凝膠(MGO/PEI),在298 K、pH值為6時(shí),最大吸附量為1 027.01 mg/g,其主要吸附機(jī)理是氨基官能團(tuán)(-NH2)及含氧官能團(tuán)對(duì)U(Ⅵ)的共同絡(luò)合作用。ZHANG等[25]制備了活性炭負(fù)載的納米零價(jià)鐵(A-BC-nZVI),用于含鈾廢液中U(Ⅵ)的去除,試驗(yàn)研究了溶液pH、A-BC-nZVI投加量、溫度、時(shí)間和U(Ⅵ)濃度對(duì)A-BC-nZVI去除U(Ⅵ)的影響。結(jié)果表明:A-BC-nZVI對(duì)U(Ⅵ)有較強(qiáng)的吸附能力,經(jīng)過5次吸附、解吸試驗(yàn)后,該材料鈾吸附率達(dá)90 %以上,在第5次循環(huán)時(shí)鈾吸附率下降了5百分點(diǎn),即A-BC-nZVI處理低濃度含鈾廢水有廣闊的應(yīng)用前景。ZHU等[26]制備了多孔氮-碳結(jié)構(gòu)的納米零價(jià)鐵,研究了pH和碳酸鹽濃度對(duì)鈾去除效果的影響,經(jīng)試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)Fe/N-C-70的除鈾效果最好,最大去除能力可達(dá)232.54 mg/g。TANG等[27]通過3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)對(duì)氧化石墨烯(GO)進(jìn)行改性,并在APTES-GO表面生成Fe0,形成Fe0/APTES-GO復(fù)合材料,以提高Fe0對(duì)U(Ⅵ)的去除性能。試驗(yàn)結(jié)果表明,在pH=4.1、溫度為50 ℃時(shí),Fe0/APTES-GO復(fù)合材料的鈾吸附量可達(dá)1 357.99 mg/g,主要作用機(jī)理是鐵的還原作用和材料上豐富的官能團(tuán)(-COOH、-COH和-OH)作用。

吸附法處理低濃度含鈾廢水具有吸附材料豐富、效率高及二次污染小等特點(diǎn),但存在工作量大、吸附材料消耗大等有待改進(jìn)的地方。如何提高效率、減少吸附劑耗量、高效處理飽和吸附材料等將是未來重要的研究方向。

2.3 膜過濾法

膜過濾法是利用過濾薄膜的選擇透過性,將重金屬離子阻隔在膜的一側(cè),從而達(dá)到除去廢水中重金屬離子的目的[28]。膜過濾工藝如圖1所示。

圖1 膜過濾工藝示意圖Fig.1 Diagram of the membrane filtration process

TORKABAD等[29]研究了聚醚砜(PES-2)和聚酰胺(NF-1和NF-2)膜處理高濃度鈾溶液性能,試驗(yàn)結(jié)果表明,納濾工藝因其能耗低、易操作等優(yōu)點(diǎn),可以作為除鈾的方法,但不適用于高濃度含鈾廢水。WANG等[30]設(shè)計(jì)了一種新型多孔性cCS/PVA/UiO-66-NH2膜吸附劑,在最佳條件下,該吸附劑的吸附能力最高可以達(dá)到316.50 mg/g。

膜過濾技術(shù)優(yōu)點(diǎn)較多,如操作方便、能耗低、效率高、設(shè)備簡單等,但也存在成本高、膜污染等問題,限制了該技術(shù)更進(jìn)一步的應(yīng)用。

2.4 離子交換法

離子交換法是將含鈾廢水中重金屬離子與離子交換劑中離子進(jìn)行交換,從而達(dá)到處理廢水的一種方法。離子交換法的作用機(jī)理主要是物理吸附和化學(xué)反應(yīng),其反應(yīng)裝置如圖2所示。離子交換劑主要有無機(jī)和有機(jī)兩種類型[31]。

圖2 離子交換反應(yīng)裝置示意圖Fig.2 Schematic diagram of an ion exchange reaction device

李建華等[32]研究了強(qiáng)堿性陰離子交換纖維(下稱“纖-Ⅱ”)對(duì)低濃度含鈾廢水的處理效果,對(duì)接觸時(shí)間和床層高度進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明,纖-Ⅱ吸附和淋洗體積小、速度快,且具有峰值鈾質(zhì)量濃度高的特點(diǎn),處理后的礦井水符合排放標(biāo)準(zhǔn)。趙春等[33]采用離子交換樹脂吸附法對(duì)低濃度含鈾廢水進(jìn)行處理,研究了樹脂種類、吸附量和淋洗效率等條件。結(jié)果表明,408(Ⅱ)強(qiáng)堿性樹脂的飽和吸附量可達(dá)到18 g/L,淋洗效率為97.2 %,淋洗效果較好,即樹脂有較好的可循環(huán)利用價(jià)值。

離子交換法具有操作簡單、除鈾效率高、離子吸附材料可循環(huán)利用的優(yōu)點(diǎn),但在酸性或高鹽溶液中存在離子交換劑消耗量大、易板結(jié)等缺點(diǎn)。未來,需要對(duì)所用材料的穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究,并降低離子交換劑的消耗量,節(jié)約成本。

2.5 蒸發(fā)濃縮法

蒸發(fā)濃縮法是將低濃度含鈾廢水通過升溫蒸發(fā)水分,剩余鈾等重金屬離子富集在殘余溶液中。蒸發(fā)濃縮法包括自然蒸發(fā)法和人工蒸發(fā)法。二者相較而言,人工蒸發(fā)法雖然效率高、廢水產(chǎn)量少,但也存在成本高、能耗及風(fēng)險(xiǎn)大的缺點(diǎn)[34]。

張永康等[35]研發(fā)了一套放射性廢水遠(yuǎn)紅外蒸發(fā)處理裝置,投入4組輻射元件時(shí),蒸發(fā)器壓力約為0.017 MPa,輻射元件溫度為730 ℃,處理廢水能力為24 L/h,實(shí)現(xiàn)了低放射性廢水的小型化、可移動(dòng)化處理,在少量放射性廢水的應(yīng)急處理領(lǐng)域有較為廣闊的應(yīng)用前景。在法國的UP3后處理廠,設(shè)計(jì)了一套蒸發(fā)濃縮工藝處理放射性廢液,可以將60 g/L硝酸鈾酰蒸發(fā)濃縮至1 200 g/L,保證了后處理廠水、硝酸的循環(huán)利用,有效降低了放射性廢液量[36]。曾志偉等[37]在處理低放射性廢水時(shí)采用了蒸發(fā)簾強(qiáng)化自然蒸發(fā)技術(shù),以碳纖維編織布為原料的蒸發(fā)簾不但吸水性好,而且有利于水分的蒸發(fā)。結(jié)果表明,碳纖維蒸發(fā)簾的蒸發(fā)水量為5.4 mm/d,比自然蒸發(fā)水量的3.4 mm/d提高了157.14 %,有效提高了企業(yè)處理低放射性廢水的效率。

自然蒸發(fā)技術(shù)具有節(jié)能、易于操作等特點(diǎn),但效率較低,且易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染,逐漸被更為高效、能力更強(qiáng)的人工蒸發(fā)技術(shù)取代,如何控制人工蒸發(fā)的成本、安全等問題,仍需要進(jìn)一步研究。

2.6 萃取法

EL-SHAHAT等[39]利用三異辛胺(Triisoocty-lamine,TOA)純化高濃度鈾溶液后,研究了脈沖萃取柱的性能,結(jié)果表明,在室溫條件下,pH值為1,有機(jī)相與水相比為1.8∶1,二(2-乙基己基)磷酸與TOA濃度比為2∶3時(shí),鈾萃取率可達(dá)97 %,并克服了Cl-的抑制效應(yīng),提高了萃取效率。龍亮等[40]采用D2ENPA-TRPO萃取和化學(xué)除磷工藝回收30 %高磷酸廢液中的鈾,鈾萃取率達(dá)到99.3 %以上,萃余液鈾質(zhì)量濃度為6.3 mg/L;一個(gè)閉環(huán)鈾回收工藝,鈾總回收率達(dá)到99.9 %。ORABI等[41]采用二丙胺從預(yù)處理硫酸溶液中萃取鈾,在二丙胺為0.25 mol/L、室溫條件下A∶O為1∶1、接觸時(shí)間為5 min條件下,鈾萃取率可達(dá)96 %。

萃取法具有除鈾效率高、選擇性好、處理量大等優(yōu)點(diǎn),但也存在殘?jiān)a(chǎn)量大、處理費(fèi)用較高等不足。尋找一種綠色友好、經(jīng)濟(jì)高效的萃取劑將是該技術(shù)的重要發(fā)展方向。

2.7 可滲透反應(yīng)墻技術(shù)

可滲透反應(yīng)墻(Permeable Reactive Barrier,PRB)技術(shù)在低濃度含鈾廢水處理中得到廣泛應(yīng)用,是一種原位處理技術(shù),原理是利用污染物通過PRB時(shí),可以被反應(yīng)介質(zhì)處理或阻擋,防止污染物進(jìn)一步擴(kuò)散和遷移,其結(jié)構(gòu)如圖3所示。反應(yīng)墻中的填充物常選用零價(jià)鐵、活性炭、氫氧化鐵等[42],利用鐵的還原性、活性炭的吸附性和氫氧化物的可沉淀性三者共同作用,實(shí)現(xiàn)低濃度含鈾廢水除鈾的目的。

圖3 PRB結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Diagram of PRB structure

ZHANG等[43]以羥基磷灰石為反應(yīng)材料,采用PRB去除水溶液中鈾。試驗(yàn)研究了吸附劑粒徑(D0)、初始鈾濃度(c0)和水力負(fù)荷(Qh)對(duì)石英砂包裹的羥基磷灰石除鈾的影響,結(jié)果表明,c0對(duì)鈾的去除效率影響最大,依次是D0和Qh,在c0為5 mg/L,D0為0.6～1.18 mm,Qh為5.5 m3/(m2·d)時(shí),去除率最高可達(dá)75.23 %,其主要的作用機(jī)理為溶解沉淀、離子交換及化學(xué)吸附。李艷梅等[44]探討了PRB技術(shù)在鈾礦區(qū)低濃度鈾污染地下水修復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)展,介紹了PRB技術(shù)原理、類型和特點(diǎn),并總結(jié)了該技術(shù)所用到的活性材料(樹脂、活性炭、沸石等)、吸附效果和機(jī)理(吸附、絡(luò)合、離子交換等),發(fā)現(xiàn)PRB技術(shù)能夠有效處理鈾礦山地下水污染,且運(yùn)行成本低、占地面積小、環(huán)境擾動(dòng)小。

PRB技術(shù)能夠有效處理放射性核素、重金屬等多種污染物,是鈾礦區(qū)低濃度鈾污染地下水治理的有效方法之一。在實(shí)際應(yīng)用中,所用材料的穩(wěn)定性及長期有效性是該技術(shù)的關(guān)鍵。因此,研究污染物同步處理的復(fù)合材料及根據(jù)實(shí)際污染情況不斷優(yōu)化PRB墻體及工藝,是該技術(shù)未來的發(fā)展方向[45]。

2.8 微生物修復(fù)技術(shù)

微生物修復(fù)技術(shù)是指利用人工培養(yǎng)或自然存在的微生物,在特定條件下,通過微生物的還原、礦化、吸附等作用進(jìn)行低濃度鈾污染地下水修復(fù)[46]。目前,微生物修復(fù)低濃度鈾污染地下水的作用機(jī)制包括生物還原、生物礦化、生物吸附及生物累積。生物還原是在厭氧條件下,通過微生物將易溶U(Ⅵ)還原為不溶性U(Ⅳ),從而在細(xì)胞外將沉淀后的鈾去除,常見的還原性菌類有鐵還原菌[47]、硫酸鹽還原菌[48]、嗜酸菌[49]等;生物礦化也可稱作生物沉淀,指細(xì)胞表面的磷酸鹽分子與U(Ⅵ)反應(yīng)生成性質(zhì)穩(wěn)定的磷酸鈾酰鹽沉淀,或U(Ⅵ)在微生物細(xì)胞表面的堿化作用下生成碳酸鹽或氫氧化物沉淀[50];生物吸附是指通過向低濃度鈾污染地下水中添加特定微生物,使鈾被動(dòng)吸附在細(xì)胞表面,目前已有的生物吸附劑有芽孢桿菌、地桿菌、梭狀芽孢桿菌、鏈霉菌和節(jié)桿菌等[51-53];生物累積是指某些微生物可以攝取鈾酰離子[54],在體內(nèi)與磷酸鹽反應(yīng)生成穩(wěn)定的磷酸鈾酰沉淀,從而達(dá)到除鈾的效果。

LI等[55]合成了真菌功能化Fe3O4納米顆粒,用于處理放射性廢水中鈾,結(jié)果表明,該吸附劑具有較高的生物活性,對(duì)UO22+的飽和吸附容量可達(dá)171 mg/g,且可用于處理其他類似于UO22+的放射性離子。陳天宇等[56]篩選出對(duì)重金屬具有高度耐受能力的嗜麥芽糖寡養(yǎng)單胞菌(Stenotrophomonasmaltophilia),并研究了該菌株對(duì)鈾的吸附及影響因素。結(jié)果表明,該菌株在培養(yǎng)基中培養(yǎng)12 h時(shí),對(duì)鈾的吸附能力最強(qiáng),細(xì)胞表面的羧基是吸附鈾的主要官能團(tuán),且還發(fā)現(xiàn)十二烷基硫酸鈉(Sodium Dodecyl Sulfate)對(duì)于鈾的吸附有促進(jìn)作用。王國華等[57]利用β-甘油磷酸鈉同時(shí)激活生物還原和生物礦化菌群,其對(duì)鈾的去除率達(dá)98 %,且微生物表面均勻沉積了CaU(PO4)2和Mg(UO2)2(PO4)2·10H2O等鱗片狀礦物,最終沉淀中的U(Ⅳ)占比達(dá)到47.51 %。

雖然生物修復(fù)法因綠色、環(huán)保、低能耗的優(yōu)點(diǎn)被廣泛研究,但目前微生物修復(fù)技術(shù)大多仍停留在試驗(yàn)階段,未能在實(shí)際中廣泛應(yīng)用。今后,如何快速篩選高效的微生物,以及微生物如何適應(yīng)低濃度含鈾廢水低pH條件,將是推動(dòng)該技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。

位于首都科倫坡東南64公里的崇山峻嶺之中的拉特納普勒，是著名的寶石城。在僧加羅語中，“拉特”是“寶石”的意思，“普勒”就是“城市”，合起來就是“寶石城”。寶石城，這個(gè)童話般的名字，也如童話般遍地寶石，據(jù)說在自家后院都能隨隨便便撿到寶石。這是一個(gè)充滿傳奇色彩的神秘地方，一千零一夜中提到的辛巴達(dá)曾發(fā)現(xiàn)的寶石谷據(jù)說就在這里。

2.9 植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)多用于被低濃度含鈾廢水污染的大面積地下水治理。植物修復(fù)技術(shù)利用植物對(duì)鈾的富集、積累和轉(zhuǎn)化作用將環(huán)境中鈾去除,達(dá)到環(huán)境修復(fù)的目的[58]。植物修復(fù)類型主要分為4種:植物提取[59-61]、植物固定[62]、植物過濾[63]、植物揮發(fā)[64]。

胡南等[65]研究了滿江紅、野生水葫蘆等5種不同植物對(duì)鈾的去除效果,結(jié)果表明,在鈾質(zhì)量濃度為0.15 mg/L、1.5 mg/L和15 mg/L的含鈾廢水中培養(yǎng)21 d后,滿江紅對(duì)鈾的去除率可以達(dá)到94 %、97 %和92 %,即滿江紅對(duì)鈾的去除率高、耐受性好、富集能力強(qiáng)且生長速度快,是修復(fù)鈾污染水體的潛在植物。丁德馨等[66]對(duì)3種植物(蘆葦、香蒲、菖蒲)-人工濕地(CW)對(duì)鈾尾礦庫浸漬水修復(fù)效果進(jìn)行了比較,結(jié)果表明,水力停留時(shí)間為36 h、循環(huán)5次后,各植物-CW出水鈾質(zhì)量濃度均低于50 μg/L,達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。其中,香蒲修復(fù)能力最好,最終出水鈾質(zhì)量濃度降低至18.10 μg/L,其次是菖蒲和蘆葦。

植物修復(fù)技術(shù)因環(huán)境友好、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)被人們廣泛接受和研究。但是,仍存在周期長、成效低、超積累植物種類少、受環(huán)境條件限制等不足。隨著學(xué)科交叉的興起與發(fā)展,環(huán)境科學(xué)、植物科學(xué)、生物科學(xué)等多學(xué)科交叉技術(shù)的研究,將推動(dòng)植物修復(fù)技術(shù)在低濃度含鈾廢水處理中更好的應(yīng)用。

2.10 光催化還原技術(shù)

光催化還原U(Ⅵ)時(shí),首先U(Ⅵ)被吸附在催化劑表面,催化劑在光的照射下,價(jià)帶(Valence Band,VB)上的電子發(fā)生躍遷,轉(zhuǎn)移到導(dǎo)帶(Conduction Band,CB)上形成光電子,然后光電子會(huì)將吸附劑表面的U(Ⅵ)還原為U(Ⅳ),從而達(dá)到除鈾的目的[67-68]。目前,已研發(fā)的還原重金屬光催化劑有TiO2、Fe2O3、Ag2S和g-C3N4等;其中,g-C3N4催化劑因具有成本低廉、能帶結(jié)構(gòu)合適、穩(wěn)定性和光電性能出色等特點(diǎn),被認(rèn)為是理想的光催化除鈾材料[69]。

CHEN等[70]合成了一種新型O、K共摻雜g-C3N4(OKDCN)的光催化劑(OKDCN-2),在空氣氣氛下無犧牲劑高效光還原去除U(Ⅵ)。結(jié)果表明,在pH值為5.0的條件下,OKDCN-2在120 min內(nèi)除鈾效果幾乎可以達(dá)到100 %。洪佳輝等[71]采用簡單熱共聚法合成了含有Co-Nx構(gòu)型的CoNx/g-C3N4催化劑,并進(jìn)行了除鈾試驗(yàn)。結(jié)果表明,在固液比為1.0 g/L、pH值為5、可見光照射45 min時(shí),制備的催化劑(m(Co-MOFs)∶m(g-C3N4)=1∶1)可以將50 mg/L的U(Ⅵ)溶液完全還原,還原率達(dá)到100 %。

光催化還原技術(shù)因高效、環(huán)保、低成本及可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛研究,但該技術(shù)距離實(shí)際應(yīng)用仍有很大距離。目前,光催化還原除鈾研究主要集中在合成水,研究單一離子的影響;但實(shí)際含鈾廢水的成分極其復(fù)雜,如何將光催化還原技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際中是今后該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。此外,作為水處理技術(shù)的一項(xiàng)重要指標(biāo),控制成本是一項(xiàng)技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵,但目前很少有學(xué)者對(duì)光催化的成本進(jìn)行探討,建議今后的研究中應(yīng)結(jié)合材料合成、維護(hù)等方面的成本對(duì)該技術(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2.11 聯(lián)合處理技術(shù)

隨著學(xué)科交叉的不斷發(fā)展,對(duì)于低濃度鈾污染地下水處理的方法也不局限于一種,越來越多的學(xué)者嘗試通過兩種或多種處理技術(shù)聯(lián)合處理的方法進(jìn)行修復(fù),如超聲波強(qiáng)化還原法、植物-微生物協(xié)同處理法及CaO中和法-微生物法技術(shù),并取得了不錯(cuò)的進(jìn)展。

圖4 超聲-零價(jià)鐵協(xié)同除鈾試驗(yàn)裝置示意圖Fig.4 Schematic diagram of the experimental setup for ultrasound-zero-valent iron synergistic uranium removal

雖然目前已經(jīng)有多種高效處理低濃度含鈾廢水的技術(shù)與方法,但各項(xiàng)技術(shù)或多或少存在不足,并且單一技術(shù)很難對(duì)成分復(fù)雜、種類繁多的低濃度鈾污染地下水進(jìn)行全面、高效、環(huán)保的綜合處理。因此,通過學(xué)科交叉,低濃度含鈾廢水處理技術(shù)必將受多學(xué)科、多領(lǐng)域、多種技術(shù)的共同影響,從而得到處理效果更好、處理能力更全面、處理成本更低的綜合性技術(shù)。

綜上所述,各種低濃度含鈾廢水處理工藝均有優(yōu)缺點(diǎn),適用范圍也有所差異。低濃度含鈾廢水處理技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

表1 低濃度含鈾廢水處理技術(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)Table 1 Low-concentration uranium-containing wastewater treatment technology and its advantages and disadvantages

3 結(jié) 語

隨著科技的發(fā)展與學(xué)科的交叉,低濃度含鈾廢水的處理技術(shù)必將朝著多學(xué)科、多領(lǐng)域、多種技術(shù)共同協(xié)作的方向發(fā)展,從而達(dá)到更加高效、綠色、經(jīng)濟(jì)的處理效果。目前,化學(xué)沉淀法、離子交換法、膜分離法等技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在實(shí)際工程中,微生物及植物修復(fù)法等技術(shù)受環(huán)境條件的限制,仍停留在試驗(yàn)階段或未能廣泛推廣應(yīng)用。

近年來,低濃度含鈾廢水處理技術(shù)的研究成果主要是通過對(duì)傳統(tǒng)方法進(jìn)行改進(jìn)取得的。從未來發(fā)展的角度來看,應(yīng)秉持安全、綠色、高效的理念,采用多學(xué)科交叉(化學(xué)、生物、物理、材料等)的研究思路,將研究的重點(diǎn)聚焦在聯(lián)合處理技術(shù)的研發(fā)及后續(xù)鈾的回收利用上。