组装式人工湿地系统处理低浓度Sr/Cs废水研究

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核工业特别是核电业的快速发展产生了大量的低浓度放射性废水,不仅对环境造成了严重的污染,也对人们的生产生活及身心健康造成了严重的危害。常见的低浓度放射性废水包括低浓度含铀废水以及低浓度锶、铯废水等,主要来源于放射性核素的开采、加工、储运以及使用等多个环节,具有分布广、废水量大、危害隐性化等特点。目前,虽有一些针对中高放废水的相对成熟的处理工艺,但仍有着投资大、成本高、占地面积大及处理时间长等缺点,很难在低浓度放射性废水治理中实际应用。  人工湿地作为一种生态化污水处理技术,具有结构简单、基建和运行费用低、维护管理方便、耐冲击负荷能力强、出水水质稳定和具有美学价值等优点在世界范围内得到了迅速发展。但传统人工湿地系统仍然存在占地面积大、易堵塞、植物难以收集、处理等问题。为了弥补传统人工湿地的不足,本研究采用自制的组装式人工湿地系统处理含低浓度Sr2+/Cs+核素废水。  湿地植物作为人工湿地生态修复工程中的重要组成部分,在废水处理中发挥着重要作用。对新构建的组装式人工湿地系统进行长时间的生活废水进水调试的同时,通过水培试验进行适宜装置中生长的植物的初步筛选,对比研究各植物的吸附性能大小,作为后期的试验供试植物;在前期植物筛选结果基础上,采用模拟人工湿地单元静态试验,研究污染物初始浓度、运行时间、pH值、基质等因素对组装式人工湿地系统处理含Sr2+/Cs+核素废水的影响;动态系统装置中对比研究不同水力负荷条件,组装式人工湿地系统在各影响因素的交互作用下,对含Sr2+/Cs+废水的净化效果。  结果表明,组装式人工湿地系统是是一个装置化的人工湿地系统,具有结构简单、占地少、建造及运行维护费用低、使用灵活等优点,对CODCr、 TP、NH3-N及SS等污染物的净化效果较好,基本达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的三级排放标准。  静态水培条件下当废水中Sr2+/Cs+浓度为0.1 mmol/L时,供试5种植物对废水中的Sr2+/Cs+去除能力均有限,对Sr2+的去除率基本在10%-20%之间;对Cs+的净化效果除虎耳草仅有9.2%外,基本在15%-25%之间,其中,以吊兰的去除效率稍明显些,对Sr2+/Cs+的去除率分别为18.4%和24.0%。  随着运行时间的延长,系统对Sr2+与Cs+的去除效果都明显增加,且在第7d时,系统对Sr2+的去除率达60%,对Cs+的去除率达80%;系统对Sr2+与Cs+的去除效果随初始浓度升高而增加,但几个浓度(0.1 mmol/L与0.5 mmol/L)处理之间无显著性差异(p>0.05);pH值为3.0~11.0范围内,系统对Sr2+与Cs+的去除率为先增加后减少,当pH值为7.0时,系统对Sr2+、Cs+的去除率分别为62.3%与89.5%。  综上所述,组装式人工湿地系统可应用于低浓度Sr2+与Cs+放射性污染水体的低成本治理,对其它低浓度含铀废水及重金属废水、矿山废水的治理都有很好的参考价值。
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