Xử lý đất do ô nhiễm phóng xạ

VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÍ MÔI TRƯỜNG BỘ MÔN XỬ LÝ Ô NHIỄM ĐẤT TIỂU LUẬN
Mã học phần:212303201 GVHD:GS.TSKH Lê Huy Bá Tên sinh viên: Nguyễn Phước Thạch Thảo Mssv: 07710731 Lớp: ĐHMT3A TP.HCM Tháng 5 Năm 2010
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÍ MÔI TRƯỜNG BỘ MÔN XỬ LÝ Ô NHIỄM ĐẤT TIỂU LUẬN
Mã học phần:212303201 GVHD:GS.TSKH Lê Huy Bá Tên sinh viên: Nguyễn Phước Thạch Thảo Mssv: 07710731 Lớp: ĐHMT3A TP.HCM Tháng 5 Năm 2010 MỤC LỤC Trang I/ CHẤT PHÓNG XẠ VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG 4 Chất phóng xạ 4 Bụi phóng xạ 5 Ô nhiễm đất do chất phóng xạ 5 II/ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT PHÓNG XẠ 9 Ảnh hưởng chất phóng xạ lên con người 9 Ảnh hưởng chất phóng xạ lên môi trường đất 9 III/ CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG TRÁNH VÀ XỬ LÝ 10 Các phương pháp đánh giá môi trường phóng xạ 10 Các biện pháp phòng tránh 10 Các biện pháp xử lý 12 Xử lý chất phóng xạ trước khi xâm nhập vào đất 12 Xử lý chất phóng xạ sau khi xâm nhập vào đất 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 ( ( ( I/ Chất phóng xạ và ô nhiễm môi trường Loài người không bao giờ quên khi hai quả bom nguyên tử lần đầu tiên sử dụng ở hai thành phố Nagasaki và Hiroshima (Nhật Bản) vào tháng 8 năm 1945. Hậu quả của việc nổ bom nguyên tử này đã sản sinh ra những tia phóng xạ gây nguy hiểm cho con người, môi trường và những sinh vật khác trong một thời gian rất dài. Hình 1 Vụ nổ bom nguyên tử ở Nagasaki Chất phóng xạ Những nguyên tử của cùng một nguyên tố, có cùng số nguyên tử nhưng nguyên tử lượng khác nhau được gọi là những đồng vị (chất phóng xạ). 12C và 14C là những đồng vị của C; 235U, 238U và 239U là những đồng vị của Uranium, là những chất phóng xạ. Môi trường phóng xạ là một phần môi trường sống của con người, bao gồm các bức xạ α (alpha), β (beta) và γ (gamma) thoát ra từ các chất phóng xạ trong đất, nước, không khí và các tia vũ trụ. Theo các tính toán của Uỷ ban Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) và Uỷ ban Khoa học của Liên hiệp quốc về Đánh giá Ảnh hưởng của Phóng xạ Nguyên tử (UNSCEAR) thì suất liều tương đương trung bình toàn cầu là 2,436 mSv và hình thành từ các nguồn khác nhau. Các nguyên tố phóng xạ K40, họ U238 và Th232 có vai trò quan trọng tạo nên môi trường phóng xạ, đặc biệt là nguồn chiếu trong chủ yếu là khí rađon (Rn) và các bức xạ của các chất phóng xạ chiếm một tỷ lệ nhất định. a/ b/ c/ Hình 2.1 Các nguyên tố phóng xạ: a/ Radon; b/ Potassium; c/ Uranium Bụi phóng xạ Bụi phóng xạ xâm nhập tới bề mặt tới bề mặt Trái Đất từ khí quyển. Nguồn gốc của loại bụi này là những vụ nổ thử vũ khí hạt nhân. Bụi phóng xạ khi rơi xuống là cây sẽ gây tác động sẽ gây tác động có hại và qua chuỗi thức ăn, bụi này từ lá cây qua động vật rồi đến người. Lượng bụi phóng xạ mà mặt đất thu nhận, phụ thuộc vào bản chất của đất, địa hình và loại thảm thực vật. Odum (1971) cho biết, giữa đồng cỏ phân bố trên đất than bùn có tính chất acid, ở vùng đồi và đồng cỏ phân bố ở thung lũng trên đất thịt màu nâu, có phản ứng gần trung tính, lượng 90Sr được tích lũy từ cùng một nguồn bụi phóng xạ đã rất khác nhau. Ở đồng cỏ thuộc thung lũng, các chỉ số tương ứng là 1; 6,6 và 115. Như vậy, những động vật ăn cỏ tích lũy bụi phóng xạ cao hơn nhiều so với trong đất và trong cỏ. Ô nhiễm đất do các chất phóng xạ Nguyên nhân của ô nhiễm phóng xạ trong đất là do các chất phóng xạ có sẵn trong thành phần địa chất, đất và do chất thải phóng xạ từ các nhà máy điện hay trung tâm nghiên cứu khoa học. Phóng xạ tự nhiên: từ U238, Ra226, Te, Tb159, Cs137 và Sr90 … có sẵn trong lòng đất. Trong điều kiện môi trường thuận lợi, các nguyên tố này phân rã và gây phóng xạ nồng độ cao, gây hại môi trường đất. Điều này xảy ra ở những vùng mỏ phóng xạ, tập trung lượng phóng xạ cao. Hình 3.1 Ảnh hưởng của phóng xạ Radon, Radium, Uranium có trong đến nhà Lượng phóng xạ tự nhiên trong đất: lượng phóng xạ được phát hiện trong một lượng đất (một mét vuông, sâu một feet). Bảng ở phía dưới là kết quả của việc đo và tính toán cho lượng đất này (tổng cộng lượng đất là 7.894 x 105 m3) và danh sách về mức độ phóng xạ của từng chất. Ghi chú: Mức độ phóng xạ rất đa dạng phụ thuộc vào loại đất, sự hình thành của các chất phóng xạ và nồng độ của chúng (gần bằng 1,58 g/cm3 Được sử dụng để tính toán trong bảng dưới). Bảng dưới tính toán dựa trên các con số tượng trưng. Lượng chất phóng xạ tự nhiên trong một mét vuông, chiều sâu 1 feet   Chất phóng xạ  Độ phóng xạ dùng cho tính toán  Khối lượng của chất phóng xạ  Độ phóng xạ được đo trong lượng đất   Uranium  0.7 pCi/g (25 Bq/kg)  2,200 kg  0.8 curies (31 GBq)   Thorium  1.1 pCi/g (40 Bq/kg)  12,000 kg  1.4 curies (52 GBq)   Potassium 40  11 pCi/g (400 Bq/kg)  2000 kg  13 curies (500 GBq)   Radium  1.3 pCi/g (48 Bq/kg)  1.7 g  1.7 curies (63 GBq)   Radon  0.17 pCi/g (10 kBq/m3) soil  11 µg  0.2 curies (7.4 GBq)    Tổng cộng:  >17 curies (>653 GBq)   Bảng 3.1 Lượng chất phóng xạ tự nhiện trong một mét vuông, sâu một feet. Phóng xạ nhân tạo: Do các thảm họa nhà máy điện hạt nhân, như Trecnobyn (Ucraina) là một ví dụ: MTST bị nhiễm nặng. Ngoài việc gây hại cấp tính, chúng còn gây hại tiềm tàng trong lòng đất, chúng còn gây hại tiềm tàng trong đất. Chúng thấm xuống nước ngầm và lại làm sinh vật cả môi trường nhiễm phóng xạ khi tiếp xúc với đất hay dùng nước sinh hoạt. Ngoài ra nguồn ô nhiễm còn do các trung tâm nguyên cứu nguyên tử, các bệnh viện dùng chất phóng xạ và những vụ thử vụ thử vũ khí hạt nhân. Các chất phóng xạ thâm nhập vào đất và theo chu trình dinh dưỡng tới cây trồng, động vật và con người. Người ta thấy rằng, sau mỗi vụ nổ thử vũ khí hạt nhân, những vùng cách xa trung tâm thử thì chất phóng xạ trong đất cũng tăng lên gấp 10 lần. Tỉ lệ giữa lượng đồng vị phóng xạ có trong cơ thể động vật với lượng đồng vị phóng xạ có trong môi trường được gọi là “hệ số cô đặc”. Sau các vụ nổ nguyên tử, trong đất thường tồn lưu 3 chất phóng xạ chủ yếu là Sr90, I131, Cs137. Các chất này theo chu trình dinh dưỡng sẽ thâm nhập vào người làm thay đổi cấu trúc tế bào, gây ra những bệnh về di truyền, bệnh về máu, bệnh ung thư. Hình 3.2 Các nguy cơ ô nhiễm phóng xạ trong quá trình xử lý nhiên liệu hạt nhân. Kết quả điều tra của Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự (1991) ở khu vực nhà máy nhiệt điện Phả Lại cho thấy, đất có hoạt độ phóng xạ bêta, nhưng rất thấp so với ngưỡng quy định. Người ta đã chứng minh rằng ở thời kỳ 20, 25, thậm chí 50 năm sau vụ thử hạt nhân đất đã bị nhiễm xạ, vẫn không thể an toàn cho sinh vật và người. Thậm chí, có những vùng đất nhiễm xạ đã trở thành đất chết. II/ Ảnh hưởng của các chất phóng xạ Ảnh hưởng chất phóng xạ lên con người Hậu quả của sự ô nhiễm phóng xạ đối với loài người là sự tăng xác suất mắc bệnh ung thư và những bệnh liên quan đến bộ gen di truyền, thể hiện qua hiện tượng quái thai. Ngoài ra con người còn bị nhiễm xạ. Sự nhiễm xạ chia làm hai loại là nhiễm xạ trong và nhiễm xạ ngoài. Trong tường hợp nhiễm xạ ngoài, cơ thể con người bị bắn phá bởi các bức xạ tự nhiên của các tia vũ trụ hay các tia phóng xạ từ các hạt nhân phóng xạ tồn tại trogn môi trường tự nhiên, còn trong trường hợp nhiễm xạ trong, cơ thể con người bị bắn phá bởi các tia phóng xạ do các hạt nhân nguyên tử phóng xạ đã xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp hay đường tiêu hóa phát ra. Trong hai dạng nhiễm xạ trên thì dạng nhiễm xạ trong nguy hiểm hơn vì những điều kiện bình thường (không có chiến tranh hạt nhân và không có sự cố hạt nhân nghiêm trọng) mật độ các tia phóng xạ rất thấp và năng lượng của chúng rất bé nên tác động của chúng lên cơ thể là không đáng kể. Đối với trường hợp nhiễm xạ trong, các hạt nhân nguyên tử phóng xạ nằm trong cơ thể sẽ bức xạ trực tiếp lên tế bào. Các tia phóng xạ năng lượng cao có thể tiêu diệt các tế bào lành, làm thay đổi mã di truyền trong nhân tế bào và gây nên bệnh ung thư, một trong những căn bệnh nguy hiểm nhất hiện nay trên thế giới. Ảnh hưởng của chất phóng xạ lên môi trường đất Tác động đến sự trao đổi chất của các vi sinh vật và động vật chân đốt trong đất của khu vực đất bị ô nhiễm. Đồng thời hủy hoại tầng sơ cấp của chuỗi thức ăn từ đó dẫn đến những hậu quả tiêu cực cho những loài động vật săn mồi. Những loài động vật nhỏ trong đất có thể tiêu thụ những hóa chất độc hại trong đất sau đó chuyển vào chuỗi thức ăn đến các động vật lớn hơn dẫn đến việc tăng tỷ lệ tử vong và thậm chí còn dẫn đên tiệt chủng loài. Ngoài ra còn tác động đến sự trao đổi chất của cây và làm giảm năng suất của các vụ mùa. Cây cối hay các loài thực vật khác sẽ hút chất bị ô nhiễm từ vùng đất bị ô nhiễm sau đó chuyển vào chuỗi thức ăn gây hại cho cơ thể người. Ở những vùng đất bị ô nhiễm này nếu không xử lý kịp thời có thể trở thành đất chết. III/ Các biện pháp phòng tránh và xử lý Các phương pháp đánh giá môi trường phóng xạ + Thu thập, xử lý các loại tài liệu địa chất, địa vật lý, kết quả phân tích mẫu đã có trong các báo cáo điều tra cơ bản địa chất, đánh giá và thăm dò khoáng sản. + Phương pháp lộ trình bổ sung quan sát địa chất môi trường. + Phương pháp đo gamma môi trường. + Phương pháp đo phổ gamma môi trường. + Phương pháp đo eman môi trường. + Lấy và phân tích mẫu nước, lương thực và đất trồng. + Thu thập các số liệu về kinh tế - xã hội. + Quan trắc môi trường phóng xạ và đo bụi phóng xạ. Các biện pháp phòng tránh Thông báo kết quả điều tra cho chính quyền địa phương các cấp Cần thông báo kết quả điều tra chi tiết về mức độ ô nhiễm môi trường phóng xạ của vùng nghiên cứu để các địa phương có thể dựa vào các tài liệu này quản lý các hoạt động kinh tế xã hội liên quan, bảo vệ môi trường sống cho cộng đồng dân cư. Tuyên truyền và phòng chống an toàn bức xạ Tuyên truyền cho cộng đồng dân cư biết tác hại của các chất phóng xạ. Các cán bộ chuyên trách tại các địa phương được tiếp cận với với các tài liệu liên quan tới độc hại phóng xạ của địa phương mình, các tiêu chuẩn về giới hạn cho phép, từ đó thông báo, vận động dân cư có các biện pháp phòng ngừa như không tiếp xúc, ăn, ở, nghỉ ngơi, sử dụng nguồn nước, sử dụng các loại lương thực tại vùng không an toàn. Cơ quan y tế địa phương tiến hành khám sức khoẻ cho cộng đồng dân cư trong vùng định kỳ 2 năm/lần, để theo dõi và phát hiện sớm các bệnh thông thường và bệnh có liên quan như hô hấp, tiêu hóa, sinh sản nhằm phản ảnh kịp thời mức độ ảnh hưởng của các chất phóng xạ đến sức khoẻ của dân cư trong vùng. Khuyến cáo về quy hoạch các khu dân cư, khu kinh tế, xã hội Trên vùng không an toàn phóng xạ không nên cấp đất để các hộ gia đình làm nhà ở, không xây dựng các công trình công cộng: trạm y tế, trường học, chợ và các khu công nghiệp. Các diện tích này nên khoanh vùng, ghi biển cảnh báo nguy cơ tác hại của môi trường phóng xạ. Trên các diện tích nêu trên nên, hạn chế sử dụng nguồn nước sông suối, nước dưới đất để ăn uống. Khuyến cáo người dân tại các vùng không an toàn dùng các bể chứa nước, mặt thoáng chứa nước. Khi nước lấy từ suối về, hoặc từ giếng lên không được dùng ngay, nên chứa trong các bể một thời gian (khoảng một vài ngày) để các chất yếm khí và các khí phóng xạ phân tán hết, nước sẽ trở nên trong sạch hơn. Nhà ở cần được thiết kế xây dựng cao và thoáng khí, ưu tiên xây dựng nhà sàn. Khuyến cáo các vấn đề sản xuất nông nghiệp Từ kết quả phân tích các mẫu thực vật (thóc, ngô, sắn, chè...) trong các vùng điều tra, khuyến cáo nhân dân trong vùng không nên trồng các cây lương thực trên các vùng không an toàn. Chính quyền nên chuyển các diện tích này thành các khu rừng trồng cây công nghiệp. Khuyến cáo về vấn đề tìm kiếm, thăm dò và khai thác khoáng sản Trong các vùng điều tra có nhiều loại khoáng sản khác nhau, do vậy khi tìm kiếm, thăm dò và đặc biệt là khai thác thì cần phải có đánh giá tác động cụ thể về môi trường phóng xạ trong khu mỏ và ảnh hưởng của nó khi khai thác, nhằm giảm thiểu tối đa phát tán phóng xạ vào môi trường. Biện pháp khác Các cấp chính quyền tỉnh, huyện cần kiên quyết xử lý nghiêm những cá nhân và tổ chức vi phạm, phá hoại các yếu tố bảo vệ an toàn môi trường đối với vùng không an toàn, các thân quặng đất hiếm - phóng xạ. Tăng cường việc giao đất, giao rừng và vận động các hộ gia đình chăm sóc, trồng rừng để bảo vệ khu tụ khoáng, ngăn ngừa sự phát tán các nguyên tố phóng xạ đến các vùng an toàn. Các biện pháp xử lý Xử lý chất phóng xạ trước khi xâm nhập vào đất Phế thải dạng lỏng: Phế thải phóng xạ dạng lỏng được chia thành 3 loại và phương pháp xử lý cho mỗi loại khác nhau: Hoạt độ thấp: Trước hết được tiến hành xử lý nước như tạo kết bông, lắng đọng , hấp phụ, lọc và quá trình trao đổi ion. Sau đó, những loại khác nhau của vật liệu phóng xạ được tách riêng. Những phế thải từ lò phản ứng chứa nước sôi và áp suất cao được tháo ra bể chứa phế thải phóng xạ, từ bể này cho qua bộ phận lọc. Nước lọc sau đó cho qua bộ phận khử khoáng chất, rồi sau đó mới tiến hành cho bay hơi ở bể bay hơi. Những khí thoát ra từ bể bay hơi được dẫn tới hệ thống xử lý chất thải khí. Hoạt độ trung bình: Dùng phương pháp làm đứt đoạn thủy động học. Trong phương pháp này những bức tường thép được khoan và lắp đặt qua lớp đá sâu đến 300-400m. Nhờ những mũi khoan cứng khi khoan sâu đã tạo ra những đường nứt gẫy, kẽ hở trong đá, sau đó, phế thải phóng xạ trộn với tro bay hoặc xi măng được phun vào các khe sâu ở đó chúng sẽ đông kết lại, phân hủy ở khoảng cách rất xa với môi trường sống của con người và cũng rất sâu so với mực nước ngầm. Hoạt độ cao: Cần rất thận trọng trong quá trình xử lý. Bước xử lý đầu tiên là tách Uran không có khả năng phân chia hạt nhân từ những phế thải. Sau đó, để làm nguội khoảng 3-5 tháng, trong thời gian này những hợp phần có thời kì bán phân hủy ngắn như 131I sẽ bị phân hủy hoàn toàn. Sau đó phế thải được cắt thành miếng nhỏ và xử lí với HNO3 nóng. Uran oxit sẽ hòa tan và bị rửa trôi xuống sâu. Phần còn lại (chất rắn) chứa vào trong những thùng và chôn sâu xuống lòng đất. Hợp phần lỏng bị rửa của HNO3 và những sản phẩm Uran có khả năng phân chia hạt nhân được dẫn vào bộ phân xử lí các chất hòa tan. Tại đây, Uran và Plutoni được phục hồi và được tách riêng nhờ HNO3 có chứa sunfonat sắt. Sau đó chứa chúng trong những bể ở sâu dưới lòng đất. Xử lý phế thải dạng rắn: Cũng giống như phế thải phóng xạ dạng lỏng, các phế thải phóng xạ dạng rắn cũng được chia làm 3 loại: Loại có hoạt độ thấp: Trước hết được đốt hóa tro để giảm thể tích đến mức tối thiểu. Trước khi cho phế thải qua lò đốt hóa tro, những chất rắn độc hại và có khả năng nổ như nhựa và những chất không cháy khác được loại ra. Lò đốt được xây từ những gạch chịu lửa và nhiệt độ đốt lên tới 1000 – 1100oC. Các khí thải thải được cho qua tháp làm lạnh và làm sạch bằng phương pháp khô hoặc phương pháp ướt. Trong phương pháp ướt thường sử dụng máy lọc hơi đốt, nhưng nó lại sản sinh ra những chất phóng xạ dạng lỏng. Trong phương pháp khô, hắc in sẽ tạo thành và đe dọa ngọn lửa đốt. Phần tro sẽ được đóng bánh ở áp suất rất lớn, (khoảng 50 kg/cm2). Vật liệu đóng bánh, sau đó được xếp vào các congteno (thùng chứa) thích hợp. Các chất phóng xạ thường được cố định trong các khuôn cối không tan nhờ nhựa đường (bitum) và sau đó xếp vào các congteno có thành chống phóng xạ, sau đó chôn vùi chúng xuống sâu dưới đất hoặc dưới nước. Loại có hoạt độ trung bình Loại có hoạt độ cao: Được chôn sâu tới 400m và từng thời kì người ta đều tiến hành quan trắc mức độ an toàn của các congteno. Một số lưu ý cần thiết đối với phế thải phóng xạ là: Quan trắc hoạt độ phóng xạ xung quanh các điểm chôn vùi. Phòng ngừa xói mòn ở những nơi chôn vùi. Xử lý chất phóng xạ trong đất Khắc phục sự ô nhiễm đất bằng phương pháp điện động Quá trình xử lý bằng phương pháp điện động đã nổi lên như một công nghệ đầy tiềm năng cho việc khử nhiễm các loại đất bị ô nhiễm. Quá trình này cũng đã được các kỹ sư địa chất sử dụng để làm vững chắc cho các nền của các công trình xây dựng. Phương pháp này có thể chuyển đồng thời các hợp chất hữu cơ và vô cơ, bao gồm cả chất phóng xạ. Phương pháp này dựa trên sự phối hợp căn bản giữa sự điện chuyển, điện thẩm thấu và sự sự di chuyển của các ion trong đất ướt. Hai kết cấu căn bản để chu chuyển chất ô nhiễm là: Sự chuyển động của các loại tích điện là do sự điện chuyển. Sự vận chuyển của các chất ô nhiễm là do sự bình lưu của dòng điện thẩm thấu. Hiệu quả của phương pháp phụ thuộc vào loại đất và loại ô nhiễm. Phương pháp này liên quan đến việc ứng dụng luồng điện một chiều cường độ thấp ( vài miliamp trên một centimeter vuông của bộ phận điện cực)hay nồng độ điện áp thấp ( vài vôn trên centimeter) giữa các điện cực được cắm vào trong đất. Kết quả là các chất ô nhiễm sẽ di chuyển về phía anode hay cathode do sự di chuyển của các ion hay sự điện chuyển và sự bình lưu của điện thẩm thấu. Các chất ô nhiễm ở các cực sẽ được loại bỏ bằng các biện pháp khác chẳng hạn như thuật mạ điện, hấp thụ vào các cực điện, sự lắng tủa tại các cực điện, bơm gần các cực điện, tạo thành phức hợp với các ion trao đổi nhựa. Hình 3.2.1 Sơ đồ về xử lý bằng phương pháp điện động Hình 3.2.2 Khái quát về trình bày phương pháp điện động trong nghiên cứu Dùng cột tuyển nổi (tall column flotation) Hiệu quả của thiết bị tuyển nổi cơ khí sẽ giảm ở kích cỡ hạt siêu mịn bởi do kích thước của bọt bong bóng lớn (kích thước bọt khoảng 1 mm). Nhưng kỹ thuật cột tuyển nổi thì lại rất phổ biến và hiệu quả ở các hạt siêu mịn. Phần lớn các chất phóng xạ thì hiện diện trong đất, có cỡ hạt từ 38 micromet và nồng độ của nó trong một vùng là một phần tỷ. Cột tuyển nổi có thể được xem là sự kết hợp của các điều kiện chẳng hạn như: kích cỡ của bọt (30-60 micromet), trạng thái tĩnh, kỹ thuật xả bọt đang rất thịnh hành trong các cột sẽ cho ta kết quả là sự phân tách có chọn lọc của các chất phóng xạ một cách riêng rẽ trong đất ô nhiễm. Cột phân tuyển nổi là một thiết bị cao và có theo tỷ lệ chiều dài: đường kính ít nhất là 10:1. Bùn hoạt tính được phân phối ở phần trên của cột và khi thiết bị là việc sẽ di chuyển dần xuống phía dưới. Các phân tử kỵ nước sẽ dính vào dòng bọt đang tăng lên, các dòng bọt này được tạo ra ở đáy của cột tuyển nổi. Các đám bọt khí sẽ tiếp tục được rửa nhiều hơn khi lên đến phần trên của cột tuyển nổi để giảm thiểu lượng đất sạch bị kéo theo các bọt bong bóng khí. Phần đất có chứa các chất phóng xạ sẽ đi theo bọt khí và lên phần trên của cột. Còn phần đất sạch mà không dính vào các bọt khí thì sẽ thoát ra ở đáy thiết bị. Hình 3.2.3 Thiết bị cột tuyển nổi Máy tuyển nổi tự động (Automated mechanical flotaion) (Denver unit) Tuyển nổi là một quá trình hóa lý trong đó thành phần được chọn để tách ra khỏi các chất khác dựa vào những đặc tính cơ bản của chất đó. Phương pháp này được thực hiện bằng cách thêm vào những chất phản ứng hóa học ở pH xác định, theo cách đó sẽ tác động đến tính chất của các chất phóng xạ. Cách xử lý này sẽ làm cho các chất phóng xạ trong đất bị ô nhiễm hay còn được xem là chất kỵ nước. Giai đoạn phân tách thì sẽ được tiến hành bằng cách cho khí đi xuyên qua bùn hoạt tính. Những bong bóng khí sẽ chọn lọc và tách các phần tử chất phóng xạ trong đất và nổi lên bề mặt ở dạng bọt. Sự phân tách các phần tử đất bị ô nhiễm có chứa chất phóng xạ sẽ hoàn trả lại đất sạch. Thiết bị tuyển nổ tự động có nguyên lý làm việc như đã trình bày ở trên nhưng được điều chỉnh bằng cách thêm vào hệ thống loại bọt tự động và bộ phận điều khiển để giữ cho bọt luôn liên kết với nhau một cách ổn định. Phân tách bằng gradient từ tính cao (high-gradient magnetic separation) Đây là một công nghệ mới dùng để tách chất phóng xạ ra khỏi đất. Công nghệ này được gọi là gradient từ tính cao (high-gradient magnetic separation) viết tắt là HGMS. Dựa trên lợi thế là các tất cả các hợp chất actinide đều co một chút từ tính. Nhiều đất ô nhiễm đều có chứa các phân tử plutonium và uranium oxide. Dựa trên nguyên tắc những hạt có một ít từ tính này sẽ bị hút bởi các từ trường mạnh hơn và vì thế có thể tách ra khỏi những đất mà hầu như không có từ tính. Nhờ vào khả năng siêu dẫn của các nam châm đã tạo nên một từ trường mạnh đã làm cho HGMS hút các chất actinide gây ô nhiễm. Hình 3.2.4 Phương pháp HGMS dùng để tách các chất phóng xạ trong đất, Những hạt từ tính sẽ bị hút vào các sợi len. Rửa đất (soil washing) Phương pháp rửa đất sử dụng kết hợp sự phân tách vật lý và công nghệ chiết tách hóa học. Nguyên tắc hoạt động đất bị ô nhiễm sẽ được hòa trôn với nước và các chất phản ứng. Những hạt thô sẽ được tách ra khỏi chất lỏng có chứa chất phóng xạ bằng phương pháp tách vậy lý. Nước có chứa phóng xạ sẽ đuợc hệ thống xử lý nuớc xử lý chẳng hạn như lọc, xử lý carbon, trao đổi ion, xử lý hóa học và màng phân tách. Lợi thế của việc sử dụng nước là không tốn nhiều tiền, hoàn toàn không độc hại, dùng nhiệt độ môi trường.Công nghệ này có thể được dùng để hòa tan một vài muối phóng xạ. Phương pháp này có thể được dùng như tiền xử lý cho các quá trình sau đó. Yêu cầu về nước dùng trong xử lý: Không sử dụng nước ion hóa. Không sử dụng nước đã qua quá trình lọc. Yêu cầu cho các chất thêm vào: Citric acid tự nhiên (có thể phân hủy sinh học). EDTA (dung dịch 13%). Natri sulfide (kết tủa từ dung dịch rửa đất). Các thông tin về đất: Tính chất của đất: Cát, sét , độ ẩm. Tính chất của hạt: Kích thước, hình dáng, tính chất vật lý, hóa học, khả năng lắng. Sự phân bố chất phóng xạ và kích thước các hạt. Tính chất vật lý, hóa học của các chất ô nhiễm.
Hình 3.2.5 Sơ đồ phương pháp rửa đất Sàn lọc (screening) Sàn lọc để tách đất dựa trên những kích thước hạt cơ bản. Phương pháp này thường áp dụng cho các hạt có kích thước lớn hơn 250 micromet. Phương pháp này được thực hiện bằng cách sàn lọc khô hoặc sàn lọc ướt. Sàn lọc sẽ không hiệu quả đối với các vật liệu ướt bởi vì nó sẽ nhanh chóng làm nghẹt sàn lọc. Phương pháp này như là bước đầu tiên để loại bỏ các phân tử có kích thước lớn trước khi ứng dụng những phương pháp khác. Phương pháp này thích hợp với mọi loại đất, có thể tách các phần tử có kích thước lớn hơn 50 micromet. Ưu điểm: Dễ thực hiện và rẻ tiền. Nhược điểm: Ồn ào. Lọc khô sẽ gây ra bụi. Lọc ướt thì phải xử lý nước thải.
Hình 3.2.6 Máy sàn lọc đất Phân loại (classification) Sự phân loại các hạt dựa theo tính ổ định của các hạt đó trong dung dịch. Nguyên tắc làm việc các hạt nặng và thô sẽ rơi xuống dưới đáy, các hạt nhẹ và nhỏ hơn thì sẽ di chuyển lên phía trên. Phương pháp phân loại này dùng để tách các hạt nhỏ hơn. Những hạt này đa số là các chất phóng xạ gây ô nhễm. Phương pháp này thuờng sử dụng cho đất cát với độ ẩm và hàm lượng sét thấp. Ưu điểm: Giá thành thấp, dễ thực hiện, đáng tin cậy và khả năng tiến hành quá trình liên tục. Nhược điểm: Đất ẩm và sét thì khó tách ra được bằng phương pháp phân loại. Tuyển nổi (flotation) Tuyển nổi là quá trình phân tách bằng bọt lỏng thường ứng dụng để phân tách bằng các chất đặc biệt từ quặng. Quá trình dựa trên hiện tượng hóa lý về sư hút nhau, giữa các phân tử và bọt. Quá trình tuyển nổi các hạt thường được nghiền nhỏ để giảm kích thước phân tử. Phương pháp này thường được sử dụng để xử lý uranium thải ra từ các xưởng, nhà máy. Ưu điểm: Các phân tử gây ô nhiễm sẽ bị tách ra nhờ bọt, phương pháp hiệu quả. Nhược điểm: Phải thêm vào một số chất để tăng tính hiệu quả cho việc tuyển nổi cho phân tách chất phóng xạ trong đất. Hình 3.2.7 Bể tuyển nổi Tài liệu tham khảo Chang Ho Oh - Harzadous and radioactive waste treatment technologies handbook – CRC Press LLC, 2001. GS.TSKH Lê Huy Bá – Sinh thái môi trường đất – Nhà xuất bản đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2007. Jay Lehr, Marve Hyman, Tyler E. Gass, William J. Seevers – Handbook of complex enviromental remediation problems - McGraw-Hill companies, Inc, 2002. National research council of the national academies - Cleaning up sites contaminated with radioactive materials – The national academies press, 2009. Robert Noyes - Nuclear waste cleanup technology and oppoturnities – Noyes publications, 1995. Tăng Văn Đoàn, Trần Đức Hà – Kỹ thuật môi trường – Nhà xuất bản giáo dục, 2002. Vũ Đăng Bộ - Hóa học và sự ô nhiễm môi trường – Nhà xuất bản giáo dục, 1997. Lê Văn Khoa - Đất và môi trường - NXS Giáo dục - 2003. Nguyễn Thị Kiều Diễm - Giáo trình xử lý ô nhiễm và thái hóa môi trường đất - 2009. Trang web: