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核辐照技术在环境污染治理中的应用(PDF)
发布时间: 2022-08-12 19:07:29 来源:舞会森林app官方版 作者:舞会森林app注册
 
 

  第5卷第4期19 9 2年1 1月同位素Jo ur n a lof Is oto侧e SVol.5No.No v.1 9 9 2核辐照技术在环境污染治理中的应用陈进兴(国家海洋局第三 海洋研 究所,厦门36 1005 )关锐词核辐射,环境污染,治理。利用核辐照技术治理 环境污染的研究在国外已取得一定进 展,如苏、美、法、日等 已建起小型辐照污水处理厂,西德、加拿大也做过 一些研究工作。我 国学 者也做过一些 探 讨性研究,并取得 初步成果〔‘,2〕,现就有关 问题作简单介绍。一、基本原理和辐照类型1.墓本原理当辐射能超过 一般 化学键 的键 能和 分 子的电离势时,就 足 以破坏 化 学键和分子的结合...

  第5卷第4期19 9 2年1 1月同位素Jo ur n a lof Is oto侧e SVol.5No.No v.1 9 9 2核辐照技术在环境污染治理中的应用陈进兴(国家海洋局第三 海洋研 究所,厦门36 1005 )关锐词核辐射,环境污染,治理。利用核辐照技术治理 环境污染的研究在国外已取得一定进 展,如苏、美、法、日等 已建起小型辐照污水处理厂,西德、加拿大也做过 一些研究工作。我 国学 者也做过一些 探 讨性研究,并取得 初步成果〔,2〕,现就有关 问题作简单介绍。一、基本原理和辐照类型1.墓本原理当辐射能超过 一般 化学键 的键 能和 分 子的电离势时,就 足 以破坏 化 学键和分子的结合能。当这些 辐射能作用于废水时,废水便进行辐射分解而 生成强的氧化物质(如o H,HZO,H202,02 一等),这些氧化物质与水中的污染物质,细菌相互作用,使之达到氧化分解和消毒目的比3〕。辐照处理废水的机制和特点如下。一般机制:{一”ZU肖H,Ea。一(水合电子),oHH+ O:一:一H O 玄一0 厂H++ 02 -Ea。一+ 0特点:无需化学 试剂;不产生二 次固体废物;完全分解成c02和HZo;节 省能源。2 .几种辐照类型[ z ,,5」( l )同位素丫辐照装置60 C。及3 7C s是 目前最 常用的同位素辐照源,它 的最 佳装置是“地下”装置,这 样可保证 结构紧凑、造 价低廉、运行安 全、操作方便,而且可将装置放在与任 何生 产厂房里的其他设备相邻的地方。缺点是O Co的半衰期较短 ( 5.3a ),需经常补充co源才能保持的强度。3 了C s虽然半衰期长(3 0a ),但是 它的丫射 线能量较弱,辐照废水时其穿透 能力较低。( 2 )加速电子束的辐照装置它是由电子 加速器加速出来的高能电子束的一种辐照 装置,它能保证 辐射源有高的功率,从而保持设备的高处理 能力。缺点是 由于水对电子束的 吸收,难以得到 均 匀辐照。 二、若干应用如前面所述,核辐照的作用类似强氧化剂,它作用于污染物质时能使 污染物质 产生氧化分解,使有害物质变成无害,甚至变成有用物质(做成肥料等)。核辐照技术在环境污染治理中的应用也较广泛,它不仅可以对 污水进行处理,也可以对污泥 和废气进行处理。以下就三方面 的辐照处理作简单介绍。1.污水的核辐照处理污水的辐照处理是环境污染治理中应 用最广的一项。它 主要用于 工业污水和城市生活污水的灭菌消毒,以及水的脱色和除臭等用途。它可以利用核辐照单独进行处理,也可以和其它方法(如臭氧法、生物法、凝聚 沉降法、吸附法等)联用,进行更有效地处理。以下分别举例说 明。( 1 ) 直接利 用核辐照进行灭菌消毒实验结果表明,核辐 照对肠道细 菌、抗酸菌、枯草菌和寄生虫卵都有很好治理效果。总照射量(X )分别在3 3.O C/ k g 和 4 2.Z c/ k g 以上才能全部杀死污水和 污泥中的大肠杆菌(表1) [ s〕。(2 ) 核辐照法与生物法联用进行灭菌消毒当污水先用生物法处理后再用核辐照 处理其效 果更好。P etry a e r等人当研究城市污水和工业污水经 生物处理 后,仍含有机污染物c 0 D 高达 5 0mgoZ/ l,后用Y辐照处理,其灭菌消毒效果均达 9 8 % 以上(表2) [ s〕。表l污水中几种微生物的辐照效果菌种戈/ckg一 l oZx/e(kgmin)照 射前菌数/个m I一 照 射后菌数/个m l效率/%9 8 .1 0 1 0 1 0 9 7 . 9 9 . 9 3 .1 09 9 . 9 7 .1 0 1 0 1 0 1 00 0 02 8 0 1 2 02 0弱毒牛型结核菌(BC G)15.4322.6 52.063.8 76.4 29.4 45.5X 1035.5 X 1035.5只 1035.5火 103弱毒人型结核病(Hs了Ra)15.4 32 2.654 X 1 034 X 1 034 X 1034 X 1032 2。653 1.554 2.1 15 0.675 4.9 561.9 22 063.8 76.4 29.441.6 82.4 63.303.973。874.363.5 X 1043,5 X 1043.5 X 10摊3.5X 1043.5 X 10弓3.5 X 10刁:):分草枝菌x:照射剂量率符号。化学需氧量。 (3 ) 核辐照法与奥级法联用处理苯酚废水虽然臭氧本身就是 一种强氧化剂,也 是一种很好的污水处理剂;但若把臭氧法 和核辐 照法联用,其处理效果明显提 高。如日本学者研究单 独用臭氧处理含酚废水时,To c的去除率只有4 2 写,若将辐照法与臭氧法联 用处理,在 吸收剂量为I X 103G y时,照射12 0 min,其T O〔去除率达9 6%。表2城市污水及工业污水生物处理后的辐照消毒剂量/G y辐照后存活的徽生物数/个.ml一:消毒效果/ %1 7 68 5 8 9 9 39 89 9 . 9 9 . 9 9 . 9 9 .1.2 0X 1 0517 X 1 0390X 1 0222..1.75X 1 0225X 1028 5X 1 021.0.n甘州八“n材 n U n U钧”1O J洲”Ž八曰(;J l合八61(4 ) 在污水的脱色和除奥中的应用色度和味道是天然水尤其是饮用水的重要指标。色度是由于水中含有各种腐植质成分造成的,如腐植酸,胶体或溶解态的黄色素酸等。而臭味是水中含有 强有机酸,弱有机酸等有机物造成的。水 中这 些色度 和臭味可以用辐 照技术进行处理。如苏联学者就用过6 0 c。辐射源对莫斯科地区的一些水源进行辐照脱 色和除臭的研究(表3、4)[3〕。表3莫斯科地 区水源的辐照去色去色至 2 0 度时吸收剂量/k G y水源无 空气鼓泡空气鼓泡Ucha水源东区水处 理厂K lya z ma水源注:水色 2 0 度 为苏联饮用水质标准。表4辐照除臭结果有机 物类型有机物名称原来的水辐照 后的水臭度/T o N,C O D/m g 02m l臭度/TO NCO D/m g 02m l中性化合物强有机酸弱有机酸碱性有机物碳氢化合物、醚、酷、醛、酮、硫 化物等月 旨 肪酸苯酚、苯衍生物等胺、毗吮等1 40一10017一1 21 06 1 210 0一7070一5 025 0一20 05l0l01):吸 收剂量 率为。.5 8G y/ s,其余为3.6 G y/s ;2 ):最低臭数。总有机碳。 2.污泥的核辐照处理及其再利 用污泥 的辐照处理虽然没有像污水的辐照处理用得那么广泛 和成熟,但它在一些国家也已经开始研究和应用,甚至有的国家已造成商品化处理工厂。下 面仅举几例说明〔〕:(1 ) 美 国麻省理工学院和高电压工程研究所联合研究用加速器产 生的 电子束处理污 泥。19 7 5年他们建了一个处理 厂,用 4 0 0 0G y每天处理(3 0.2 8一3 7.5 8) 又 10l的污 泥。(2)联邦德国6 OCo辐射源,在慕尼黑建了一个商业化污泥处理厂,用6 Oc。辐射源,吸收剂量为4 00 0G y,污泥处理量可达1 2 1 1 2l / d o、(3)加拿大也建了一个Y辐照处理装置,每天可处理 5 0吨污泥。处理过的污泥可作肥料或作为土壤固体团粒结构的促进剂。(4 )日本利用O Co辐射源以 ( 3 一5)kGy,对含水量 7 0 %一8 0 %的污泥块进行处理,处理过的污 泥可作混合肥料。(5)加拿大还研究用辐照法处理 垃圾和来 自客机客船上的生活废物,以避免地方病的漫延。他们论证了一 个大型航空港用辐照法处理废物要比常用的焚烧法便宜。3.废气的核辐照处理〔〕迄今为止、利用核辐照技术处 理废气的工作还 开展得不多,所处理的废气种类也较少。目前只有美国、日本等开展 一些工作,所处理的废气主要有5 02和N O,等几种类型。美国能源部支持的利用电子辐照处理燃煤气体的三 个大型发恨计划:电子辐照氨、肥料。电子辐照 石灰浆体系联合除去5 02和N 02 ;电子辐照预 充电法以提高除气效果。日本人用1.s k w 静电加速器的电子束处理重油的燃烧废气可除去约 8 0 %5 0。和10 0 %N oZ。Kat ay ama也报道用l xl oG y照射含有2 又 1 0一 5 0:和1.8 只 1 0一 N oZ的废气,可除去9 0%5 0:和8 0%N O:。用这种方法处理的粉状副产品可作肥料,它 同硫酸钱和硝酸按有相同性能。三 基本评价阮6〕在三废治理中,经常用 到的加氯法、臭氧法、生物法、凝聚沉降法、吸附法 以及焚烧法等常规方法。在利用这些方法的过程中,有的会产 生致癌物质(如氯法会产生三氯甲烷),有的处理 效果不够理 想,不能全部杀死病菌和病毒,有的处理 它 会产 生二次污染等缺点。与上述这些常规方法 比较,核辐照技术在治理三废中具有以下优点:效果好、安全可靠、操作简便;不产生二次污染、能杀死颗 粒物质 内部的各种病菌等;尤其是水辐照 后不会改变天然水的物理、化学和感官性能,无有害残留物质,辐照后可立即饮用等优点。缺点是一次性投资较大,需要防护设备。但如果核辐照装置投 入正常运转,其辐照费用 就会降低,有的只和 一般化学 处理法的价格相近。例如,苏联用3 7c s辐射源 处理 丙烯睛生 产的废水,废水中的氰化物分解率达9 0 %,其处理费用为1砰废水需要0.5一1卢布,与化学 处理同价川.又如美 国用6 Oc o丫装置以5 x 1 0,G y/kg处理污水,其成本如表5[〕。 表5O Co Y装置以吸收剂量6 X I护Gy/ k g 处理污水的成本”处理能力成本/美分m3/m,d一 ,基本投资运行费3 7.82 9.7 09.4 018 9.03 7 8.09 4 5.01 890.0378 0.011 3 4 0.01 1.708.708.507.806,5 27.625.857.125,606.8 54.906.20l):辐射源 2 0 年折旧期内各种处理能力的计算费用。参考文献Ma eh i 5.著,刘志强译,环境科学丛刊,.(1),55 ( 19 8 5)。杨景田等编译,国外环境科学技术,(1),48 (1984)。P 一 ka e r A.K等著,宋妙发译.国外环境科学技术,(2),2 7(19 85 ).「 苏〕B.A.格里金等著,董 清等译,污 水辐射净化工艺,北京,原子能 出版社,19 8 7.昊云 岐等,环境科学丛刊,2( 6 ) 57(1 9 52)。清华大学核能技术研究所等,中国环境科学,3(5 ),35 (l 983 )。{le: po eoE.日.等著,马去卫译,国外环境科学技术,(6),4( 1984)。洲门刘习钊月幻叼「 编 辑部收到日期:19 9 1年12月1 4日」



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