Le 13 août 00 à 24h2023, heure locale, la centrale nucléaire japonaise de Fukushima Daiichi a commencé à rejeter en mer des eaux contaminées par le nucléaire. Cette décision a suscité une vive inquiétude dans le monde. L'ambassadeur de Chine au Japon, Wu Jianghao, a solennellement protesté auprès du gouvernement japonais concernant le rejet en mer des eaux contaminées par le nucléaire de Fukushima. L'Administration générale des douanes chinoises a déclaré : « Une suspension complète des importations de produits aquatiques japonais » ; le Premier ministre sud-coréen a déclaré : « La Corée du Sud maintiendra inchangée l'interdiction d'importation des produits aquatiques japonais de Fukushima. »
Les eaux usées nucléaires, comme leur nom l'indique, sont des eaux usées contenant de la radioactivité. Il peut s'agir d'eaux usées hautement radioactives produites lors d'accidents de fuite nucléaire ou d'eaux de refroidissement en contact direct avec le combustible nucléaire. Les experts affirment que les eaux usées nucléaires sont différentes des eaux usées nucléaires. Elles sont encore plus nocives, contenant 64 types de substances radioactives nucléaires, dont le tritium.
Les eaux usées nucléaires contiennent de nombreux éléments radioactifs, tels que l'uranium, le plutonium, le césium, le strontium, l'iode et le cobalt. Certains d'entre eux ont une longue période radioactive, comme celle de l'uranium 238, qui est de 4.5 milliards d'années, et celle du plutonium 239, qui est de 24,000 XNUMX ans. Ces éléments radioactifs présentent de graves dangers pour l'organisme et l'environnement, notamment des effets cancérogènes, tératogènes et mutagènes. Selon les sources et les circonstances, les concentrations et les proportions des différents éléments radioactifs dans les effluents nucléaires varient, mais dépassent généralement largement les normes et les limites de sécurité internationales.
Si les eaux usées nucléaires sont rejetées dans l'environnement sans traitement approprié, elles auront de graves conséquences sur l'écosystème et la santé humaine. Les substances radioactives peuvent se propager par l'eau, le sol, l'air, les chaînes alimentaires, etc., augmentant les doses de rayonnement dans les organismes et provoquant diverses maladies et mutations génétiques. Par conséquent, le traitement et l'élimination des eaux usées nucléaires doivent respecter des normes de sécurité strictes afin d'éviter toute fuite et tout accident.
Les technologies de traitement des eaux usées nucléaires couramment utilisées dans différents pays sont les suivantes :
- Méthode de précipitation chimique
La précipitation chimique consiste à coprécipiter l'agent précipitant et les traces de radionucléides présents dans les eaux usées. Les hydroxydes, carbonates, phosphates et autres composés radioactifs présents dans les eaux usées sont généralement insolubles et peuvent donc être éliminés lors du traitement. Le traitement chimique vise à transférer et à concentrer les radionucléides présents dans les eaux usées en un faible volume de boues, afin que les eaux usées déposées présentent une faible radioactivité résiduelle et puissent respecter les normes de rejet.
Les avantages de cette méthode sont son faible coût, son bon effet d'élimination des radionucléides logarithmiques et sa capacité à traiter les composants non radioactifs et leurs concentrations, ainsi que les eaux usées fluidisées avec une fluidisation importante. Les installations et technologies de traitement utilisées bénéficient d'une expérience assez solide.
Actuellement, les précipitants les plus couramment utilisés sont les sels de fer, les sels d'aluminium, les phosphates et la soude. Afin de favoriser la coagulation, des agents de coagulation tels que l'argile, la silice activée et les électrolytes polymères sont ajoutés. Pour le césium, le ruthénium, l'iode et autres nucléides radioactifs concentrés difficiles à éliminer, des précipitants chimiques spéciaux doivent être utilisés. Par exemple, le césium peut être éliminé par coprécipitation de ferrocyanure ferrique et de ferrocyanure de cuivre. Le xanthate d'amidon insoluble est utilisé pour traiter les eaux usées radioactives contenant des métaux. L'efficacité du traitement est bonne, son application est large et son taux d'élimination radioactive est supérieur à 90 %. C'est un floculant échangeur d'ions aux excellentes performances. L'absence de sulfure résiduel lors du traitement des eaux usées le rend particulièrement adapté à ce type de traitement.
- Méthode d'échange d'ions
De nombreux radionucléides sont ionisés dans l'eau, notamment les eaux usées radioactives après un traitement par précipitation chimique. L'élimination des radionucléides en suspension et colloïdaux ne laisse subsister que des espèces quasi ioniques, principalement des cations. De plus, les radionucléides présents en faibles quantités dans l'eau sont particulièrement adaptés au traitement par échange d'ions. En l'absence d'interférence avec des ions non radioactifs, l'échange d'ions peut fonctionner efficacement et durablement. La plupart des résines échangeuses de cations présentent une capacité d'élimination élevée et une grande capacité d'échange pour le strontium radioactif. La résine cationique phénolique peut éliminer efficacement le césium radioactif, tandis que la résine cationique microporeuse peut non seulement éliminer les cations radioactifs, mais aussi le zirconium, le niobium et le cobalt sous forme de colloïdes, et le ruthénium sous forme de complexes par adsorption. Cependant, cette loi présente une faiblesse majeure : lorsque la teneur en radionucléides ou en ions non radioactifs dans le liquide résiduaire est élevée, le lit de résine pénètre rapidement et devient invalide. Habituellement, la résine utilisée pour traiter les eaux usées radioactives n’est pas régénérée, donc une fois qu’elle est défaillante, elle doit être remplacée immédiatement.
La méthode d'échange d'ions utilise une résine échangeuse d'ions, adaptée aux eaux usées à faible teneur en sel. Lorsque la teneur en sel est élevée, le coût du traitement par résine échangeuse d'ions est supérieur à celui du procédé sélectif. Cela est principalement dû à la faible sélectivité de la résine, fortement corrélée aux radionucléides. Pour l'épuration des eaux usées radioactives, l'électrodialyse peut accroître l'efficacité du procédé d'échange d'ions.
- Méthode d'adsorption
L'adsorption est une méthode efficace pour éliminer les ions de métaux lourds de l'eau. Elle utilise des substances solides poreuses pour les absorber et les éliminer. Le choix de l'adsorbant est essentiel. Les adsorbants les plus couramment utilisés sont le charbon actif, la zéolite, le kaolin, la bentonite, l'argile, etc. La zéolite est économique, sûre et facile à obtenir. Comparée aux autres adsorbants inorganiques, elle présente une capacité d'adsorption et un pouvoir purifiant supérieurs. Son pouvoir purifiant est dix fois supérieur à celui des autres adsorbants inorganiques, ce qui en fait un agent de traitement de l'eau très compétitif. Elle est souvent utilisée comme adsorbant dans les procédés de traitement de l'eau, et elle fait également office d'échangeur d'ions et d'agent filtrant.
Le charbon actif présente une forte capacité d'adsorption et un taux d'élimination élevé, mais son efficacité de régénération est faible et la qualité de l'eau traitée est difficile à satisfaire aux exigences de réutilisation. Son prix est élevé et ses applications limitées. Ces dernières années, divers matériaux adsorbants dotés d'une telle capacité ont été progressivement développés. Des études pertinentes ont montré que le chitosane et ses dérivés sont de bons adsorbants pour les ions de métaux lourds. Après réticulation, la résine de chitosane peut être réutilisée plusieurs fois sans perte significative de capacité d'adsorption. L'utilisation de sépiolite modifiée pour traiter les eaux usées contenant des métaux lourds présente une bonne capacité d'adsorption pour le Co et l'Ag, et la teneur en métaux lourds des eaux usées traitées est nettement inférieure à la norme globale de rejet des eaux usées.
- Évaporation et concentration
La méthode d'évaporation-concentration présente un facteur de concentration et de purification élevé et est principalement utilisée pour le traitement des eaux usées moyennement et hautement radioactives. Son principe de fonctionnement est le suivant : les eaux usées radioactives sont envoyées vers le dispositif d'évaporation, tandis que la vapeur de chauffage est introduite pour évaporer l'eau en vapeur d'eau, les radionucléides restant dans l'eau. L'eau condensée formée lors de l'évaporation est évacuée ou réutilisée, et le liquide concentré est solidifié. La méthode d'évaporation-concentration n'est pas adaptée au traitement des eaux usées contenant des nucléides volatils et moussant facilement ; elle consomme beaucoup d'énergie thermique et entraîne des coûts d'exploitation élevés. De plus, les risques potentiels tels que la corrosion, l'entartrage et l'explosion doivent être pris en compte dès la conception et l'exploitation. Afin d'améliorer l'utilisation de la vapeur et de réduire les coûts d'exploitation, les pays n'ont épargné aucun effort dans le développement de nouveaux évaporateurs, tels que les évaporateurs à compression de vapeur, les évaporateurs à couche mince, les évaporateurs sous vide et d'autres nouveaux évaporateurs ont obtenu des résultats remarquables.
- Technologie de séparation membranaire
La technologie membranaire est une méthode relativement efficace, économique et fiable pour le traitement des eaux usées radioactives. Sa qualité d'effluent, l'absence de changement de phase des matériaux et sa faible consommation énergétique en font une technologie qui fait l'objet de recherches actives.
Les technologies membranaires utilisées à l'étranger sont : la microfiltration, l'ultrafiltration, la nanofiltration , la filtration membranaire à polymère hydrosoluble, l'osmose inverse (OI), l'électrodialyse, la distillation membranaire, l'échange d'ions électrochimique, la membrane liquide, la séparation par filtration membranaire à adsorption de ferrite et la membrane de papier échangeuse d'anions, ainsi que d'autres méthodes.
La mousse de mélamine est un substrat filtrant organique tridimensionnel stable à l'échelle nanométrique. Sa taille de pores peut atteindre 1 nm, sa capacité de 0.297 cc/g et son taux d'ouverture de 98 %. Elle permet une adsorption et une filtration efficaces des eaux usées nucléaires, même avec l'ajout de la plupart des adsorbants.
- Traitement biologique
Les méthodes de traitement biologique comprennent la phytoremédiation et les méthodes microbiennes. La phytoremédiation désigne une nouvelle technologie de traitement in situ qui utilise les plantes vertes et les micro-organismes indigènes de leur rhizosphère pour travailler ensemble à l'élimination des polluants de l'environnement.
D'après les résultats de recherche existants, les technologies de bioremédiation applicables comprennent principalement les zones humides artificielles, la filtration par rhizosphère, l'extraction végétale, la solidification végétale et l'évaporation végétale. Les résultats des essais montrent que la quasi-totalité de l'uranium présent dans le plan d'eau peut être enrichie dans les racines des plantes.
Le traitement microbiologique des eaux usées faiblement radioactives est une nouvelle technologie qui a commencé à être étudiée dans les années 1960. Certaines études ont été menées sur l'élimination de l'uranium dans les eaux usées radioactives par cette méthode au pays et à l'étranger, mais la plupart d'entre elles sont actuellement au stade de la recherche expérimentale.
Avec le développement des biotechnologies et l'étude approfondie des mécanismes d'interaction entre micro-organismes et métaux, l'utilisation de micro-organismes pour traiter la pollution radioactive des eaux usées s'est progressivement imposée comme une méthode prometteuse. Les cellules microbiennes sont utilisées comme agents de traitement biologique pour absorber, enrichir et récupérer des radionucléides tels que l'uranium en solution aqueuse, ce qui présente une efficacité élevée, un faible coût et une faible consommation énergétique. De plus, l'absence de polluant secondaire permet d'atteindre l'objectif de réduction des déchets radioactifs et de créer des conditions favorables à la régénération ou au stockage géologique des nucléides.
- Méthode des magnétomolécules
L'Institut de recherche sur l'énergie électrique des États-Unis (EPRI) a développé la méthode Mag-Mole-clue pour réduire la quantité de déchets radioactifs tels que le strontium, le césium et le cobalt produits. Cette méthode repose sur une protéine appelée ferritine, modifiée pour utiliser des molécules magnétiques afin de lier sélectivement les contaminants. Ces derniers sont ensuite éliminés de la solution par des aimants, puis les métaux liés sont récupérés par lavage à contre-courant du lit filtrant magnétique. La ferritine est une protéine multifonctionnelle multi-unités hautement conservée, communément présente dans les organismes vivants. Elle présente les caractéristiques particulières de résistance aux acides dilués (pH < 2.0), aux bases diluées (pH = 12.0) et aux températures élevées (invariante à une température de l'eau de 70 à 75 °C). Grâce à l'approfondissement des recherches sur la ferritine, de grands progrès ont été réalisés dans l'étude de nouvelles fonctions in vitro grâce à l'espace nanométrique de son enveloppe protéique. Des études in vitro ont montré que la ferritine a la capacité de stocker des ions de métaux lourds in vitro. De plus, des études antérieures se sont concentrées sur le mécanisme de stockage et de libération du fer à partir de la ferritine, en utilisant d'autres ions de métaux lourds comme sondes en compétition avec les ions fer. En revanche, des études récentes ont montré que cette propriété de la ferritine à capturer les ions métalliques et à résister à l'inversion peut être exploitée pour construire un réacteur à ferritine et l'utiliser sur le terrain pour la surveillance continue du degré de contamination de l'eau courante par les ions de métaux lourds. Dans des conditions spécifiques in vitro, certains noyaux métalliques, tels que les noyaux FeS, les noyaux CdS, les noyaux Mn3O4, les noyaux de fer magnétique Fe3O4 et les noyaux d'uranium de matières radioactives, ont été assemblés avec succès dans l'espace nanométrique des coquilles protéiques de la ferritine.
- Méthode de durcissement inerte
L'Université d'État de Pennsylvanie et le Laboratoire national de la rivière Savannah ont mis au point une nouvelle méthode de traitement de certains déchets liquides faiblement radioactifs en vue de leur élimination sûre. Ce nouveau procédé utilise une méthode de coagulation à basse température (< 90 °C) pour stabiliser les déchets liquides radioactifs hautement alcalins et de faible activité, c'est-à-dire les transformer en un corps solidifié inerte. Les scientifiques ont baptisé le corps durci « hydrocéramique » (une céramique poreuse cuite au biscuit). Ils affirment que le corps solidifié final est très dur, stable et durable, et qu'il peut fixer les radionucléides dans sa structure zéolitique. Ce processus de préparation est similaire à la formation des roches naturelles.
- Technologie de paroi de réaction de percolation de fer zérovalent
La barrière perméable réactive (BPR) est une méthode émergente dans les pays développés comme l'Europe et les États-Unis pour l'élimination in situ des polluants des eaux souterraines polluées. Les BPR sont généralement installées dans les aquifères souterrains, perpendiculairement à la direction d'écoulement des eaux souterraines. Lorsque les eaux souterraines polluées traversent la paroi réactive sous l'action de leur propre gradient hydraulique, les polluants sont éliminés par réactions physiques et chimiques avec les matériaux réactifs de la paroi, ce qui permet de restaurer la pollution.
Il s'agit d'une technique de restauration passive peu coûteuse et nécessitant peu d'entretien. Branche importante de la technologie PRB, la technologie Fe0-PRB a fait l'objet de recherches et de développements dans de nombreux pays et s'applique à de nombreux aspects du traitement de la pollution des eaux souterraines. Des résultats encourageants ont été obtenus dans l'étude du mécanisme de réaction, de la structure et de l'installation des PRB, ainsi que dans l'étude de nouveaux matériaux actifs. Des chercheurs chinois ont commencé à étudier la technologie des parois de percolation actives, représentée par le fer zérovalent, pour la remédiation (traitement) des eaux usées radioactives des résidus d'uranium, et les recherches actuelles ont abouti à des résultats probants.
Pour plus d'informations sur les produits de nanofiltration en mousse de mélamine SINOYQX, veuillez nous contacter à [email protected] ou nous appeler au : +86-28-8411-1861.
Certaines images et certains textes sont reproduits à partir d'Internet et leurs droits d'auteur appartiennent à leur auteur original. En cas d'infraction, veuillez nous contacter pour les supprimer.