Pembangkit listrik tenaga nuklir Fukushima Daiichi milik Tepco terus mendinginkan air menjadi bahan bakar nuklir cair yang dihasilkan dalam kecelakaan nuklir Maret 2011, sehingga setiap hari menghasilkan air yang terkontaminasi dengan bahan radioaktif konsentrasi tinggi.Selain itu, air terkontaminasi zat radioaktif konsentrasi tinggi yang terperangkap di instalasi reaktor juga akan bercampur dengan air tanah dan air hujan yang mengalir ke dalam instalasi sehingga menghasilkan lebih banyak air terkontaminasi.
Sejak tahun 2011 hingga sekarang, Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Fukushima Daiichi telah memurnikan zat radioaktif yang terkandung dalam air yang terkontaminasi akibat kecelakaan melalui fasilitas pengolahan limbah (termasuk peralatan penghilang poliuklida ALPS, dll.).Air setelah pengolahan ALPS dan pengolahan strontium disimpan di tangki penyimpanan di pabrik.Selain itu, terdapat 1.073 tangki penyimpanan di pabrik tersebut.Hingga 18 Mei 2023, terdapat 1.033 tangki penyimpanan air olahan ALPS, 27 tangki penyimpanan air olahan strontium, 12 air olahan pabrik desalinasi air laut (RO), dan 1 air garam pekat, dengan total sekitar 1,334 juta ton.
Proses pengolahan limbah: Setelah air pendingin dari inti reaktor dicampur dengan air laut, minyak berat dan minyak turbin di dekatnya tercampur, mengubah limbah menjadi cairan limbah radioaktif yang mengandung minyak dan garam.Diantaranya, cesium 134 dan cesium 137 memiliki radioaktivitas γ yang kuat dan konsentrasi radioaktivitas yang sangat tinggi, sehingga limbah cair harus diolah terlebih dahulu untuk menjamin keselamatan radiasi staf.
Limbah pertama melewati perangkat adsorpsi cesium pertama (perangkat pemisahan minyak-air + perangkat adsorpsi + perangkat sedimentasi flokulasi, seri 600 ton / hari 2), dan perangkat adsorpsi cesium kedua (pra-filtrasi + adsorpsi cesium + alat filtrasi sedang, 1200 ton/hari seri 1).Kemudian setelah desalinasi konsentrasi membran RO osmosis terbalik dan perangkat filtrasi dan mentransfer berbagai radionuklida ke air pekat, cairan kembali ke tangki kondensat reaktor, desalting air pekat melalui perangkat seluler (600 ton/hari, 1920 ton/hari), pengolahan air pekat RO perangkat (500-900 ton hari, kristalisasi penguapan), tiga peralatan penghilang polinuklida ALPS (ada 250 ton / hari seri 3 / ditingkatkan 250 ton / hari 3 seri 50 ton / kinerja tinggi 500 ton / hari) setelah disimpan sementara dalam air pengolahan ALPS tangki dan tangki air pengolahan strontium.
Peralatan penghilangan polinuklida (ALPS) adalah kependekan dari (Advanced Liquid Processing System), terutama menggunakan proses adsorpsi, dengan perlakuan adsorpsi selektif ion radionuklida, koloid.Setelah penghilangan cesium 137, cesium 134 dan perlakuan desalinasi, garam besi dan karbonat ditambahkan dalam dua tahap untuk kopresipitasi (perlakuan awal) untuk menghilangkan komponen air limbah yang dapat mempengaruhi efek adsorpsi.Ko-presipitasi garam besi terutama menghilangkan radionuklida α, kobalt 60, mangan 54, dan ko-presipitasi karbonat menghilangkan kalsium dan magnesium.Lumpur yang dihasilkan oleh kopresipitasi garam besi dan kopresipitasi karbonat dipekatkan dan dibuang ke tangki penyimpanan HIC untuk penyimpanan terpusat.
Peralatan pra-pemrosesan ALPS
① Peralatan pengolahan presipitasi garam besi :
Proses penambahan obat: setelah menambahkan natrium hipoklorit dan besi klorida, tambahkan soda kaustik untuk menghasilkan besi hidroksida untuk mengatur nilai PH, kemudian tambahkan polimer sebagai flokulan;komponen utama agen : besi hidroksida (Ⅲ)
② Peralatan pengolahan kopresipitasi karbonat :
Proses penambahan obat: tambahkan natrium karbonat dan soda kaustik ke tangki sedimentasi untuk menghasilkan logam karbonat divalen;komponen utama bahan : kalsium karbonat, magnesium karbonat, dan rasio kalsium karbonat terhadap magnesium karbonat dalam lumpur pengendapan adalah sekitar 3/5.
Karena lumpur memiliki partikel yang lebih kecil dibandingkan dengan adsorben, maka sulit untuk menghilangkan air dari lumpur setelah disimpan dalam HIC.Lumpur dipekatkan selama proses pretreatment untuk mengurangi jumlah air sebelum dimasukkan ke dalam HIC
Teknologi pengolahan air limbah nuklir lainnya yang dirangkum dalam makalah ini:
1, metode pengendapan kimia
Pengendapan kimia adalah metode pengendapan bersama dengan sejumlah kecil radionuklida dalam air limbah.Hidroksida, karbonat, fosfat dan senyawa radionuklida lainnya dalam air limbah sebagian besar tidak larut, sehingga dapat dihilangkan dalam pengolahan.Tujuan dari pengolahan kimia adalah untuk mentransfer dan mengkonsentrasikan radionuklida ke dalam lumpur bervolume kecil, sehingga air limbah yang diendapkan memiliki radioaktivitas yang kecil, sehingga memenuhi standar pembuangan.
Keuntungan dari metode ini adalah biaya rendah, efek penghilangan radionuklida log yang baik, dapat mengolah komponen non-radioaktif dan konsentrasinya serta aliran air limbah yang besar, penggunaan fasilitas pengolahan dan teknologi memiliki pengalaman yang cukup matang.
Saat ini, garam besi, garam aluminium, fosfat, soda dan bahan pengendap lainnya paling umum digunakan.Untuk mempercepat proses kondensasi, tambahkan koagulan, seperti tanah liat, silika aktif, elektrolit polimer, dll. Cesium, rutenium, yodium, dan radionuklida lain yang sulit dihilangkan harus dihilangkan dengan bahan pengendap kimia khusus, seperti sesium, yang dapat diendapkan dengan ferrocyanide besi dan ferrocyanide tembaga.Beberapa orang menggunakan pati xanogenat yang tidak larut untuk mengolah air limbah radioaktif yang mengandung logam, efek pengolahannya baik, penerapannya luas, tingkat penghilangan radioaktif> 90%, merupakan kinerja flokulan penukar ion yang sangat baik, dalam pengolahan air limbah karena tidak ada sisa sulfida , sehingga lebih cocok untuk pengolahan air limbah.
2, dan metode pertukaran ion
Banyak radionuklida berada dalam keadaan ionik di dalam air, terutama air limbah radioaktif setelah pengendapan kimia, karena penghilangan radionuklida tersuspensi dan koloidal, sisanya hampir merupakan nuklida terionisasi, yang sebagian besar berupa kation.Dan radionuklida ada dalam jumlah sedikit di air mereka cocok untuk pengobatan pertukaran ion, dan pertukaran ion dapat bekerja secara efektif untuk waktu yang lama tanpa adanya gangguan ion non-radioaktif.Kebanyakan resin penukar kation memiliki kapasitas penghilangan yang tinggi dan kapasitas pertukaran yang besar untuk strontium radioaktif;resin fenolik Yang dapat secara efektif menghilangkan cesium radioaktif, resin Yang berpori besar tidak hanya dapat menghilangkan kation radioaktif, tetapi juga menghilangkan zirkonium, niobium, kobalt dan rutenium dalam bentuk kompleks melalui adsorpsi.Namun cara ini mempunyai kelemahan yang fatal.Ketika kandungan radionuklida atau ion non-radioaktif dalam cairan limbah tinggi, lapisan resin akan segera menembus dan rusak, dan resin yang biasanya mengolah air limbah radioaktif tidak diregenerasi, sehingga efeknya segera diganti.
Metode penukaran ion mengadopsi resin penukar ion, yang cocok untuk limbah cair dengan kandungan garam rendah.Ketika kandungan garam lebih tinggi, biaya penggunaan resin penukar ion lebih tinggi dibandingkan proses selektif.Ini terutama resin dengan selektivitas rendah yang memiliki hubungan besar dengan radionuklida.Dalam pemurnian air limbah radioaktif, metode elektrodialisis dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan proses pertukaran ion.
3. Metode adsorpsi
Metode adsorpsi merupakan metode yang efektif untuk menghilangkan ion logam berat dalam air melalui zat padat berpori.Teknik kunci dari metode adsorpsi adalah pemilihan adsorben.Adsorben yang umum digunakan adalah karbon aktif, zeolit, kaolin, bentonit, tanah liat dan lain sebagainya.Diantaranya zeolit yang rendah, aman dan mudah didapat.Dibandingkan dengan adsorben anorganik lainnya, zeolit memiliki kapasitas adsorpsi yang lebih besar dan efek pemurnian yang lebih baik.Kapasitas pemurnian zeolit hingga 10 kali lipat dibandingkan adsorben anorganik lainnya, sehingga merupakan bahan pengolahan air yang sangat kompetitif.Ini sering digunakan sebagai adsorben dalam proses pengolahan air, dan memiliki peran sebagai penukar ion dan zat penyaring.
Karbon aktif memiliki kapasitas adsorpsi yang kuat, laju penghilangan yang tinggi, namun efisiensi regenerasi karbon aktif rendah, pengolahan kualitas air sulit memenuhi persyaratan penggunaan kembali, harga mahal, penerapan terbatas.Dalam beberapa tahun terakhir, berbagai bahan adsorben dengan kapasitas adsorpsi telah dikembangkan secara bertahap.Penelitian yang relevan menunjukkan bahwa kitosan dan turunannya merupakan adsorben yang baik untuk ion logam berat.Setelah pengikatan silang resin kitosan, dapat digunakan kembali berkali-kali, dan kapasitas adsorpsi tidak berkurang secara signifikan.Segravite yang dimodifikasi untuk mengolah air limbah logam berat memiliki kapasitas adsorpsi yang baik terhadap Co dan Ag, dan kandungan logam berat dalam air limbah yang diolah secara signifikan lebih rendah daripada standar pembuangan limbah yang komprehensif.
4. Penguapan dan pengayaan
Metode konsentrasi evaporasi memiliki faktor konsentrasi dan koefisien pemurnian yang tinggi, yang banyak digunakan untuk pengolahan air limbah radioaktif tingkat sedang dan tinggi.Metode evaporasi bekerja dengan cara mengirimkan air limbah radioaktif ke dalam unit evaporasi dan memasukkan uap pemanas untuk menguapkan air menjadi uap air, sedangkan radionuklida tetap berada di dalam air.Air yang terkondensasi terbentuk selama penguapan proses dibuang atau digunakan kembali, dan cairan pekat selanjutnya diawetkan.Metode konsentrasi evaporatif tidak cocok untuk mengolah air limbah yang mengandung nuklida yang mudah menguap dan mudah berbusa;konsumsi panas yang tinggi dan biaya pengoperasian yang tinggi;dan potensi ancaman seperti korosi, kerak dan ledakan harus dipertimbangkan dalam desain dan pengoperasian.Untuk meningkatkan tingkat pemanfaatan uap dan mengurangi biaya pengoperasian, negara-negara berupaya keras dalam pengembangan evaporator baru, seperti evaporator kompresi uap, evaporator film, evaporator vakum, dan evaporator baru lainnya yang telah mencapai hasil yang luar biasa.
5, teknologi pemisahan membran
Teknologi membran adalah metode yang lebih efisien, ekonomis, dan andal untuk mengolah air limbah radioaktif.Karena teknologi pemisahan membran memiliki karakteristik kualitas air yang baik, tidak ada perubahan fasa, konsumsi energi yang rendah dan lain sebagainya, maka teknologi membran telah dipelajari secara aktif.
Teknologi membran yang digunakan di luar negeri terutama meliputi: mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, nanofiltrasi, filtrasi membran polimer yang larut dalam air, osmosis balik (RO), elektrodialisis, distilasi membran, pertukaran ion elektrokimia, membran cair, pemisahan membran filtrasi adsorpsi ferit dan kertas penukar anion. membran dan metode lainnya.
6, metode pengobatan biologis
Perawatan biologis meliputi metode fitoremediasi dan mikrobiologi.Fitopremediasi adalah teknologi pengolahan in-situ baru yang menggunakan kombinasi tanaman hijau dan mikroorganisme asli rizosfernya untuk menghilangkan polutan dari lingkungan.
Berdasarkan hasil penelitian yang ada, jenis teknologi remediasi biologis yang dapat diterapkan terutama meliputi teknologi lahan basah buatan, teknologi filtrasi rhizosfer, teknologi ekstraksi tanaman, teknologi pengawetan tanaman, dan teknologi penguapan tanaman.Hasilnya menunjukkan bahwa hampir semua uranium yang ada di air dapat diperkaya di akar tanaman.
Pengolahan mikroba terhadap air limbah radioaktif rendah adalah proses baru yang dikembangkan pada tahun 1960an.Terdapat beberapa penelitian mengenai penghilangan uranium dari air limbah radioaktif di dalam dan luar negeri, namun sebagian besar penelitian tersebut masih dalam tahap penelitian eksperimental.
Dengan berkembangnya bioteknologi dan studi lebih lanjut tentang mekanisme interaksi antara mikroorganisme dan logam, masyarakat secara bertahap menyadari bahwa penggunaan mikroorganisme untuk mengendalikan pencemaran air limbah radioaktif adalah metode yang sangat menjanjikan.Menggunakan bakteri mikroba sebagai agen pengolahan biologis untuk menyerap dan memulihkan radionuklida seperti uranium dalam larutan air dengan efisiensi tinggi, biaya rendah, konsumsi energi lebih sedikit, dan tanpa polutan sekunder.Oleh karena itu, pengurangan limbah radioaktif dapat dicapai dan menciptakan kondisi yang menguntungkan bagi regenerasi atau pembuangan nuklida secara geologis.
7, dan metode magnetik-molekul
Mag-American Electric Power Research Institute (EPRI) telah mengembangkan metode Mag-Mole-cue untuk mengurangi produksi limbah radioaktif seperti strontium, cesium, dan kobalt.Metode ini didasarkan pada protein yang disebut feritin, dimodifikasi dengan menggunakan molekul magnetik untuk mengikat polutan secara selektif, dikeluarkan dari larutan dengan magnet, dan kemudian logam yang terikat diperoleh kembali melalui lapisan filter magnetik backwash.Ferritin (Fer-ritin) adalah protein multisubunit multifungsi yang ada di mana-mana dalam organisme.Protein ini memiliki ketahanan asam encer (pH <2,0), ketahanan alkali encer (pH= 12,0) dan ketahanan suhu tinggi (invarian di bawah suhu air 70~ 75 C).Dengan berkembangnya penelitian feritin, kemajuan besar telah dicapai dalam mempelajari fungsi baru menggunakan ruang nano cangkang protein secara in vitro.Penelitian in vitro menunjukkan bahwa feritin memiliki kemampuan untuk menyimpan ion logam berat secara in vitro.Selain itu, penelitian sebelumnya telah berfokus pada penggunaan ion logam berat lainnya sebagai kompetisi dengan probe ion besi untuk mempelajari mekanisme penyimpanan feritin dan pelepasan besi, dan penelitian terbaru menunjukkan bahwa feritin dapat digunakan untuk menangkap ion logam dan karakteristiknya. dari resistensi, membangun reaktor feritin dan digunakan untuk pemantauan terus menerus di lapangan tingkat pencemaran air oleh ion logam berat.Dalam kondisi tertentu secara in vitro, beberapa inti logam seperti inti besi magnetik FeS, CdS, Mn3O4, Fe3O4 dan inti uranium dari bahan radioaktif telah berhasil dirakit ke dalam ruang nano cangkang protein feritin.
8, metode penyembuhan inert
Penn State University dan Savannah River National Laboratory telah mengembangkan metode baru untuk memproses cairan limbah radioaktif tingkat rendah tertentu menjadi benda padat untuk dibuang dengan aman.Proses baru ini menggunakan metode pemadatan suhu rendah (<90 C ) untuk menstabilkan cairan limbah radioaktif yang bersifat basa tinggi dan aktivitas rendah, yaitu cairan limbah ke dalam badan pengawetan inert.Para ilmuwan menyebut pengobatan terakhirnya sebagai "hidrokeramik" (keramik berpori dengan bahan bakar biasa).Bahan pengawet terakhir, kata mereka, sangat kuat, stabil dan tahan lama, serta menahan radionuklida dalam struktur zeolitnya, sebuah proses yang mirip dengan pembentukan batuan di alam.
9, teknologi dinding reaksi pelindian besi harga nol
Dinding reaksi perfiltrasi (penghalang reaktif permeabel, PRB) adalah metode baru yang digunakan secara in situ untuk menghilangkan komponen air tanah yang terkontaminasi di negara-negara maju di Eropa dan Amerika Serikat.PRB umumnya dipasang pada akuifer bawah tanah, tegak lurus dengan arah aliran air tanah.Ketika aliran air tanah yang tercemar melewati dinding reaksi di bawah aksi gradien hidroliknya sendiri, polutan bereaksi secara fisik dan kimia dengan bahan reaksi di dinding dan dibuang, sehingga mencapai tujuan remediasi polusi.
Ini adalah teknik perbaikan pasif yang jarang memerlukan perawatan manual dan memiliki biaya yang sangat rendah.Sebagai cabang penting dari teknologi PRB, teknologi Fe0-PRB telah dipelajari dan dikembangkan di banyak negara dan banyak aspek pengolahan pencemaran air tanah, dan telah mencapai hasil yang memuaskan dalam penelitian mekanisme reaksi, struktur dan instalasi. PRB, dan penelitian bahan aktif baru.Para sarjana Tiongkok telah mulai mempelajari teknologi dinding pelindian aktif yang diwakili oleh besi harga nol untuk pemulihan (pengolahan) air limbah radioaktif dari tailing uranium, dan penelitian tersebut telah mencapai beberapa hasil.
Kontak Person: Jerry zhang
Tel: +86 18795688688
Faks: 86-510-8755-2528
