核生化洗消污水收集处理系统的技术方案

0 引言 

近年 来 ．核 生 化 恐怖 事 件 以及 各 种 突 发性 公 共 卫 生事 件 日 益严重 ，且成不断加剧 的趋势 ，已成为社会和 国家安全的重大 隐 患 。 因此 ，组 织有 效 的洗 消方 案 ，对 染 有 化学 毒 剂 、生 物 战 剂 以及放射性物质的设备 、人员和设施实施 清洗 消毒 ．以消除灾 害 的影 响 。现 有 的 核 生化 洗 消 装 备 ，如 美 国 MEDecon3L洗 消 挂车和德 国 MPD一100全功能移动核生化洗消系统Ⅲ，其作业洗 消污水均通过 污水袋 收集 ，未进行现场处理 ，如果将其直接排 放，会对环境造成 污染 ，进一步危害 民众的生命安全。洗消污水 中的消毒 剂 ，不仅污染环境 ，还会降低水体复氧速率和充氧程 度 ，造成 水 质 恶化 ，同 时还 会 杀灭 微 生 物 ，严 重抑 制 水 体 和 土 壤 的生 物 自净 能力 。此 外 ，洗 消污 水 中的放 射 性 物 质 ．进 入 环 境 后 经食物链进入人体 ，会给组织造成损伤 ，甚至还有致癌 的风险。 国 内外 常用 的污 水 处理 方 法 主要 分 为 4类 ：物 理 处理 法 、 化学处理法、物理化学处理法和生物处理法。其中，物理处理法 是通过物理作用分离和去除污水 中不溶解的呈悬浮状态的污 染物的方法 ，主要包括沉降法 、过滤法、吸附法和膜分离等处理 方法 ；化学处理法是通 过化 学反应 和传质作用来分离 、去除污 水 中呈溶解 、胶体状态 的污染物或将其转化为无害物质的方法 ，主要包括酸碱 中和法 、氧化还原法 、化学沉淀法 、凝 聚沉淀 法、离子交换法、电催化氧化法、光催化氧化法 和超声波降解法 等 处理 方 法 ：物 理化 学 处 理法 是 由物理 方 法 和化 学 方 法组 成 的 污 水处 理 系 统 ．运用 物 理 和化 学 的综 合 作 用使 污 水 得 到净 化 的 方法 ：生物处理法利用微生物的代谢作用 ，使污水 中呈溶解和 胶体状态的有机污染物转化为无 害物质 ，以实现水的净化。 关 于 核 生化 洗 消 污水 处 理 ，国 内外 进 行 了很 多 的 研 究 ，采 用的处理工艺也各不相 同。如美 国曾采用超滤 (微滤 )+反渗 透+紫外消毒 的工艺组合 ，处理被核生 化污染的水 ，产水被 回 注 地 下 以补 充 地 下 水 日。国 内 主要 采 用 膜 分 离 工 艺 ，分 段 对 放 射 性污水 和染毒 污水 的净化效果进行了考察 ．能有效去除污 水 中的有 害物质 ，产水水质 符合相关标准 的要求 ，但浓水部分 未进行处理 ，依然具有 很大的危 害性 。 本文综合运用污水处理技术中的新工艺和新方法 ，进行核 生化洗消废水处理关键技术的研究。集成膜分离、吸附、电催化 氧化 、离子交换 、消毒等污水处理技术工艺 ．对核化生洗消污水 进 行 现 场 收集 、处 理 和净 化 ，实施 无 害化 处 理 ，防 止 残 留 的化 学 毒剂 、致病微 生物以及放射性物质进入环境中 ．避免对环境和 民众造成二次污染 ，使处理后的水达到排放或 回用标准。 

1 总体 技术 方 案 

根 据 核 生 化 洗 消 污 水 的特 点 ，本 文 提 出 了一 种 基 于 模 块 化设 计 的核 生化 洗 消 污 水 收 集 处 理 系 统 ．以适 应 不 同洗 消 污 水 处理 任务 的需要 ，主要 由收集单元和处理单元 2个部分组成 ．如图 1所示 。洗消单元 的洗 消污水通过污水管路流人污水 袋进行收集 。然后将洗消污水送人污水处 理单元进行处理。待 水质符合相关标准后 ，进行排放或 回用。

洗消 污 水 中 的污 染 物 多种 多样 ，不 可 能 通过 一 个处 理 单 元 将所有污染物除尽 ，往往需要多种方法和多个处理单元综合处 理后才能达到要求 根据不同的洗消污水 ，设计 了不同的核心 处理模块 ．主要 由生化洗消污水处理单元 、核洗 消污水处理单 元以及复合洗消污水处理单元组成 ，如 图 2所示 。通过将不 同 模 块进 行 串联 ．组 合 成具 有 不 同功 能 的洗 消 污 水处 理 系 统 ，从 而 克 服 了功 能单 一 的缺 陷 ，使 其 具 有 多功 能 、模 块化 等 的特 点 ， 不 仅 能 用 于 生 化洗 消 污水 的处 理 ，还 能 用 于 核 洗 消 污水 的处 理。例如 ，生物 战剂洗消污水主要通过消毒处理，杀灭污水中含 有的致病微生物。化学毒剂洗消污水主要通过化学反应和传质 作用 ，降低和去除污水 中呈溶解或胶体状态的有毒物质的毒 性 ，使其转化 为无害物质 。放射性污水不能降解 ，一般通过化学 沉积 、吸附等方法进行浓缩收集 ，然后让其 自然衰减 ，使水中残 留的放射性物质和其他有害物质 的浓度降低到可以接受的水 平 ．．对于复合洗消污水 ，需要先去除污水 中的有毒化学物质和 致病微生物，然后再去除污水中的放射性物质。

2 核 生化 洗消 污水 处理 单元 设计

 核生化洗 消污水处理单元主要包括生化洗 消污水处理单 元 、核洗 消 污 水 处 理 单 元 以 及 复 合洗 消污 水 处 理 单 元 。其 处 理 流 程 可 分 为 3个 阶段 ，分 别 为 预 处 理 、二 级 处 理 和 消 毒 处 理 。 其 中，预处理阶段主要用于去除洗消污水 中泥沙等杂质 ，降低 污 水 的浊 度 ，为 污 水 的 二 级 处 理 创造 条件 ；二 级 处理 阶段 主要 用 于 吸 附 水 中 的放 射 性 物 质 ， 同时 催 化 氧 化 降解 污 水 中大 量 的有 机 污 染 物 ．杀 灭 水 中 的 致 病 微 生 物 ：消 毒 处 理 阶段 主要 用 于进一步去除污水中残 留的污染物 ．其 中包括致病微生物和 未能降解 的有机污染物。

 2．1 生化 洗 消 污 水 的 处 理 单 元 

当洗消污水中含有 致病微生物或化学毒剂(或 2种都有 ) 时．主要采用催化氧化降解和消毒方法进行处理 ．杀灭污水 中 的致病微生物 ．或将化学毒剂降解为无害物质 ，其原 理如图 3 所示 。其中 。微滤主要用于去除水 中悬浮颗粒 、杂质 、胶体 和有 机大 分 子 ：电催 化 降解 采 用 电催 化 氧 化 工 艺 ，在 低 压 电场 作 用 下 ，诱导催 化膜上负载 的纳米催化剂分解 水 ，产生氢气和氧气 微流以及羟基 自由基等强氧化剂 ：所产生 的微流能够有效缓解 浓 差 极化 及 污 染 物 在 膜 表 面 的 沉积 ， 而产 生 的 活 性 氧 化剂 又能够 使废水 中的有机 物分解为 易生化或 矿化 的小 分子或 CO 和 H0，从而实现洗消污水 的高效降解和分离 ，较大程度 地降低水中的 C0D 。同时 ，电催化膜具有极强 的氧化功能 ， 对 细 菌 和 病 毒具 有 杀 灭 作 用 。消毒 单 元 采 用 臭 氧 氧化 、紫 外线 杀 菌 、添 加 消 毒 剂 等 多 种 消 毒 方 法 ，破 坏 水 体 中各 种 病 毒 、细 菌 以及 其 他 致病 体 的 DNA结 构 ， 中和 有 毒 化学 物质 的毒 性 ， 进 一 步 去 除可 能 泄 露 到 水 中的 致 病 微 生 物 和 有 毒 化 学 物 质 ， 同时对细菌和病毒具有杀 灭作用。

2．2 核 洗 消 污水 处 理 单 元 

当 洗 消污 水 中含 有 放 射性 物 质 时 ，主要 通 过 微 滤 过 滤 、混 凝沉降 、吸附过滤和离子交换等方法进行浓缩收集 ，降低 污水 中放射性物质 的浓度 ，其原理如图 4所示。其 中，微滤主要用 于去除水中悬浮颗粒及杂质 ：混凝沉降通过添加混凝剂 ，使污 水 中的 放射 性 物 质 生 成 不 溶 于 水 的化 合 物 形 式 ，并 被浓 缩 收 集到小体积 的污泥 中去[81：吸附过滤选用多种吸 附滤 芯 ，吸附 污水 中悬浮和胶体状态的放射性核 素：离子交换用于去除污 水 中离 子状 态的放射性物质 ．使 污水 达到排放标 准 ：同时 还要将收集的放射物质进行浓缩 ，装填于沥青或水泥混合灌 中进 行 同化 处 理 ．安 全 地 埋 于地 下 或 排 人 深 海。

2．3 复 合洗 消 污 水 处 理 单 元 

对于 同 时含 有放 射 性 物质 、化 学 毒剂 和 致病 微 生 物 的复 合 洗 消 污水 ，由 于不 易 产 生 混 凝 沉 降 。需 要 先进 行 催 化 氧 化 和 消 毒处理 ，去除污水 中的有毒化学物质和致病微生物 ，然后再进 行 混凝 沉 降 、吸 附 和离 子 交 换 等 处 理 ．进 一 步 去 除污 水 中的 放 射性物质 ，将收集的放射物质进行处理 ，其原理如图5所示 ．

3 结 语 

在 核 生化 洗 消 废 水 处 理 系 统 的研 发 过 程 中 ，重 点解 决 组 成 核 生 化洗 消污 水 处 理 系 统 的 基本 装 备 和 关 键 技 术 ．集 成 膜 分离 、吸 附 、电催化 氧化 、离子交换 、消毒等 污水处 理技术工 艺 ，对核 化生 洗 消 污 水 进 行 现 场 收 集 、处 理 和 净 化 ，实 施 无 害化 处 理 。根 据 模 块 化 和 功 能化 设 计 ，将 洗 消污 水 处 理 系 统 分 为 生化洗消污水处理单元 、核洗消污水处理单元 以及复合洗消 污水处理单元 ，以适应不 同的环境 ，提高作业效 能 ，使处 理后 的水达到排放或 回用标准 。