1.本公开涉及土壤净化领域，具体地，涉及一种放射性污染土壤清洗去污的方法。


背景技术：

2.核设施运行过程中，由于各种不同的原因，如核事故、废液输送管道泄漏、废液误排放等造成土壤放射性污染，这些放射性核素随自然条件的变化，会进一步迁移、扩散、渗透到周围环境中，对生态环境和人类健康造成长期的严重危害。随着我国军工核设施的退役以及核能的大幅度的开发和利用，土壤的放射性核素污染问题将变得更为严峻。放射性污染土壤废物量庞大，污染核素种类、存在状态不同，对其进行处理难度很大，已经成为我国亟需解决的重大环境保护问题，放射性污染土壤减容处理技术是我国军工、核能发展和环境保护面临的重大技术需求。
3.针对放射性污染土壤研究开发的去污技术，土壤清洗被认为最具有工程应用前景的土壤去污技术之一。土壤清洗主要采用水或添加化学清洗试剂将土壤中的各级粒径的放射性核素去除掉，使被去污的土壤能够达到回填的要求，其中产生的泥浆废物作固化处理。然而，目前有关放射性污染土壤清洗去污的技术极其少，且放射性污染土壤废物量庞大，污染核素的种类、存在状态不同，对其进行清洗去污的难度很大。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种放射性污染土壤清洗去污的方法，该方法操作简单，去污效率高，有效清洗放射性污染土壤，且最大程度上节省了清洗运行成本，实现减容处理，达到清洗效率和经济效益的统一，具有较强的适用性和推广性。
5.本公开提供一种放射性污染土壤清洗去污的方法，该方法包含以下步骤：
6.(1)将除杂处理后的土壤物料进行第一筛分，得到第一土壤颗粒、第二土壤颗粒和含有第三土壤颗粒的泥浆；所述第一土壤颗粒、第二土壤颗粒、第三土壤颗粒的粒径依次减小；
7.(2)将所述第二土壤颗粒与中性水混合并进行研磨清洗，得到研磨后物料；
8.(3)将所述研磨后物料与清洗剂混合进行浸泡处理，将浸泡后土壤颗粒和所述第一土壤颗粒混合后用漂洗水进行漂洗筛分，得到第四土壤颗粒和含有第五土壤颗粒的泥浆；
9.(4)将所述含有第三土壤颗粒的泥浆进行第一絮凝，得到第一上清液和第一沉淀物；将所述第四土壤颗粒进行干燥和测量分选；
10.(5)将所述含有第五土壤颗粒的泥浆进行第二絮凝，得到第二上清液和第二沉淀物；使所述第二上清液作为清洗剂返回步骤(3)所述的浸泡处理步骤继续使用。
11.可选地，步骤(1)中所述第一筛分为湿法多级筛分，所述第一土壤颗粒与所述第二土壤颗粒的筛分尺寸为1.9～2.1mm；所述第二土壤颗粒与所述第三土壤颗粒的筛分尺寸为0.12～0.13mm；
12.步骤(3)中的所述第四土壤颗粒和所述第五土壤颗粒的筛分尺寸为0.12～0.13mm。
13.可选地，该方法还包括：在步骤(3)之前，对所述研磨后物料进行第二筛分，得到第一部分研磨后物料和第二部分研磨后物料，将所述第一部分研磨后物料与所述清洗剂混合进行所述浸泡处理；
14.将所述第二部分研磨后物料与步骤(4)所述的泥浆混合后进行所述第一絮凝；
15.所述第一部分研磨后物料与所述第二部分研磨后物料的筛分尺寸为0.12～0.13mm。
16.可选地，该方法还包括，在步骤(1)之前，将待处理土壤进行重选除杂处理，其中，所述重选除杂的步骤包括：将待处理土壤输送至分泥斗，通过水洗去除土样中的草木灰、活性炭和混凝土灰，得到除杂处理后的土壤物料和含杂质废水，所述废水与步骤(4)所述的泥浆混合后进行所述第一絮凝。
17.可选地，使步骤(4)得到的所述第一上清液作为研磨清洗介质和重选介质分别返回研磨清洗步骤和重选除杂步骤继续使用。
18.可选地，所述漂洗筛分后的待处理漂洗水经过净化处理返回步骤(3)中所述漂洗筛分步骤继续使用；所述净化处理采用蛭石吸附柱。
19.可选地，所述清洗剂包括硝酸、六偏磷酸钠、聚氧乙烯辛基苯酚醚和溶剂；
20.相对于100重量份的所述溶剂，所述硝酸的含量为1～6重量份，所述六偏磷酸钠的含量为0.5～5重量份；所述聚氧乙烯辛基苯酚醚的含量为0.1～1重量份；其中，所述溶剂为去离子水。
21.可选地，步骤(3)中所述浸泡处理的条件包括：浸泡时间为1～5h，其中所述研磨后物料与所述清洗剂的重量比为1：(8～15)；优选为1：(10～12)；
22.步骤(2)中所述中性水与所述第二土壤颗粒的重量比为(1～5)：1；优选为(1～3)：1；所述研磨清洗的温度为15～35℃，时间为10～30min；
23.步骤(3)中所述漂洗水与所述混合后土壤颗粒的重量比为(0.2～1)：1；优选为(0.5～0.8)：1；所述漂洗筛分温度为15～35℃，时间为1～5min；
24.其中所述中性水和所述漂洗水均为自来水。
25.可选地，所述第一沉淀物经压滤、干燥，得到低放泥饼；
26.步骤(4)中所述测量分选得到解控土壤颗粒和/或非解控土壤颗粒，可选地，使所述非解控土壤颗粒返回所述漂洗筛分步骤继续漂洗。
27.可选地，步骤(1)所述除杂处理后的土壤物料的粒径小于15mm。
28.通过上述技术方案，本公开提供一种放射性污染土壤清洗去污的方法，该方法采用筛分处理将放射性污染土壤分为大粒径土壤颗粒、中粒径土壤颗粒和小粒径土壤颗粒，然后针对大粒径土壤颗粒进行漂洗处理，针对中粒径土壤颗粒进行研磨清洗和浸泡处理，针对小土壤颗粒进行絮凝沉淀，有效实现不同放射性程度污染土壤的分类与清洗，且在清洗过程中实现清洗剂可循环使用，显著减少土壤清洗过程中液体废物的产生量。本公开提供的方法操作简单，去污效率高，可以有效清洗放射性污染土壤，且最大程度上节省了清洗运行成本，实现减容处理，达到清洗效率和经济效益的统一，具有较强的适用性和推广性。
29.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
30.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
31.图1是放射性污染土壤清洗去污方法流程示意图。
具体实施方式
32.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
33.本公开提供一种放射性污染土壤清洗去污的方法，该方法包含以下步骤：
34.(1)将除杂处理后的土壤物料进行第一筛分，得到第一土壤颗粒、第二土壤颗粒和含有第三土壤颗粒的泥浆；所述第一土壤颗粒、第二土壤颗粒、第三土壤颗粒的粒径依次减小；
35.(2)将所述第二土壤颗粒与中性水混合并进行研磨清洗，得到研磨后物料；
36.(3)将所述研磨后物料与清洗剂混合进行浸泡处理，得到待漂洗土壤颗粒，将所述待漂洗土壤颗粒和所述第一土壤颗粒混合，得到混合土壤颗粒，将所述混合土壤颗粒与漂洗水进行漂洗筛分，得到第四土壤颗粒和含有第五土壤颗粒的泥浆；
37.(4)将所述含有第三土壤颗粒的泥浆进行第一絮凝，得到第一上清液和第一沉淀物；将所述第四土壤颗粒进行干燥和测量分选；
38.(5)将所述含有第五土壤颗粒的泥浆进行第二絮凝，得到第二上清液和第二沉淀物；使所述第二上清液作为清洗剂返回步骤(3)所述的浸泡处理步骤继续使用。
39.在上述实施方式中，本公开的方法通过采用筛分、研磨清洗、浸泡处理和漂洗处理，有效清洗放射性污染土壤，且本公开中的清洗剂和漂洗水可循环使用，显著减少土壤清洗过程中液体废物的产生量，最大程度上节省了清洗运行成本，实现减容处理，达到清洗效率和经济效益的统一，而且该方法操作简单，去污效率高，具有较强的适用性和推广性。
40.在本公开的一种实施方式中，步骤(1)中所述第一筛分为湿法多级筛分，所述第一土壤颗粒与所述第二土壤颗粒的筛分尺寸为1.9～2.1mm，优选为2mm；所述第二土壤颗粒与所述第三土壤颗粒的筛分尺寸为0.12～0.13mm，优选为0.125mm；
41.步骤(3)中的所述第四土壤颗粒和所述第五土壤颗粒的筛分尺寸为0.12～0.13mm，优选为0.125mm；所述第四土壤颗粒粒径大于所述第五土壤颗粒的粒径。
42.在上述实施方式中，通过采用优选地筛分尺寸，可以将除杂处理后的土壤物料分为大粒径第一土壤颗粒(例如粒径大于2mm)、中粒径第二土壤颗粒(例如粒径为0.125～2mm)和小粒径第三土壤颗粒(例如粒径小于0.125mm)，然后分别对三种不同粒径的土壤颗粒进行不同的处理。
43.在本公开的一种实施方式中，该方法还包括：在步骤(3)之前，对所述研磨后物料进行第二筛分，得到第一部分研磨后物料和第二部分研磨后物料，将所述第一部分研磨后物料与所述清洗剂混合进行所述浸泡处理；
44.将所述第二部分研磨后物料与步骤(4)所述的泥浆混合后进行所述第一絮凝；
45.所述第一部分研磨后物料与所述第二部分研磨后物料的筛分尺寸为0.12～0.13mm，优选为0.125mm；所述第一部分研磨后物料的粒径大于所述第二部分研磨后物料的
粒径。
46.在上述实施方式中，通过采用优选地第二筛分，可以筛分去除研磨破碎产生的小粒径土壤颗粒(例如粒径小于0.125mm)，使得中粒径土壤颗粒(例如粒径为0.125～2mm)进入搅拌浸泡工序，减少小粒径土壤颗粒对浸泡清洗效果的不利影响；同时增加第二筛分可以通过絮凝分层回收上清液，将上清液循环到重选除杂步骤中，补充泥饼所带走的水分，明显降低土壤清洗过程中的液体废物产生量。
47.在本公开的一种实施方式中，该方法还包括，在步骤(1)之前，将待处理土壤进行重选除杂处理，其中，所述重选除杂的步骤包括：将待处理土壤输送至分泥斗，通过水洗去除土样中的草木灰、活性炭和混凝土灰，得到除杂处理后的土壤物料和含杂质废水，所述废水与步骤(4)所述的泥浆混合后进行所述第一絮凝。
48.在上述实施方式中，通过采用优选地重选除杂处理，不仅可以去除土壤样品中的纤维状物质、多孔物料等吸附能力很强的物质，如草木灰、活性炭，还可以去除混凝土灰等密度较小的杂质，提高土壤清洗去污的效率。
49.在本公开的一种实施方式中，使步骤(4)得到的所述第一上清液作为研磨清洗介质和重选介质分别返回研磨清洗步骤和重选除杂步骤继续使用。
50.在上述实施方式中，通过将第一上清液返回研磨清洗步骤和重选除杂步骤，可以显著降低土壤清洗过程中中性水的废液产生量，实现中性水循环使用。
51.在本公开的一种实施方式中，所述漂洗筛分后的待处理漂洗水经过净化处理返回步骤(3)中所述漂洗筛分步骤继续使用；所述净化处理采用蛭石吸附柱。
52.在上述实施方式中，通过蛭石吸附柱吸附待处理漂洗水中的cs、sr、co等元素，可有效净化待处理漂洗水，且蛭石吸附柱对cs、sr、co的吸附容量远大于土壤颗粒，因此最终产生的固体废物量对总体土壤废物减容比的影响是很小的。漂洗水经净化处理后返回漂洗处理中继续使用，可使漂洗水做到完全循环利用，明显降低土壤清洗工艺的液体废物产生量。在一种优选地实施方式中，当漂洗水中放射性比活度大于土壤解控水平，即漂洗水的放射性比活度大于阈值时，需及时卸出蛭石和漂洗水并更换新蛭石和漂洗水，其中漂洗水的放射性比活度阈值例如为400～600bq/l。
53.在本公开的一种实施方式中，所述清洗剂包括硝酸、六偏磷酸钠、聚氧乙烯辛基苯酚醚和溶剂；
54.相对于100重量份的所述溶剂，所述硝酸的含量为1～6重量份，所述六偏磷酸钠的含量为0.5～5重量份；所述聚氧乙烯辛基苯酚醚的含量为0.1～1重量份；
55.其中，所述溶剂可以为水，所述水为蒸馏水、去离子水和超纯水中的一种或几种，优选为去离子水，所述去离子水的电导率为150us/m以下；所述去离子水的有机碳总量小于3
×
10-6
mg/l。
56.在上述实施方式中，通过选用优选的清洗剂，可以使清洗剂与土壤颗粒表面发生分散反应，使得大量污染核素扩散进入清洗剂中，有效清洗放射性污染土壤；并随着絮凝沉淀的进行，大部分污染核素被沉淀物吸附带入最终的低放泥饼中，少部分随清洗剂循环进入下一次搅拌浸泡装置中。在一种优选的实施方式中，当搅拌浸泡效果不能达到清洁解控水平时，即浸泡装置中的清洗剂的放射性比活度大于阈值时，需要及时卸出污染的清洗剂并更换新清洗剂；更优选地，清洗剂每隔4～5个循环更换一次(一个循环表示清洗剂从第二
絮凝步骤循环到搅拌浸泡步骤中)，其中清洗剂的放射性比活度阈值例如为400～600bq/l。
57.在本公开的一种实施方式中，步骤(3)中所述浸泡处理的条件包括：浸泡时间为1～5h，其中所述研磨后物料与所述清洗剂的重量比为1：(8～15)；优选为1：(10～12)；
58.步骤(2)中所述中性水与所述第二土壤颗粒的重量比为(1～5)：1；优选为(1～3)：1；所述研磨清洗的温度为15～35℃，时间为10～30min；
59.步骤(3)中所述漂洗筛分中的漂洗水与所述混合后混合土壤颗粒的重量比为(0.2～1)：1；优选为(0.5～0.8)：1；所述漂洗筛分温度为15～35℃，时间为1～5min；
60.其中所述中性水和所述漂洗水均为自来水。
61.在上述实施方式中，通过选用优选地浸泡条件可以使土壤颗粒表面的核素扩散进入清洗剂中；选用优选地研磨清洗条件，可以松动中粒径(例如粒径为0.125～2mm)的土壤颗粒的表面吸附层，使其表面吸附的核素扩散于溶液中；选用优选地漂洗条件，可以有效去除土壤颗粒表面附着的核素以及残留的中性水和清洗剂，提高土壤清洗去污的效果。
62.在本公开的一种实施方式中，所述第一沉淀物经压滤、干燥，得到低放泥饼；
63.步骤(4)中所述测量分选得到解控土壤颗粒和/或非解控土壤颗粒，可选地，使所述非解控土壤颗粒返回所述漂洗筛分步骤继续漂洗。
64.在上述实施方式中，第一沉淀物包含大量小粒经土壤颗粒(例如粒径小于0.125mm)，该土壤颗粒具有较大的比表面积而具有很强的吸附能力，浓集了大粒径颗粒上解吸分散出来的核素离子，通过对其进行压滤干燥，可以有效提高清洗去污的效果。
65.在本公开的一种实施方式中，步骤(1)所述除杂处理后的土壤物料的粒径小于15mm。
66.通过上述技术方案，本公开提供的放射性污染土壤清洗去污的方法操作简单，去污效率高，可以有效清洗放射性污染土壤，且最大程度上节省了清洗运行成本，实现减容处理，达到清洗效率和经济效益的统一，具有较强的适用性和推广性。
67.下面通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。
68.以下实施例中，如无特殊说明，所使用的原料均为商购产品。
69.以下实施例和对比例中，具体测试方法如下：
70.粒径的测试方法为激光粒度分布仪，型号为bettersize2000e；
71.放射性比活度采用bh1216放射性测量仪进测试，测试方法为取样后研磨制样称量后进行测量。
72.实施例1
73.(1)取400kg待处理土壤样品，分两次完成加料，每次加料200kg，土壤进入分泥斗，同时通过分泥斗供水泵向分泥斗供水，通过水洗浮选去除土样中的草木灰、活性炭、混凝土灰等杂质，得到除杂处理后的土壤物料，含杂质的废水进入中性浓密机；
74.(2)除杂处理后的土壤物料进入双层振动筛，将土壤颗粒分为粒径大于2mm的第一土壤颗粒、粒径为0.125～2mm的第二土壤颗粒和粒径小于0.125mm的第三土壤颗粒；其中第三土壤颗粒随湿筛水形成泥浆进入中性浓密机，对其进行第一絮凝分层，所得第一上清液返回分泥斗，所得第一沉淀物进入压滤机，经压滤后得到湿泥饼，将湿泥饼烘干后得到干泥饼，将干泥饼作为低放废物装桶收储；
75.(3)第二土壤颗粒与自来水以重量比为1:1混合，然后进入研磨清洗机进行研磨清
洗，研磨清洗时间为30min，温度为25℃，得到研磨后物料；
76.(4)研磨后物料进行第二筛分去除研磨破碎产生的粒径小于0.125mm的第二部分研磨后物料，得到粒径为0.125～2mm的第一部分研磨后物料，其中第二部分研磨后物料与含有第三土壤颗粒的泥浆混合，进入中性浓密机；
77.(5)将第一部分研磨后物料与500l清洗剂以重量比为1：10混合，然后进行搅拌浸泡(清洗剂的组成为每相对于100重量份去离子水，有3.3重量份硝酸、2.1重量份六偏磷酸钠和0.1重量份聚氧乙烯辛基苯酚醚)，搅拌浸泡时间为2h，得到待漂洗土壤颗粒，待漂洗土壤颗粒与第一土壤颗粒混合，得到混合土壤颗粒，将混合土壤颗粒和漂洗水以重量比为1：0.5进行漂洗筛分，其中漂洗筛分温度为25℃，时间为5min；得到粒径为0.125～2mm的第四土壤颗粒、粒径小于0.125mm的第五土壤颗粒和待处理漂洗水，待处理漂洗水经蛭石吸附柱吸附净化后返回漂洗筛分步骤继续使用，第五土壤颗粒随清洗剂形成泥浆进入酸性浓密机，对其进行第二絮凝分层，所得第二上清液返回浸泡处理步骤继续使用，所得第二沉淀物在酸性浓密机内留存，因为沉淀物很少，最后运行完毕进行清除；
78.(6)将所述第四土壤颗粒进行烘干和测量分选，当其达到解控水平即可被回填到挖掘场址，未解控的继续进行漂洗操作，最后得到清洗后土壤1，其中包含两种粒径的土壤颗粒，分别为粒径大于2mm的土壤1和粒径为0.125～2mm的土壤1，测试两种放射性土壤的反射性比活度，结果如表1所示。
79.实施例2～18
80.采用实施例1的方法，区别仅在于：每次加样时排出300l用过的清洗剂，并加入300l新的清洗剂，得到清洗后土壤2～18。
81.测试例
82.将上述实施例1～18分为三组，每6个一组，共分为三组；将每6个实施例得到的湿泥饼混合后进行称量，得到湿泥饼总质量，将湿泥饼烘干后得到干泥饼，称量干泥饼质量并测试干泥饼的放射性比活度，结果如表2所示，之后将这些干泥饼作为低放废物装桶收储；其中减容率＝每组干泥饼总质量/(6
×
400)
×
100％；
83.表3为实施例1～18共使用中性水量、清洗剂量、漂洗水量和最后排出的废液总量，其中液体排出率＝排出废液总量/(中性水使用量+清洗剂使用量+漂洗水使用量)。
84.表1
85.[0086][0087]
表2
[0088]
[0089][0090]
表3
[0091][0092]
通过以上表1数据可知，实施例1～18采用本公开的方法，具有良好清洗去污效果，其中粒径≥2mm的土壤颗粒清洗去污后
60
co的污染水平降至18bq/kg以下，
137
cs降至97bq/kg以下以及
90
sr降至300bq/kg以下；粒径范围小于2mm的土壤颗粒，清洗去污后
60
co的污染水平降至7bq/kg以下，
137
cs降至91bq/kg以下以及
90
sr降至200bq/kg以下，表明采用本公开的方法能够有效清洗放射性污染土壤，使其达到解控效果。
[0093]
通过以上表2数据可知，实施例1～18采用本公开的方法，清洗后得到的干泥饼浓集了大粒径和中粒径土壤颗粒上解吸分散出来的核素离子，放射性比活度较高，其中
60
co的放射性比活度为100～150bq/kg，
137
cs为5000～6000bq/kg，
90
sr为2500～3000bq/kg，从而使大粒径和中粒径土壤颗粒得到解控，可以回填到挖掘现场；称量这些放射性较高的干泥饼的质量可知，该部分质量较少，占待处理土壤颗粒的31％，说明大部分土壤颗粒经过清洗得到解控，需要装桶收储的小粒径土壤颗粒较少，有效实现了减容处理，且适用于清洗极低放污染土壤。
[0094]
通过以上表3数据可知，实施例1～18采用本公开的方法，使得中性水、清洗剂和漂洗水循环使用，最终产生的废液总量相当少，液体排出率只有2.7％，显著减少土壤清洗过程中液体废物的产生量，最大程度上节省了清洗去污成本，实现减容处理，达到清洗效率和经济效益的统一，具有较强的适用性和推广性。
[0095]
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0096]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0097]
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本
公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。